航空機の大幅なCO２排出量削減を実現する
エミッションフリー航空機技術
航空機由来のCO2排出量

エミッションフリー航空機技術チーム

背景①社会的要請： 今後20年間で航空輸送需要が約2.4倍に増加（技術改善なければCO2排出総量も増加）。ICAO第39回総会
で国際線航空機のCO2排出規制に合意

半減

2000

②国際動向： 大幅なCO2排出削減に向け、推進系電動化やバイオ燃料導入等の次世代技術を視野に入れた研究活動を開始

2010

2020

2030

年

2040

2050

航空機由来のCO2排出量の削減シナリオ
出典：WORKING PAPER DEVELOPED FOR THE 38th ICAO ASSEMBLY Sept/Oct 2013 “ReducingEmissions from Aviation through Carbon-Neutral Growth from 2020”の図を元にJAXAが再作成

ﾊﾟｲﾛｯﾄｲﾝﾀｰﾌｪｲｽ
ファン

研究の概要

ﾊﾟｲﾛｯﾄｲﾝﾀｰﾌｪｲｽ
ファン

プロペラ

ﾊﾟｲﾛｯﾄｲﾝﾀｰﾌｪｲｽ①目的： 将来の電動航空機市場で競争力を持つキー技術を獲得し、国内の電動航空機分野の発展を促進

技術の難易度

②内容： 電動推進システムの研究を中心として、推進系電動化による新しい航空機形態や新しい機能を創出

超電導モータ電動モータ

ｲﾝﾊﾞｰﾀ

EMU

電池

SOFC/GT
ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ
ｴﾝｼﾞﾝ

革新形状

電池

革新形状

EMU

EMU

発電機

発電機

ｲﾝﾊﾞｰﾀｲﾝﾊﾞｰﾀ制御システム

制御システム

電動モータ

制御システム

水素燃料
GTｴﾝｼﾞﾝ
ジェット
燃料

電池

革新形状

EMU:Energy Management Unit

Airliner
100+ seats

FEATHER

Commuter
20-70 seats

Small aircraft
4-10 seats

2020③長期構想： システム構成要素における共通部分の研究開発を先行させ、小型機から旅客機へと展開

小型航空機への適用

2030
技術の加速

2040+
CO2排出量削減

旅客機への適用 システム構成要素の共通部分を先行させ、小型機から旅客機へと展開

電動推進システム構成要素の展開案

研究内容
全幅

16.33m

モータ方式/冷却方式

永久磁石形同期モータ/水冷

全備重量

800kg

最大出力/最大効率

63kW/94％以上

座席数

1(原型機は2)

電力源

Li-ion電池(75Ah,128V)

インバータ

IGBT内容：①多重化モータ、②パイロットインターフェ
イス、③高出力密度Li-ion電池等を開発し、既存の小型航空機（モータグライダ）に搭載して飛行試験

風力

充電
回生

回生

期間：2012年5月～2015年5月

空力抵抗

電動推進システムの仕様

通常駆動

FEATHER事業

実証試験機の仕様

パワーレバー

回生エアブレーキシステムのコンセプト

成果：多重化モータシステムによるエンジン故障時の推力喪失回避機能や、回生エアブレーキシステムによる降下率制御機能等を世界で初めて実証
飛行許可取得：電動航空機として国内で初めてサーキュラーNo.005「試験飛行等の許可について」による飛行許可を取得

減速機
電動モータ

ディスプレイ①多重化モータ

パワーレバー②パイロットインターフェイス③高出力密度Li-ion電池

航空機用電動推進システム

飛行試験（2015年2月

岐阜基地）

電動推進システムとそれを搭載した実証試験機(2人乗り小型航空機を改造)

エミッションフリー航空機技術の研究
期間：2015年4月～

単位エネルギ消費量[MJ/km/seat]

内容：①燃料電池（SOFC）とガスタービンの高効率複合サイクルによるハイブリッド化、②分散ファンやBWB（翼胴結合）等による革新的形態、③燃料電池、超電導、液体水素利用等の要素技術の研究
諸外国の電動航空機構想の多くは、エンジン電動化によるレイアウトの自由度を活用し、多発分散化による推進効率向上を狙うか、または胴体尾部に設置した電動ファンで境界層に運動量を補てんするBLI（Boundary Layer Ingestion）により空力抵抗低減を狙うものであり、発電機や電動モータのロスが加算される分むしろエンジンの熱効率については低下が避けられない。
これに対し、JAXAでは国際的なCO2排出削減要求に応えるべく、エンジンの熱効率そのものを向上するためのシステム方式について検討をすすめている。

4.0
3.5
3.0

2.0
大直径化の限界

1.5

電動化（ﾚｲｱｳﾄ自由）

1.0

1950

1970

1990

Year

2010

2030

高出力密度

二次電池

水素燃料タンク

Battery

H2 fuel tankJet fuel tank

SOFC

諸外国の構想燃費削減目標:10～2０％
特徴：多発分散化→推進効率向上

Inv
Inv

減速機

Dist/Synth

インバータ

Inv

電動モータ

Conv
コンバータ

G C発電機T

燃料電池
複合ｻｲｸﾙ

分配器／合成器
ｴﾈﾙｷﾞﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄｼｽﾃﾑ
高出力密度
高高度高耐圧JAXAで検討中の構想
燃費削減目標: 50％以上
特徴：多発分散化→推進効率向上＋複合サイクル化→熱効率向上

0.5
0.0

Gear M

Gear M2.5

低重量面密度高ｴﾈﾙｷﾞ密度

2050

Gear M（吹出しは各構成要素の技術課題）
高出力密度
長時間大出力～150席級JAXAが提案する新方式電動ハイブリッドエンジンの構想(左)と「エミッションフリー航空機」のイメージ図(右)航空機の単位エネルギ消費量の推移と将来目標

今後の展開
異分野との連携強化によるオープンイノベーシ
ョンにより、電動パワートレイン、燃料電池、超電導等の我が国が優位性を持つ技術を航空分野に積極的に適用し、電動航空機技術の着実なレベルアップと社会実装を目指す。

航空機電動化(ECLAIR)
コンソーシアム連携
異分野糾合

 旅客機電動化
超低燃費、CO2排出削減⇒ エミッションフリーの実現

ステアリング会議【メンバー】

航空産業
 航空機設計、開発等

航空機電動化(ECLAIR)
コンソーシアム株式会社IHI
宇宙航空研究開発機構
川崎重工業株式会社
経済産業省
株式会社SUBARU
株式会社日立製作所
三菱重工航空エンジン株式会社
三菱電機株式会社

JAXA
 電動推進システム
 空力・構造・制御
 地上・飛行試験

 小型機電動化
 装備品電動化

2018年7月に「航空機電動化コンソーシアム※」を発足した。本コンソーシアムでは、航空技術部
門次世代航空イノベーションハブが中核となり、日本が世界に誇る電動要素技術と航空技術を糾合し、抜本的にCO2排出量削減が可能な「エミッションフリー航空機」の実現に必要な技術開発、国際競争力のある技術力強化を目指す。

【オブザーバー】
日本航空機開発協会、全日本航空事業連合会、日本航空宇宙工業会、国土交通省航空局、新エネルギー・産業技術総合開発機構、東京大学、防衛装備庁航空装備研究所、文部科学省

電機産業、素材・部品産業等
 電動化要素（電池、パワエレ、モータ、…）
 周辺技術*英文名称： Electrification ChaLlenge for AIRcraft (ECLAIR) Consortium

産×学×官×

次世代航空イノベーションハブ（JAXA航空技術部門）

航空分野以外への応用

http://fanfun.jaxa.jp/jaxatv/detail/12230.html