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「フリーダムガンダムの飛行方法・推進剤は?」に回答

2012-01-10 05:39

質問
・フリーダムガンダムはどのように浮いているのでしょうか?

・飛行(浮遊)はスラスターでやっているとして推進剤はどうなっているのでしょうか?

・飛行できないMSがいるのはなぜでしょう?


現象也の回答
・公共の場なのと字数制限があるので文章が堅いですm(_ _)m
マナーさえ守っていただければ、いくらコメントしていただいても構いませんので下のコメント欄でお気軽にどうぞ。
・ただし、記事内容と直接関係のない考察・議論・質問はこちらのコメント欄でお願いします。

浮遊させるには機体に働く重力より大きい力を重力と反対向き(鉛直上向き)に作用させればいいのです。

主に

・機体のスラスターが発生させる推力の鉛直上向き成分

・機体の翼が発生させる揚力の鉛直上向き成分

が考えられます。


まず推力についてです。

C.Eのスラスターの推力発生方式ですが、基本的には

・大気圏内→空気を取り入れ加熱・膨張・噴射(ほぼジェットエンジンと同じ)

・大気圏外→推進剤(詳細不明)を加熱・膨張・噴射

なっているようです。(※1)


(大気圏内では周囲の大気を取り込めばいいが)

大気圏外では自前で推進剤を積載しなければならず、

機体タンクやプロペラントの容量に限りがあるので噴射可能時間も有限です。

ただし、

 推力=質量流量(1秒当たりの噴射される空気や推進剤の質量)×流速(噴射速度)

ですので、少ない推進剤でも高速で噴射すれば十分な推力を得られます。(※2)

そして、取り込まれた空気や推進剤は熱エネルギー→運動エネルギーで噴射されるので、

「十分な加熱」とそれに耐えるだけの「高温耐熱性」があれば高速噴射できます。

現在のジェットエンジンなどは後者の耐熱性材料がネックでエンジン内温度を上げられずにいますが、

C.Eならば解決できているでしょう。(※3)


にも関わらず飛行できないMSがいますが、単純に出力不足で「十分な加熱」ができないのだと思います。

フリーダムは核分裂炉からの有り余るエネルギーを使えるため背中のスラスターだけでも飛行ができ(るという設定)、

ジン・ストライク(※4)などのバッテリー機の多くは出力不足で飛行できないのでしょう。


以上は推力だけで飛行(浮遊)を考えた場合ですが、もう一つの揚力も重要です。

エールストライクやレイダー、ディンなどの翼は機体が速度を得て、流体中に置かれると揚力を発生するようにできています。(※5)

普通、揚力は機体を持ち上げる方向に働きますので、「浮遊」を手伝います。

推力だけより推力+揚力のほうが省エネで効率的ですし、

翼は大気圏内であれば運動性能の向上につながるので多くの機体が取り入れているのです。

フリーダムはスラスターのみで飛行できるので、揚力の発生よりも運動性能の向上・機体冷却を目的に翼を持っています。(※6)


まとめると、

・フリーダムはスラスターで重力に打ち勝つだけの推力を発生させ浮いている。(翼は運動性能向上が主目的)

・核分裂炉からのエネルギーで高速噴射できるので、少ない推進剤で大推力を発生できる。

・飛行できないMSは出力不足で重力に打ち勝つだけの推力を発生できていない。

(追加でスラスターや翼を装備すればあるいは・・・)


※1 「PERFECT ARCHIVE SERIES 5 機動戦士ガンダムSEED DESTINY(竹書房)」の「SEED Q&A」のコーナーにて、

   「何を噴射して推進剤にしているかは決めていないんです。(中略)あえて大気圏内での飛行に理由をつけるのであれば、

    吸入した空気をジェネレーターの熱で加熱して噴射している、でしょうか。」と森田繁氏が語っております。

   また、フリーダムも推進剤の補給は必要であるという記述や、刻専用ジンのプロペラントタンクなど

   宇宙では推進剤を噴射しているのであろうことがわかります。

※2 逆に(出力不足で)低速噴射しかできなくても推進剤が多ければいい。

   「5の推進剤×2の速度=10の推進剤×1の速度」ということ。

   ただ、推進剤が多くなった分重くなるのでたいして意味がない。


※3 ちなみにストライク本体の推進器は「超伝導電磁推進」らしいです。(後藤リウ先生の小説3巻 P49~50)

   (同じものとは限りませんが)現実世界で言う、超伝導電磁推進は理科で習ったフレミング左手の法則を応用して、

   超伝導磁石の磁場中で電流を流し海水などをローレンツ力で噴射し、推力を得る推進方式を指します。

   推測ですが、C.Eの宇宙・空・水中で活動できるMSは空気や推進剤を加熱・プラズマ化して膨張力に加え、

   ローレンツ力で海水同様に噴射するといった方式の「超伝導電磁推進」を標準装備しているのでは・・・?


※4 現在のジェットエンジンは内部温度が最高約2000℃にもなるので、

   材料が溶けないように断熱や冷却をしながらでしのいでいますが、それでも定期的な部品交換が必要です。

   大気圏突入で燃え尽きなかったザクウォーリアの装甲などを見る限り、耐熱材料の水準は高いのだと思います。


※5 レイダーはMA形態では揚力も用いることで「浮遊」に余分な推力を割かず、

   「加速」に推力を割り振り高速で移動できるようになる。(空力抵抗のこともあるけど)

   しかも揚力は速度の2乗に比例するので、「加速」に推力を割り振りすぎてだめってことはない。


※6 フリーダム最大の特徴は、その推力のみで大気圏内での高速・長距離飛行を可能とする

   背部メインスラスター基両脇に備えた、左右5対の計10枚から成るウイングバインダー(能動空力弾性翼)である。

   このウイングはコンピュータ制御で形状を変化させ、大気圏内では空力抵抗を制御し、

   宇宙空間では質量移動を行うほか、放熱板の役割も兼ね備えており

   核エネルギーをフル活用するフリーダムの信頼性向上にも一役買っている。(wikiより)



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