2024年5月

第845号

令和5年度 第8回 SJAC講演会を開催（一社）日本航空宇宙工業会（SJAC）は、令和6年3月6日（水）、SJAC革新航空機技術開発センター（以下、革新センター）による技術動向調査研究事業の成果報告を目的として、SJAC講演会を開催した。
尚、本講演会はSJAC会議室を会場として対面式、及びオンライン参加によるハイブリッド形式での開催とした。
1．はじめに革新センターでは、将来出現が予想される高性能の革新航空機を開発するために必要とされる技術について調査及び実用化研究開発等を推進する活動として、革新航空機技術の動向調査を行い、その成果はSJAC講演会を通じて会員の皆様に広く共有している。
2．講演会の概要
今年度は、以下の（1）と（2）の革新航空機技術項目について調査研究を実施し、講演会当日は31の会員企業及び関係団体などから86名（対面式3名、オンライン83名）の参加を得て、成果報告を行った。

航想研

奥田 章順氏JAXA

玉山 雅人氏（1）「航空機の推進系／装備品開発における電動化の方向性」に関する調査報告
講演者：（株）航 想 研

代表取締役

奥田章順氏
（講演概要は、別紙第1を参照願います）（2）「L/D（Lift-Drag Ratio）向上技術（可変キャンバ・モーフィング）」に関する調査報告
講演者：（国 研）宇 宙 航 空 研 究 開 発 機 構（JAXA）航空技術部門基盤技術研
究ユニット

玉山 雅人氏（講演概要は、別紙第2を参照願います）

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工業会活動

3．所感

航空機の電動化やAAMにおける技術進歩及今回の講演会においては、航空業界が直面び国内外メーカーの動向変化はとても早く、しているCO2削減に関連した電動化、効率化

それらの最新情報は大変有益であると評価い（L/D向上）および実現が秒読み段階に入った

ただいた。

AAM（Advanced Air Mobility、いわゆる空飛今後も革新センターの各種活動を通じて、ぶクルマ）の技術動向への関心が高く、多く会員企業の事業活動に対する有益かつ有意義の方が参加された。

な情報発信を継続していく所存である。
［（一社）日本航空宇宙工業会

16技術部部長松田圭介］

2024年5月

令和5年度

革新航空機技術開発センター技術動向調査研究

第845号

別紙第1

航空機の推進系／装備品開発における電動化の方向性
株式会社
1．旅客機における方向性
航空界の脱炭素の流れの中で電動化、水素化への取組がセグメントごとに進められてい航想研

代表取締役

奥田章順

Aero、イスラエルのEviation等が10席前後の機体を、Regentが地面効果利用の全電動水上機「seagliders」を開発中。

る。コミュータ機・リージョナル機ではハイブリッド、水素燃料電池が、小型機クラスで（2）水素化（水素タービン、水素燃料電池）

はパラレル・ハイブリッドや水素タービンが、水素燃料電池機は米Universal Hydrogenと英中大型機では水素タービンやターボエレクト

ZeroAviaがリード、DHC-8/ATRシリーズの内リックなどの適用が想定されている。また、

燃エンジンを、液体水素燃料の水素燃料電池AAM（Advanced Air Mobility）やジェネラル推進システムに換装する事業を進めており、エビエーション機では全電動機やハイブリッ

両 社 300 機 以 上 を 仮 受 注 し て い る。英 国 のド機が開発されている。

Cranﬁeld Aerospace SolutionsはBN2の水素燃料電池化（高圧水素）を、DLR、MTU等も水素（1）電動化・ハイブリッド化化プロジェクトを実施している。

AAMを除けば、現在開発中の電動航空機の水素タービンは、米国ではPWがHySIITE（水多くはハイブリッド機で、北米では搭乗者数蒸気一部循環型水素燃焼システム）プロジェ

10人未満をメーカが、小型機クラスはNASAクトを実施している。一方、欧州ではAirbus

な ど で 基 礎 研 究 が な さ れ て い る（EPFD：「ZEROe プ ロ グ ラ ム」、英 国 の UKIR/ATI のElectric Powertrain Flight Demonstration、

G2GEAR（GKN Aerospace等）、FETCH等、複SFNP：Sustainable Flight National Partnership、数のプロジェクトが取り組まれており、Rolls

STARC-ABL：Single-aisle Turboelectric Aircraft

Royceなどが水素タービン・エンジンの実証

with an Aft Boundary-Layer propulsor等）。欧州

試験を進めている。

では10人未満の機体に加え、30〜90席のリージョナル機やより大型の180席まで、メーカ（3）電動推進システム・燃料電池推進システの開発対象は広い。欧米ともに実現化時期は

ムの要素技術2020年代後半とする機体が多く、既に仮発注・ハイブリッド・システムは1MWクラスをオプションを含めれば受注数は3,000機を超え

GE、P&W（RTX）、Honeywell 等 が、Rollsている。開発例としては、Raytheon（CollinsRoyceが500kW〜2MWクラスをMTU等と提携Aerospace）がDHC-8の電動化をカナダと共同して開発中である。また、SafranはEigineUsシで進めており、スウェーデンのHeart、オランリーズ（45/100/500kW）を商用化している。

ダのMaeve、Elysian、英国のeasyJet（Wright

この他、Verdego Aero、LaunchPoint等の新興Electricと共同）等が、リージョナル機〜小型勢力も数kW〜100kW超えクラスのシステム機クラスを開発中である。この他、米Electra.

を開発している。
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工業会活動モータではMWクラスをMIT/Innova-Logic（1）主なAAM/eVTOL機の推進装備品（三菱重工業出資）、Collins Aerospace（RTX）、AAMの推進システムの多くは全電動だが、Wright Electric等が開発中で、米H3Xも3MW

米NFT、カナダのHorizon Aircraft、フランスクラスの開発計画を発表している。実用化にのAscendance Flight Technologies、イスラエル

向けては、MagniXがi650などで2025年頃の認のUrban Aeronautics、ホンダ等はハイブリッ

証 取 得 を 目 指 し て い る。こ の 他、英 国 のド・システムを採用している。モータはJoby

Evolito、Equipmake、日本のNidecがアキシャ

Aviation、Archer は 自 社 開 発、日 本 の Nidec

ルフラックス型モータで航空分野に参入して（EVE）、Honeywell Aerospace/Denso（Lilium）、おり、NidecはEmbraerとJVを設立した。なお、

米MagicAll、英Evolita、Equipmake等が供給をRolls Royceはバッテリーベースの推進システ

行 っ て お り、Rolls Royce、Safran、

ムからの撤退を2023年秋に発表している。

BAEsystems等が推進システムを開発していバッテリーはLiB（リチウムイオン）が主る。バッテリーはLiBをスウェーデン・米国流だが、シリコン・アノードを適用したLiBのNorthvolt/Cuberg、米EPS、独Customcells、の開発が米Amprius、Ionblox等で取り組まれ台湾のMolicel/ E-One Moli Energy Corpなどがている。次世代バッテリーではLiS、Li-Metal供給している。燃料電池については、イスラをAmprius、Sion Power、日本のEnpower、スエルのUrban Aeronauticsは英ZeroAviaが取得

ウェーデンのNorthvolt等が開発しており、400した米国のHyPointのHT-PEMを採用する計画〜500Wh/kgを達成しているが、サイクル数、を発表している。また、Joby AviationはドイCレート向上等が課題となっている。この他、

ツの水素燃料電池航空機メーカであるH2FLYInx Technology、SOLiTHOR、中国CATL等がを取得している。800V以上の高電圧システム

全固体や凝縮型バッテリーを開発中。

向 け EWIS（Electrical wiring interconnection

燃料電池は自動車等に採用されている低温system）ではGKN Aerospace等が、熱制御シス

PEM を Universal Hydrogen 等 が 採 用、Rolls

テムはIntergalacticやBlueshiftなどがAAMメー

Royceは韓国の現代自動車と提携している。

カに供給している。

また、高効率の高温PEMをHyPoint、Advent等が開発しており、ZeroAvia、Airbus、Safranなどが適用開発のパートナーとなっている。
この他、インバータ／コンバータ、高電圧対応EWIS、熱制御等の開発が進んでいる。

（2）型式証明におけるSpecial Condition（特別要件等）、特徴的な要求事項
欧 州 EASA は 従 来 か ら の 固 定 翼 機 基 準（CS-23

Amendant5）を ベ ー ス に 回 転 翼 機（CS-27）を勘案、AAM/eVTOL向けの特別要2．AAM（Advanced Air Mobility）における件（special condition）を加えた基準案を2019

方向性

年7月に発表している。米国FAAは2022年5月

AAMにはベクタードスラスト、リフト＆クに方針を転換、「パワードリフト機」カテゴルーズ、マルチロータ等の形態があるが、翼リーでの認証を進めている。特別要件の項目を有するベクタードスラスト、リフト＆ク

としては、緊急時にグライディング、オートルーズが旅客輸送などでは主力となりつつあローテーションができないことに勘案してのる。

「controlled emergency landing」の要件、操縦シ ス テ ム や D P S（D i s t r i b u t e d P r o p u l s i o n182024年5月

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System）の新たなクライテリア、バードストDCM（Demand-Capacity Balancing）等のマネライク対策、高電圧対策、リザーブルールなジメント、不確実性に対応したバッファなどどがあげられる。なお、AAMの認証取得はが検討されている。さらにAAM機に搭載され2025年頃と考えられているが、後ろにずれるるDAA（Detect And Avoid）技術や地上から可能性もある。の監視技術であるSAA（Sense-And-Avoid）技術は重要となる。

（3）社会実装における課題と解決策

遠隔操縦では無操縦者航空機で採用されてAAMの社会実装に向けての課題としては、いるCバンドや衛星通信などを利用している。

認 証・認 可 取 得、資 金 調 達、イ ン フ ラ 整 備

より高度な自律飛行については、米国のWisk（UTM、バーティポート等）、パブリック・ア

Aeroや欧州エアバス、ドイツのVolocopter、クセプタンス（社会受容性）、用途と事業性

フランスのAscendance Flight Technologiesなど確保などがあげられる。認証・認可についてが取り組んでおり、各種DAA装備（カメラ、は基準策定や法整備が、事業化に10億ドルがラ イ ダ ー 等）や AI の 適 用（Airbus は EASA必要とされる資金調達については、欧米ではLevel3）、GPS無しでも飛行可能な先進航法シ

複数企業がSPAC（特別買収目的会社）上場ステム（Safran BLACK-ONYX）等を採用しを行っている。インフラ整備ではバーティている。

ポート、充電設備、UTM等の整備が必須となる。社会実装で特に重要となるパブリック・アクセプタンスでは、AAMは地域性の高いことから地域社会・コミュニティなどから十分な理解を得ることが不可欠となる。特に安全性、騒音等の環境適合性、景観問題などが課題となる。事業性に関しては、運用するAAM機やミッションプロファイル等に基づき、事業性シミュレーションを行うことが有効で、あわせて地域への経済波及効果等の試算も重要となる。
（4）将来のAAM 高密度化における航空管制、遠隔操縦及び自律飛行の方向性
将来のAAMの 高密度運航については、米国では航空交通サービス（ATS）と、オペレー
タ ー 間 の 協 調 運 航（C O P：C o o p e r a t i v e
Operating Practices）に基づくxTM（ExtensibleTrafﬁc Management）の組み合わせが考えられている。また、UAMコリドーの設置やコリドー容量逼迫に対応した協調的フロー・マネジメント（CFM：Cooperative Flow Management）、
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工業会活動別紙第2

令和5年度 革新センター技術動向調査研究

L/D向上技術（可変キャンバ・モーフィング）
国立研究開発法人
1．はじめに宇宙航空研究開発機構

玉山

雅人

件 の 発 表 が 得 ら れ た。こ の 統 計 的 処 理 を複数のミッションを単一の機体で実現可能Scopusの提供機能で実施した。その一例としなモーフィングの一種である主翼後退角をスて著者の国別ランキングでは、1位中国、2位

ウ ィ ー プ 可 能 な 機 体 は、軍 用 機（Bell X-5

米国、3位インドとなっており、これら上位3（Messerschmitt、1951 初飛行）、F-111（General国で6割弱の発表を占めている。次に、149件

D y n a m i c s 、1964 初 飛 行）、F -14T o m c a tの発表を被引用数（著者による引用を除く）（Grumman、1970 初飛行））で先んじて実現さにより並べ替え、被引用数10以上を対象にしれている。一方、キャンバー可変のようなモーて発表件数を20編に絞り込んだ。

フィングは、同一変位量で比べれば空力性能

荷重制御技術では、対象期間2020〜2023年が従来舵面よりも高いなどの利点があるためとして検索ワード

欧米で研究開発が盛んであるが、実用化は未wing の設定により464件の発表が得られた。

達となっている。モーフィングは空力荷重下

この統計的処理の一例として著者の国別ランで構造の弾性変形を実現するため、 空力弾キングでは、モーフィングと同様に米国と中性分野としてとらえられることが多い。こ国が上位2国となっていることは変わらないの分野で最近注目されているのが、航空機のが、インドが7位へと順位を下げている。こ

環境性能向上（人キロ当たりの燃料消費量低れに代わり、ドイツ、英国、イタリア、オラ減）に効果的な高アスペクト比翼である。見ンダといった欧州各国の件数が目立つ。また、るからに華奢で突風荷重に耐えうる強度を確

ブラジルやカナダも見られ、完成機を製造す保するためには従来機体設計だと構造重量増る主要国・地域が荷重制御に関心を高めていを伴いそうだが、 これを如何にして回避することが分かる。464件の発表を被引用数（著れば良いのか？

が研究開発対象になってい者による引用を除く）により並べ替え、被引る。これら、世界的に注目を集めているモー用数5以上（と、4以下でも興味をひかれたもフィングと荷重制御技術について、最近の研の）を対象にして発表件数を30編に絞り込ん究開発の状況を調査した。

だ。

load AND control AND

また、2024年1月に開催されたAIAA SciTech
2．調査概要2024 Forumおよび2023年11月に開催された日調査手法としては、抄録・引用データベー

本航空宇宙学会第61回飛行機シンポジウムにスScopus（Elsevier提供）を利用し、モーフィてモーフィングと荷重制御技術に関する調査

ングと荷重制御のそれぞれの技術について最を行った。

新の発表を検索した。モーフィングでは、対これらの調査から見えたことは、モーフィ

象 期 間 2020 〜 2023 年 と し て 検 索 ワ ー ド

ング技術として世界的には機構の設計がトポの設定により149ロジー最適化などを利用して継続して行われ

morphing AND aerospace
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第845号ている一方、3Dプリンティングによるメカニに焦点）が設置され、荷重制御とも関連の深カルメタマテリアルやラティス構造に加え、い柔軟翼についての解析と実験が行われてい

特にこれらにスマート材料を統合した4Dプリる。

ンティングの研究活動が活発であったことで一方、国内では、高アスペクト比や柔軟翼ある。製造後に特性を変化できるため4Dプリを対象にした荷重制御技術の研究が過去にはンティングと名付けられていて、軽量・多機玉山らにより行われていたが[1]、最近は見ら能で、かつ制御デバイスとしての利用も可能れず、モーフィング機構や飛行安定性、羽ばであり将来性が注目されている。

たき翼等の研究に国内研究の焦点が当てられ荷重制御技術としては、高アスペクト比翼ていることが分かった。

や柔軟翼というキーワードの下で、大変形に世界的に、モーフィング構造や荷重制御で対応した空力弾性解析や、制御面を利用した実機スケールにて飛行実証ができている技術

荷重制御、また、これに使われる空気圧を利は限られており、今後の飛行実証が見込まれ用したり再入四角形（re-entrant quadrangular）るべきである。特に、欧州で実施されている格子を使った斬新なモーフィング構造が提案

semi-aeroelastic hinged wing-tipsの活動は、現されていたりしている。加えて、翼のさらな状はsmall scaleの模型飛行機実証まででありる改善を期待して鳥／生物模倣の研究も着実（Airbus AlbatrosONE[2]）、今後のフルスケーに行われている。

ルサイズの飛行実証が望まれる。
以上

欧米には大型の研究枠組みが存在し、活発に活動が進んでいる。例えば、荷重制御の最適設計で著名なNASA Ames Research Centerの[1]玉山雅人他、 荷重制御技術の解析と風洞

N. NguyenによるVariable Camber Continuous試験、 日本航空宇宙学会誌、第70巻、第6Trailing Edge Flap（VCCTEF）を使った荷重制号、pp.133-139, 2022.

御 の 研 究 は、NASA Advanced Air Transport[2]AlbatrossONE A revolutionary approach toTechnology（AATT）Projectの資金を得て実施

aircraft wing design,

されてきた。EUでは航空産業における環境負https://www.airbus.com/en/innovation/

荷の低減と持続可能性の向上を推進するプロ

disruptive-oncepts/biomimicry/wings/

ジェクトやイニシアティブの総称であるCleanalbatrossone. [Accessed 22 2 2024].

[Online]. Available:

Aviation の 下 で、Clean Sky2 Unsteady High
Aspect Ratio Wing Aerodynamics and Responseto Dynamics（CS2-U-HARWARD）が実施され、高アスペクト比翼へのfolding wingtipによる突風荷重軽減を実現する研究などが行われている。また、計算空弾モデリングの最先端技術と実践技術を評価するためのオープンな場としてAIAA SciTech2023 Forumと同時開催された3rd Aeroelastic Prediction Wrokshop（AePW3）で は、Large-Deflection working group（LDWG：大きな非線形変形を伴う細長い翼21