公開情報によれば、米国で少なくとも2機（おそらく3機）の極超音速機が秘密裏に開発中であることが明らかになってきた。こうしたプラットフォームが実用化されれば、アメリカが中国やロシアに一貫して負けているとされてきた極超音速兵器競争に終止符を打つことが約束される。
しかし、最も驚くべきことは、再利用可能な極超音速航空機を飛行させるアイデアは今回が初めてではないことだ。ソビエトのスプートニク衛星が軌道に乗る前から、アメリカは有人極超音速爆撃機を開発していた。
X-20 ダイナソアの実物大モックアップ。. (U.S. Air Force photo)
1957年10月のスプートニク発射を前に、ボーイング（ペーパークリップ作戦で渡米したドイツ人技術者も参加）は、極超音速爆撃機「X-20ダイナソア」開発を開始した。ロケットで打ち上げ、ブースターから分離し、リフティングボディ形状を利用し大気圏をバウンドし、マッハ18以上の速度で膨大な距離を移動する（大気圏外での速度をマッハ数で表すことは必ずしも適切ではない）機体だった。
この頃、ノースアメリカンの有人ロケット極超音速機X-15も実験を開始しており、1959年に無動力で初飛行した。
発射機から引き離されるノースアメリカンX-15。X-15は、1959年から1968年にかけ飛行したロケットエンジン搭載の極超音速機である。 (U.S. Air Force photo)
1960年、空軍はた新型宇宙爆撃機のパイロット選びに着手し、第一陣として30歳の海軍テストパイロットで航空技術者のニール・アームストロングが選ばれた。アームストロングは1962年4月にX-15を操縦した後、X-20プログラムから完全に離れ、新設のNASAでさらに高い速度と高度を追求することになった。そして、4年後に打ち上げられるジェミニ8号の指揮を執り、その3年後に人類初の月面着陸を果たした。
X-20ダイナソアの最初のモックアップは、全長35.5フィート、翼幅20.4フィートだった。同計画は当時の技術水準で実現可能だった。だがコストがダイナソアの消滅を招いた。
X-20計画で選ばれた宇宙飛行士たち。. (U.S. Air Force photo)
「U-2のようなブラック計画として進めていれば、実現したかもしれない」と、元空軍歴史部長のリチャード・ハリオン博士は言う。同プログラムは、最終的に1963年12月10日に棚上げされ、NASAのジェミニ計画により多くの資金を振り向けることが優先された。
最新鋭ミサイルもコストが制約条件だ
X-20は、現代の極超音速兵器より半世紀ほど古い計画だが、現代の兵器と共通する部分も多くある。実際、ロケットで上空に運ばれた後、無動力で極超音速で地球に降下するX-20は、ロシアや中国が実用化しているブーストグライド兵器や、中国が2021年に実験したフラクショナル・オービタル・ボマーダメント・システムを組み合わせたものと見ることができる。
そして、X-20と同様に、最新の極超音速システムが直面する最も大きな制限は、高マッハ飛行に特有の大規模な工学的ハードルより、課題を克服するための膨大なコストだ。米国は最近、開発中の極超音速ミサイルのコストが1基あたり1億600万ドルに上る可能性があると評価した。つまり、マッハ5以上のミサイルは1回しか使えない兵器なので、新品のF-35Aよりも数百万ドル高くつく可能性があるということだ。
このようなコストは、極超音速ミサイルの潜在的な用途を大幅に制限し、ロシアと中国がこれまでに開発した極超音速ミサイルが抑止力カテゴリーに分類される理由にもなっている。抑止力兵器とは、核弾頭ICBMのようなシステムで、主に迫り来る脅威として使用されるる。抑止力の真価は、その使用というより、使用の脅威の中にある。
例えば、ロシアの核ミサイル「アバンガルド」は、アメリカの防空能力に関係なく、核弾頭をアメリカ本土に確実に到達させる。中国のDF-ZFは、太平洋上にあるアメリカの航空母艦を脅かすため開発された。いずれも使えば必ず大規模な戦争になるので、外交交渉でそれぞれの国の大鉈（おおなた）を振るうためのものである。
つまり、極超音速兵器は単発で使うには膨大なコストがかかるため、大半の作戦では非現実的となる。しかし、再利用可能な極超音速プラットフォームがあれば、低コスト軍需品を同等の速度で輸送できるため、コスト面での価値提案を劇的に変化させることができる。
現在、国防総省の資金援助を受け活発に開発が行われている極超音速機計画が2つ、そしてまだ確定していないものの、実は最も成熟していると思われる3つ目が公表されている。
極超音速機（1） メイヘム
(オリジナルのボーイング社提供の写真をAlex Hollingsが加工)
最初に紹介するのは、空軍研究本部の「メイヘム」プログラムだ。同計画は、現在国防総省が資金を調達中の極超音速プログラム70以上の中で、世間の注目を浴びることなくひっそりと行われていた。しかし、高速ミサイルの実用化を目指す取り組みと異なり、メイヘムは、単一用途のミサイルよりはるかに価値のあるものを目指している。
メイヘムの焦点は、極超音速飛行の聖杯を開発することにある。「既存システムより大積載量を長距離にわたって」推進することができる複合サイクルターボファン・スクラムジェット推進システムで、通常の航空機と同様に離着陸できる。
空軍は、2028年10月15日までに試験を完了することを目標に、メイヘムに攻撃作戦（兵器の運搬）および情報、監視、偵察任務を与えることを要求している。2022年12月、空軍はバージニア州に本社を置くレイドスLeidosに、メイヘムの継続的な開発のため3億3400万ドルを授与した。
「このプログラムは、標準化ペイロードインターフェースでミッションを複数実行できる、より大型スの空気呼吸式極超音速システムを提供することに焦点を当て、重要な技術的進歩と将来の能力を提供する」と空軍の契約発表に書かれている。
スクラムジェット（超音速ラムジェット）は新しい技術ではなく、何十年も前からテストされているが、現在までのところ、スクラムジェットをミサイルや航空機に搭載して運用するのに成功した国はない。スクラムジェットを通過する空気は超音速で流れるため、点火が非常に難しく、ハリケーンの中でマッチに火をつけるようなものだと言われる。
NASAによるスクラムジェット解説図。
「スクラムジェットは、まだ未熟な技術です」。テキサス大学サンアントニオ校の極超音速・航空宇宙工学のDee Howard寄付教授、Chris Combs博士は、Sandboxx Newsに次のように語っている。「正しく機能させるのは本当に難しく、起動不能、燃料混合、火炎保持など、未解明の基本的な問題があります」。
しかし、スクラムジェット運転を成功させた実績はある。米国では2004年にマッハ9.64に達したNASAのX-43Aや、2013年にボーイングのX-51ウェーバライダーなど、スクラムジェット技術実証機で繰り返し成功を収めてきた。最近では、レイセオンとロッキード・マーティンが、DARPAのHypersonic Air-breathing Weapon Concept（HAWC）ミサイルプログラムでスクラムジェットのテストを行い、ロッキードがX-51のスクラムジェットによる最長継続飛行記録を破るなど、成功を収めている。
しかし、スクラムジェットを実用化するだけでは、再利用可能な極超音速航空機の動力源として十分ではない。スクラムジェットは低速では効率的に機能せず、停止状態では機能しないため、これらの推進システムは離陸と加速のために別システムに依存しなければならない。
「ラム/スクラムジェットの問題は、超音速の流れがないと機能しないことです」とCombsは説明する。「ロケットは、ゼロから軌道上速度へ到達できますが、酸化剤を積まなければならないので、相対的に効率が悪くなります。だから、難しい問題なんです」。
しかし、自力で離着陸可能な飛行機を作るためメイヘムはスクラムジェットと、ターボファンエンジンを組み合わせる。
メイヘムは、ターボファンで離陸・加速し、おそらくマッハ2を超える速度で飛行する。スクラムジェットが機能するのに十分な速度で飛行すると、気流はターボファンをバイパスし直接スクラムジェットに供給され、航空機はマッハ5を超え、潜在的にはマッハ10をはるかに超える速度まで加速されることになる。
極超音速機（2） ダークホース
極超音速機「ダークホース」。 (Hermeus)
アトランタに拠点を置くハーミウスHermeusが、米軍向けに再利用可能な極超音速航空機ダークホースDarkhorseの実用化を目指しているのが、もうひとつの公開プログラムだ。
Sandboxx Newsでは、世界初の再利用可能な空気呼吸式極超音速航空機だけでなく、他の注目すべき防衛努力の何分の一かのコストで、ハーミウスが実用化に向け驚異的な進歩を遂げていることは承知している。2021年、ハーミウは米空軍から極超音速推進システムの開発継続に6000万ドルの契約を獲得し、2022年には防衛大手レイセオンが同社に未公表の金額を投資してこれに続いた。
ハーミウスは、ダークホースの詳細をほとんど明らかにしていないが、いくつかの点については断言できる。極超音速飛行で、メイヘムと異なるアプローチをとり、複合サイクルエンジンにスクラムジェットの代わりにラムジェットを採用している。これにより、極超音速飛行に伴うエンジニアリングの頭痛の種を減らすだけでなく、コストを劇的に削減できる。
極超音速航空機Darkhorseの飛行中のイメージ図。(ヘルメス社) (Hermeus)
ハーミウスの最高製品責任者兼創業者Mike Smaydaは、Sandboxx Newsに電子メールで次のように語った。「会社設立の柱の1つは、部品やサブシステムレベルで極超音速機を製造できるほど技術が成熟してきたことでした。最大の技術的課題は、任務を遂行するのに十分な効率性を持つシステムに、すべてをまとめ上げることです」。
ラムジェットはスクラムジェットと非常によく似た機能を持つが、ジェット噴射口内に内部体（ディフューザーと呼ばれることもある）を使用し、流入する空気を亜音速まで減速させ、点火を簡単にする。
ラムジェットの解説図 (Wikimedia Commons)
12月、ハーミウスはプラット＆ホイットニーのF100ターボファンを、F-15イーグルに搭載するキメラChimera エンジンのベースとして使用することを発表した。
2022年、ハーミウスはキメラエンジンがターボファンからラムジェット出力に移行する様子を風洞で実証した。このパワープラントは、今年後半に飛行予定の同社のクオーターホース技術実証機に使用される。キメラはクォーターホースに搭載されるが、ハーミウスはさらに大型で強力なエンジンをダークホースに搭載する予定だ。
ラムジェットを使うということは、ダークホースの速度はマッハ6以下、つまり時速約4,600マイルに制限される可能性が高い。また、極超音速で弾薬を発射すること自体、膨大な技術的課題を伴うため、極超音速の速度が高くなると、プラットフォームの積載量が制限される可能性がある。
取材でHermeusはダークホース機を武装する計画をあからさまに示したわけではなく、国防総省のニーズを推測させないよう注意していました。しかし、シューフォードはセンサーノードを搭載する可能性を示唆し、何らかのペイロードを搭載することはすでに視野に入っているようだ。
Hermeusは、極超音速機Darkhorseを2025年に完全公開する意向という。
極超音速機（3） SR-72SR-72 Lockheed Martin render
メイヘムとダークホースはどちらも秘密主義的とはいえ、共に公に開示された取り組みだ。しかし、リストの3番目の航空機であるロッキード・マーティンのSR-72は、そうではない。このような航空機を論じること自体が「もしも」の領域に近づくかもしれませんが、ブラック予算の幕の後ろに運用可能なプラットフォームが隠されているのではないかと疑うに足る十分な理由がある。
ロッキード・マーティンは、伝説のSR-71ブラックバードの極超音速後継機を実戦投入する取り組みについて、2013年にプラットフォームのウェブサイトを立ち上げたときから非常にオープンだった。年が経つにつれ、ロッキードはSR-72のウェブサイトを更新し続け、このプログラムへの関心を高め、2015年にはポピュラーサイエンスがカバーストーリーにするまでになった。
Popular Science, June 2015.
2年後の2017年、Aviation Weekは、カリフォーニア州パームデールにある米空軍のプラント42の近く、それもロッキード・マーティンの伝説的なスカンクワークス本社と同じ場所を飛行する、乗員なしのSR-72技術実証機が目撃されたとの目撃談を報じた。
Aviation Weekは当時、ロッキード・マーティン社の航空部門担当副社長であるオーランド・カルヴァーリョにコンタクトを取った。
「具体的な内容には言及できませんが、カリフォーニア州パームデールのSkunk Worksチームは、スピードへの取り組みを倍増させているとだけ言わせてください」と彼は2017年にAviation Weekに語っていた。
「ハイパーソニックスはステルスのようなものです。破壊的な技術であり、各種プラットフォームがブラックバードの2～3倍の速度で移動できるようになります...セキュリティ分類ガイダンスでは、速度がマッハ5以上であるとしか言えません」と述べていた。
2018年初頭までに、ロッキード・マーティン関係者はイベントで公然とSR-72について語り、それが既存のプラットフォームであるだけでなく...すでに試験飛行を行ったものであるかのように議論していた。発言で最も注目すべきは、ロッキード・マーティンの戦略・顧客要求担当副社長ジャック・オバニオンが、フロリダで開催されたアメリカ航空宇宙学会のイベントで発した言葉だろう。
Lockheed Martin’s SR-72 page prior to being purged from their website.
「デジタル変革がなければ、そこにある航空機は作れなかった」と、オバニオンは2018年、SR-72のレンダリングの前に立ち、聴衆に語りかけた。
「エンジンそのものを作ることはできませんでした。5年前なら、溶けてスラグになっていただろう。しかし今は、エンジン自体の素材に信じられないほど洗練された冷却システムを組み込んだエンジンをデジタルプリントし、そのエンジンが日常運用のために何度も発射されても耐えられるようにできます」。
後日、ブルームバーグから発言を追及されたオバニヨンは、こう言った。
「この航空機は極超音速でも機敏に動き、確実なエンジン始動が可能です」と彼はBloombergに語った。
2022年、『トップガン』が公開され、ロッキード社のスカンク・ワークスで実際に製造された「ダークスター」と呼ばれる架空の極超音速機が登場した。映画の製作総指揮者であるジェリー・ブラッカイマーへのインタビューの中で、Sandboxx Newsは、中国がこのプラットフォームをよりよく見るためスパイ衛星の方向を変え、それが実際の航空機であるという明白な前提で話を進めた。
運用面では、SR-72は空軍のメイヘムとよく似た働きをするとされ、複合サイクルターボファンスクラムジェットエンジンを使用する。2018年、ロッキード・マーティンはSR-72のウェブページで、まさにそのようなシステムでエアロジェット・ロケットダインと協働していると述べている。(興味深いことに、ロッキード・マーティンはその後、このエンジンメーカーを44億ドルで買収しようとしたが、規制上の障害で最終的に失敗に終わった)。
しかし、その後、状況は一変した。
2018年3月1日、ロシアのウラジーミル・プーチン大統領が、以来、現代の極超音速兵器競争の発端とされる演説を行った。プーチンは演説で、ロシアはすでに極超音速ミサイルを1基実用化し、2基目がすぐ後に控えていると主張し、その真偽は議論の余地があるが、米国がｋぉの脅しを真剣に受け止めたことは明らかだ。
その直後、ロッキード・マーティン社は自社のウェブサイトからSR-72計画に関するあらゆる記述を削除し、米国が外国の競争相手と同等以上の極超音速能力を得るために努力を重ね始めたのと同じように、この計画は再び暗黒地帯に追いやられることになった。
SR-72は単なる噂に過ぎないが、マッハ5を達成できるかもしれない噂の1つである。
米国の極超音速機が実用配備するのはいつになるのか
『トップガン マーベリック』に登場した極超音速機 "ダークスター"。. (Image courtesy of the U.S. Air Force)
Hermeusは2025年にDarkhorseを正式発表する意向で、空軍研究本部は2029年にメイヘムプログラムのテストを完了させる意向だ。ロッキード・マーティンのSR-72については、すでに飛行しているかもしれないし、飛行していないかもしれない。
しかし、正確な日付はともかく、極超音速機の導入は極超音速兵器競争における極めて重要な瞬間となる。極超音速は、第三次世界大戦以外の用途には高価すぎて使えない絶妙な抑止力の領域から抜け出し、マッハ5以上の能力がアメリカの通常作戦部隊に正面から位置づけられることになるのだ。
極超音速機を弾薬運搬に使用すれば、米国は高価な極超音速兵器の開発を制限し、より低コストの既存の弾薬を世界のどこにでも同じ緊急性で運搬できる高速航空機を配備できるようになる。また、極超音速のスピードと機動性のおかげで、かつてのSR-71と同じように、最新の統合防空システムを打ち負かせるだろう。
ロッキード・マーティンによるSR-72のレンダリング画像
しかし、これらのプラットフォームが米軍に提供できる価値は、兵器運搬だけではない。衛星のカバー範囲が限られたエリアでの情報収集など、必要不可欠な高速運用の手段としても機能する。
Hermeusのシュフォードは、Sandboxx Newsに次のように語った。「戦略的な競争や、敵対する相手と近距離にいる場合、長距離を素早くカバーする必要があり、ターゲットを素早く見たり、通信ノードがダウンしたときにネットワークを再構築する必要があります。素早く現地に到着し、新しい通信ノードを落とすことができるようになる」。
20世紀の大部分を通じて、空は音速の2倍から3倍で空を横切ることができるホットロッドが支配してきたが、ステルス革命でそれをすべて変えた - 腕力よりも低観測性を優先させ、動作速度を下げた。しかし、21世紀は、スピードが復権し、ステルスが脚光を浴びそうだ。■
The secretive race to field America's first hypersonic aircraft - Sandboxx
Alex Hollings | January 9, 2023
Feature image courtesy of Hermeus
Alex Hollings
Alex Hollings is a writer, dad, and Marine veteran who specializes in foreign policy and defense technology analysis. He holds a master’s degree in Communications from Southern New Hampshire University, as well as a bachelor’s degree in Corporate and Organizational Communications from Framingham State University.
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