空気や水の中を移動すると力を受けます。ふだん歩いているときはあまり感じないかもしれませんが、自転車で走ったり、水の中を歩いたりすると、空気や水から受ける力を感じます。速く進もうとすればするほど、空気や水の流れの抵抗は大きくなります。

　この抵抗には4つの成分があります。この4つは、摩擦抵抗、圧力抵抗、誘導抵抗、造波抵抗と呼ばれています。摩擦抵抗は、まさに空気と擦れあうことによって生まれる抵抗ですが、あまり大きなものではありません。圧力抵抗は、流れが物体に沿って流れないときに生じる抵抗で、いわゆる「流線形」にすることによってなくすことができます。誘導抵抗は飛行機に固有の抵抗です。プラントルの翼理論と呼ばれる理論で、この誘導抵抗を最小にする形が示されています。最後の造波抵抗は、船が波を立てて走っているときに生じる抵抗に似ています。ただし、この波は空気と水の境目でおきるため、物体が空気や水の中に完全に入っていると生じません。

　空気中を移動するときに普通は生じない造波抵抗ですが、空気の流れが超音速に達すると、衝撃波と呼ばれる波ができて造波抵抗が生じます。飛行機が飛ぶとき、まわりの空気を押したり引いたりすることで空気の圧力が変化します。圧力変化は音の伝わる速さ（音速）でまわりに伝わるために、飛行機が音速より速く飛ぶと、飛行機による圧力上昇が船の船首から出る波のように大気中に後を引くようになります。これが衝撃波です。

　衝撃波は自然界にもあります。雷の稲妻は雷雲と地表との間の放電スパークですが、この放電路ができるときにまわりの空気を急に押し広げるために、円筒形の衝撃波が生じます。この衝撃波による轟音が雷鳴となって聞こえます。飛行機が超音速で飛ぶと、同じように衝撃波による轟音が地表に届くので、これをソニックブームと呼びます。仙台でもよく晴れたに日には上空を飛ぶ飛行機がみえますが、ほとんど騒音は聞こえません。ところが、超音速飛行機が同じように飛ぶとすると、飛行機が通るたびに落雷の音が響くことになり、とても安心して生活できません。実は、地上の超音速飛行は世界的に法律で禁止されており、コンコルドも海上でのみ超音速飛行を行っていたのです。

　ところで、2007年青森・函館間に就航した「ナッチャンRera」号をご存じですか？世界最大級・最高速の双胴型高速フェリーです。船が速く進もうとすると造波抵抗が大きくなりますが、水につかる部分を二つ持つ双胴にすることで造波抵抗を減らし、高速化できることが知られています。このアイデアは、もともとヨットやカタマランのように小さい船に用いられていましたが、流体力学や造船工学の進歩によって「ナッチャンRera」のような大きな船にも実用化されるようになってきました。飛行機の翼も2枚用いれば、衝撃波を相殺して造波抵抗を減らせるのでは？このアイデアはなんと1930年代に提案され、提案者の名前からブーゼマン複葉翼（2枚の翼を複葉翼と呼びます）と呼ばれています。ブーゼマン複葉翼を用いれば、ソニックブームのない超音速機ができるのでは？21世紀COEプログラム「流動ダイナミクス国際教育研究拠点」楠瀬招聘教授を中心に流体科学研究所や工学研究科の教員と大学院生が集まり、2004年から「超音速複葉翼理論」の研究が始まりました。

　「超音速複葉翼理論」は、1930年代のブーゼマンに始まり、1950年代頃までは米国でも実験が行われるなど、一定の興味がもたれてきました。しかし、1960年代にはヨーロッパで超音速旅客機コンコルドの開発が進む中、米国でも国家プロジェクトとして超音速機の翼の形が一枚に決まり、複葉翼は次第に顧みられなくなってしまいました。21世紀の日本に甦った「超音速複葉翼理論」は、温故知新と新しい実験・数値流体力学との組み合わせで、革新的機体の提案を狙った研究です。超音速複葉翼を持つ機体は、学生たちの発案でMISORA（Mitigated SOnic-boom Research Airplane、ソニックブーム低減研究機の意味、「御空（みそら）」は空の美称）と名付けられました。

　これまでに流体科学研究所や工学研究科で進められてきた航空工学の研究成果は、2011年に初飛行が予定されている国産旅客機・三菱リージョナルジェットの翼の設計にも取り入れられています。こうした研究で培った力を活かして、MISORAの離陸に向けて一歩一歩研究を進めたいと思っています。