航空機の翼は過去70年にわたり着実に長く、薄くなってきたが、限界がある。あるアスペクト比を超えると、胴体にのみ取り付けられた従来のカンチレバー翼は自重を支えられなくなる。解決策はトラス、すなわち胴体と翼下面を結ぶ斜めの支柱で、荷重を分散し、今日のどの航空機よりもはるかに軽く、空力効率の高い翼を可能にする。
NASAはこの「トラスブレース翼」設計の一つを実際に破壊限界まで試験し、代表的な複合材構造が実際にどのように破損するかに関する初の実験データを収集した。
4.57メートルの試験翼
SWEET-15（Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing）と呼ばれる試験体は、実寸設計の翼幅と翼弦の18.6%のスケールで製作された4.57メートル（15フィート）の縮小翼である。NASAラングレー研究所で、2014年に導入された当時世界に3台しかなかったISAACロボットを使用して製造された。このロボットは炭素繊維トウを直線ではなく曲線経路に沿って配置できる。「トウステアリング」技術により、エンジニアは荷重が必要とする場所に正確に材料を配置し、他の部分の重量を削減できる。
NASA研究員のブライアン・H・メイソン氏らによる2025年の技術論文（AIAA SciTech会議で発表）によると、トウステアリングだけで上部カバーパネルの重量が直線繊維設計と比較して6.4%削減された。
その後、翼はカリフォルニア州のNASAアームストローク飛行荷重研究所に送られ、エンジニアらは油圧アクチュエータで数カ月かけて段階的に翼を曲げながら、光ファイバーセンシングシステム（FOSS）が構造全体に沿って数千のひずみ測定値を記録した。
設計荷重の127%
翼は設計限界荷重（飛行中に受けると予想される最大の力）に耐え、問題の兆候は全くなかった。試験チームはその後、安全余裕を大幅に超えてさらに押し続けた。翼は最終的に設計限界荷重の127%で破損した。
破損は後縁近くと翼上面外板で発生した。技術者にとって、新しい構造がどこでどのように破損するかを正確に知ることは、どこで成功するかを知ることとほぼ同じ価値がある。このデータはコンピュータモデルにフィードバックされる。コンピュータモデルは挙動を正確に予測しており、代表的な複合材トラスブレース翼が実際の破壊試験で検証されたのは初めてのことである。
なぜ重要か
NASAが2000年代後半から開発してきた超音速トラスブレース翼（TTBW）構想は、翼だけで8～10%の燃料燃焼削減を目指し、改良エンジンや素材と組み合わせると最大30%の削減を目指す。X-66A実証機（51.8メートル（170フィート）のトラスブレース翼を備えた大幅に改造されたMD-90）は、2023年にNASAのSustainable Flight Demonstratorプログラムに選定されたが、ボーイングは2025年4月にプログラムを無期限で中断した。
SWEET-15のデータはX-66の成否にかかわらず直接適用可能である。翼を主支柱と副支柱に接続するジョイント（トラスブレース構想を機能させる重要な荷重経路）の構造検証は、設計が安全要件を満たせるという認証レベルの証拠となる。
このデータはまた、2050年までの温室効果ガス純排出ゼロを目指す米国航空気候変動行動計画の広範な目標を支えるものである。2030年代に次世代単通路機でトラスブレース翼が実用化されれば、全世界の航空機群で年間数百万トンの燃料消費削減が可能になる。
出典
1. S. Mann, 「NASA Pushes New Wing Design to Find Structural Limits」, NASA Armstrong Flight Research Center, 2026年7月17日。https://www.nasa.gov/centers-and-facilities/armstrong/nasa-pushes-new-wing-design-to-find-structural-limits/
2. B.H. Mason, E.K. Anderson, A.M. Cardona, C.V. Jutte, & R.A. Larson, 「Structural Sizing of a Tow-Steered Truss-Braced Wing Box Test Article (SWEET-15)」, AIAA SciTech 2025。NASA/TM-20240014171。
雅子 訳