ジェットパック技術の進化：ユーリ・ガガーリンからリチャード・ブローニングまでの魅力的な旅の探求

要約

この記事は、ソ連の宇宙飛行士ユーリ・ガガーリンの初の有人宇宙飛行と、わずか13秒しか飛行できなかったガス式ロケットパックを発表したBell Aerosystemsのデビューから始まる、ジェットパック技術に魅了される内容となっています。次に、飛行の物理学と、小型のエンジンが個人が装着するには十分な推力を発揮できない理由について説明しています。しかし、燃料噴射を管理するシステムを含む素材、製造、およびコンピューティング技術の進歩により、ジェットエンジンの燃費効率と出力重量比が劇的に向上しました。そして、リチャード・ブローニングのジェットスーツを探求し、マイクロエンジンを利用して3点の安定性を提供し、パイロットが腕の動きで飛行を制御できるようにしています。

Bell Aerosystemsロケットパックの背後にある物語

1961年4月1日、ユーリ・ガガーリンは人類初の有人宇宙飛行を行いました。1週間後、Bell Aerosystemsは、たった13秒しか飛行できなかったガス式ロケットパックを発表しました。ロケットパックは見物人を楽しませましたが、エンジニアたちはその装置ができることがすべてだと知っていました。なぜ単一のパイロットを飛ばすことが、巨大な宇宙船よりも簡単だったのでしょうか？ニュートンの運動の法則によると、飛行の物理学は単純です。重力を相殺する十分な上向きの力が必要です。重量が軽いほど持ち上げやすく、質量が大きいほど強い重力を受けます。

飛行の物理学

現代のジェットエンジンは、大量の空気を吸い込んで、できるだけ早く空気を排出することで動作します。ジェットエンジンは大きければ大きいほど効率がよくなります。より多くの空気を取り込み、より多くの推力を発揮します。しかし、小型のエンジンはあまりにも多くの空気を取り込めず、十分な推力を発揮するのが困難でした。エンジンと燃料を30秒以上持続させるような、小型で軽量なエンジンを開発することはできませんでした。飛行中、単一の方向に強力な推力が加わるため、ジェットパックは制御が困難で危険でした。

小型ジェットエンジンの課題

ジェットエンジンの性能は、吸い込むことができる空気の量と排出量に依存します。現代のジェットエンジンはトラックよりも大きな直径を持ち、十分な推力を発揮できます。素材、製造、およびコンピューティング技術の進歩により、小型で軽量で効率的なジェットエンジンを作成することが可能になりました。リチャード・ブローニングは、マイクロエンジンを利用して3点の安定性を提供する新しいタイプの軽量ジェットパックを作成する機会を見出しました。ジェットスーツには、背中に1つのエンジンが取り付けられ、各腕に2つのマイクロエンジンが取り付けられ、推力を分割してバランスを取ります。これらのエンジンは背中のエンジンと連動して、クラッチを支えるような3点の安定性を提供します。

リチャード・ブローニングのジェットスーツ

パイロットは、スーツ内のすべてのエンジンを制御するのに1日もかからず、コンピューターシステムがパイロットの脳と統合され、バランスと空間方向感覚を調整するために複数の感覚システムを処理することが必要です。腕のわずかな動きで、オペレーターは持ち上げと下げを増減し、素早く空中で回転したり、最大5分間前進したりすることができます。

結論

ユーリ・ガガーリンの宇宙飛行からリチャード・ブローニングによるジェットスーツの開発まで、ジェットパック技術の探求は、素材、コンピューティング、および製造技術の技術革新の進化を明らかにしています。個人を持ち上げるのに十分な推力を発揮することができる小型で軽量で効率的なジェットエンジンの開発は、商業的に利用可能なジェットパックの製造の道を開くことになります。しかし、燃費効率やエンジン技術の大幅な進歩がなければ、近い将来、個人用ジェットパックを所有する可能性は低いでしょう。