風洞について

日本の風洞の歴史は古く、明治時代にまで遡る。田中舘愛橘教授によって明治41年に製作されたものが、日本で最初の風洞と言われている。これは、荷物を入れて運ぶ長持ちの両端の板を取り除いて四角形断面の筒を作り、側面にガラス窓を作って内部が見えるようにしたものだった。一方の端から扇風機で風を送って実験を行った。その後フランスで考案された方式を参考にして、当時はまだ深川越中島にあった 東京帝国大学航空研究所（航研）において直径2mの風洞が作られた。この風洞は大正12年の関東大震災で、焼失してしまったが、大正15年から現在の駒場に場所を移して航研の再建が行われた。同時に風洞に関してもゲッチンゲン大学の「カルマン渦の研究」で有名なカルマン教授（1881～1963）や、プラントル教授（1875～1953、境界層理論の創始者）の高弟のウィーゼルスベルガ博士等を招いてその指導を仰ぎながら製作が進められた。 昭和5年に作られた3m風洞は、当時日本最大の風洞であった。終戦時に航研は解体されたが、この風洞は生き残り以後も種々の研究に使用されている。これは吹き出し孔の直径が3mという巨大なもので、回流部分の壁はコンクリートで固められ、吹き出し孔と吸い込み孔は木の板できれいに整形されて気流を整えている。

現在でもこの風洞を使用して実験をされている渡部技官にお話しをうかがった。

「私がここにまいりましたのが昭和35年で、その当時は国産輸送機のYS-11、東海道新幹線を主にやっていました。その他にも、例えば万博のフランス館やブルガリア館、富士山頂レーダや鹿島に在るレーダ、清里天文台のレーダといった建造物の実験、国鉄関係では、新幹線の他にリニアモータカーとそのパンタグラフの実験、また、宇宙研時代には、そのロケットの実験を行っております。さらに凧の安定性に関しての実験までやりました。 パラボラアンテナについては、NHKや八木アンテナから委託されて風圧実験を行いました。風車に関しても研究室のテーマとして、横型と縦型（プロペラを立てて回すもの）についてやりましたし、翼についても曲率のあるものとか、V型翼について実験を行いました。山中の高圧電線については、いまだに継続して実験を行っています。」

実に多彩な実験が行われている。この風洞は性能上は風速60m/秒の風を出せるものであるが、壊れてしまうと修理できない部分もあるので現在の実験は40m/秒以下に押さえているそうである。風速40m/秒というのは、台風の最大瞬間風速並であるが、チョモランマ山頂はこの程度の風が吹くことも珍しくないというので、ここにきて耐寒訓練を行ったチョモランマ遠征隊もあるという。この風速の下では、気を付けて歩かないとたちまち転倒してしまう。 また、風に向かっては呼吸もできないので息を吐くときは下を向くのだそうである。風洞自体の性能は、さらにその1.5倍の風速を出す力を秘めている。

この風洞で実験を行ったYS-11の模型も現存している。この2m程の大きさの模型は、初期設計と最終モデルのふたつの木製模型があり、最終モデルの方にはモータが入っていてプロペラを直接回すこともできるという本格的なものである。 渡部技官のお話しによると、この他に航研機の模型もこの先端研の敷地のどこかに眠っているはずとのことだった。

この3m風洞で風速40m/秒を出そうとするとその時の消費電力が約350kW、実に先端研全体の契約電力の1/3を消費してしまう。連続してこのような大電力を消費する実験は実際には少ないそうであるが、それでも冷暖房による電力消費が激しい夏と冬は早朝の電力需要の少ない時間帯に実験を行う。実験は、現在ではセンサを使用して風洞中の模型にかかる揚力、抗力、横力といった力やモーメントを電気的に計測しているが、10年程前までは風洞天秤というものを使用しており、 目盛りを読むだけで3人の人間が必要だったという。この風洞天秤は、非常に大がかりかつ緻密なもので、いまだに風洞の上の部屋の中に残されている。この天秤の側には、伝声管もついており、下の人間とこれから計測に入る合図等に使っていたという。さながら戦艦のブリッジにいるような錯覚すら受ける。現在は、カメラを下に置いてテレビを見ながら一人で実験を行う。