2022年10月25日

JAXAが進める多種・多様運航統合技術の研究開発

JAXA航空技術部門
航空利用拡大イノベーションハブ
又吉直樹

JAXA組織について

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JAXA組織概要

東京都調布市（調布航空宇宙センター）

東京都三鷹市（調布航空宇宙センター飛行場分室）
名古屋空港飛行研究拠点

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JAXA航空の活動の政策的位置づけ:

航空科学技術分野に関する研究開発プラン

文部科学省 学術審議会 研究計画・評価分科会
令和４年8月18日

経済社会の発展及び国民生活の向上のために航空が貢献していく未来社会デザイン・シナリオの実現に向け、- 我が国の優位技術を考慮した研究開発戦略- 異分野連携も活用した革新技術の創出- 出口を見据えた産業界との連携の３つの観点を踏まえた研究開発を推進する。

■既存形態での航空輸送・航空機利用の発展に必要な研究開発
ア．脱炭素社会に向けた航空機CO2排出低減技術の研究開発
イ．超音速機の新市場を拓く静粛超音速機技術の研究開発
ウ．運航性能向上技術の研究開発■次世代モビリティ・システムによる更なる空の利用に必要な研究開発
ア．国土強靭化等を実現する多種・多様運航統合/自律化技術の研究開発
イ．宇宙機にも適用可能な水素燃料適用技術の研究開発➡ 空の移動革命実現への貢献を目指す。

■デザイン・シナリオを実現するための基盤技術の研究開発
ア．新たな航空機を創出するライフサイクルDX技術
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航空技術部門の組織:航空利用拡大イノベーションハブの位置づけ
航空利用拡大イノベーションハブの業務

航空技術部門航空輸送の範囲拡大及び輸送以外の利用拡大に係るシステム及び要素技術の研究開発に関すること
具体的には

航空科学技術分野に関する研究開発プラン（抜粋）■既存形態での航空輸送・航空機利用の発展に必要な研究開発
ア．脱炭素社会に向けた航空機CO2排出低減技術の研究開発
イ．超音速機の新市場を拓く静粛超音速機技術の研究開発

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ロアジエ
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クジトン
チ技ー術ム実証（En-Core（文部科学省 学術審議会 研究計画・評価分科会 令和４年8月18日）

事業推進部

）

EnCore

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チーム

超音速電動ハイブ
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電動
航空機

機体騒音低減

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環境
適合

安全利用
拡大

ライフサイクル

航空システム研究ユニット
基盤技術研究ユニット
設備技術研究ユニット

ウ．運航性能向上技術の研究開発■次世代モビリティ・システムによる更なる空の利用に必要な研究開発
ア．国土強靭化等を実現する多種・多様運航統合/自律化技術の研究開発
イ．宇宙機にも適用可能な水素燃料適用技術の研究開発

JAXA職員、外部からの出向・招聘含め、約40名の研究者が所属

空飛ぶクルマや無人機等の次世代モビリティ・システムを対象に、多種・多様運航統合／自律化技術の研究開発を行う■デザイン・シナリオを実現するための基盤技術の研究開発
ア．新たな航空機を創出するライフサイクルDX技術

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目指す方向性6

国土強靭化、空の移動革命を実現する

多種・多様運航統合／自律化技術
有人・無人機の混在運航や高密度運航を実現する多種・多様運航統合技術、高度な自律飛行を実現する自律化要素技術を社会実装し、2020年代半ばの災害対応能力の向上、2030年代前半の空の移動革命の実現に貢献する。
⇒ 災害・危機管理対応から社会実装を図り、大阪・関西万博でのデモンストレーションを契機に民間用途への拡大を目指す。
無人機・eVTOLの社会実装に向け、運航管理システム、高性能小型無人機を開発
2017

2022

現研究開発計画

2027

次期研究開発計画

災害・危機管理対応時の有人・無人機連携

D-NET32030～

平時の有人機・無人機連携／eVTOL運航技術の段階的適用

一般空域におけるマルチエアモビリティ混在運航

技術移転

有人機 情報共有・運航最適化技術

多種・多様運航統合技術
UTM
無人機 高密度運航管理技術

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有人・無人・eVTOL
混在運航管理技術

有人・無人混在運航管理技術
情報共有・分散運航管理技術

自律分散運航管理技術

飛行実証

ECLAIRコンソーシアムeVTOL運航ユースケース

無人機技術研究等
飛行制御・ヒューマンファクタ技術

eVTOL高密度運航管理技術

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技術移転

技術移転

高密度運航管理技術・ 低高度IMC運航技術

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自律化要素技術

完全無人化技術判断支援、画像・音声認識、飛行制御

自律運航技術2040～

マルチエアモビリティの完全な空域統合、フリーフライト実現

日々の暮ら
しや災
害
時に
航
空機が活
躍

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運航管理システム

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D-NET（災害・危機管理対応統合運用システム）概要
目的

災害情報や航空機の運航情報等をデータ化・オンライン化することで、より迅速な情報伝達・共有化を可能にし、それらのデータを活用した運航管理により、航空機による救援活動をより効率的かつ安全に行うための技術、規格、システムを開発する。

目標

開発した技術は、防災訓練や実運用での評価を反映して改良を進め、実用レベルに達した時点で民間企業への技術移転により製品化し、防災機関による導入・実運用（社会実装）までを目標とする。

システム構成運用イメージ 平常時は各省庁で独立運用 大規模災害時等は情報共有

消防庁、警察庁を始めとする各政府機関に順次導入が進んでいる

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D-NETを用いた空域統制
東京オリンピック・パラリンピックでの空域統制
日本全国の会場周辺の飛行制限空域を空域統制所で集中管理
札幌

宮城・福島
関東
全国の競技会場

関東周辺の競技会場

 飛行制限空域を許可なく飛行する不審機を監視

空域統制所

 政府機関（警察、消防、海上保安庁、自衛隊など）や民間事業機（報道など）の運航計画を調整し、安全かつ効率的な運航を実現

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JAXAが目指す低高度空域の運航管理システム
NEDO「次世代空モビリティの社会実装に向けた実現プロジェクト(ReAMo)」への参画（次ページ）
システム開発は民間と連携し外部資金も活用

空域を共有
eVTOL
運航管理システム

D-NET技術
で連接

D-NET規格をベースにした情報共有規格

無人機運航管理システム

既存有人機
運航管理システム

有事の災害・危機管理対応を行う
政府システムの開発

平時の空域共有を実現する
民間システムの開発

災害対応、大規模イベント警備等に利用可能な有人機・無人機統合運航管理システム等を開発。

既存有人機・無人機・eVTOL間で低高度空域を共有するため、統合的な運航管理を行う運航管理ネットワークを開発。

大阪・関西万博でのデモンストレーションを目指す

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NEDO 次世代空モビリティの社会実装に向けた実現プロジェクト／
Realization of Advanced Air Mobility Project:ReAMo（リアモ）プロジェクト
事業期間:2022年度～2026年度
研究開発項目〔1〕「性能評価手法の開発」（1）ドローンの性能評価手法の開発（2）空飛ぶクルマの性能評価手法の開発（3）ドローンの1対多運航を実現する安全性評価手法の開発（4）ドローンの1対多運航を実現する機体・システムの要素技術開発

研究開発項目〔2〕「運航管理技術の開発」

JAXAが参画

ドローン・空飛ぶクルマ・既存航空機の低高度での空域共有における統合的な運航管理技術を開発します。

出展:NEDOホームページ
https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP2_100181.html

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NEDO 次世代空モビリティの社会実装に向けた実現プロジェクト／
Realization of Advanced Air Mobility Project:ReAMo（リアモ）プロジェクト

JAXAが参画

出展:NEDOホームページ
https://www.nedo.go.jp/content/100952496.pdf

13高性能小型無人機

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JAXAが目指す高性能小型無人機
目指す運航（2020年代後半）
無人機の⾧距離・⾧時間飛行

災害対応、産業観測、物流等の分野を想定。
国内では危機管理・災害対応ニーズが顕在化。

固定翼・VTOL特有の課題開発するシステム

操縦・運用が難しい →速度が速い、止まれない、飛行範囲が広い

⾧距離・⾧時間飛行が可能で、かつ離着陸運用が容易（自動化）な固定翼・VTOL無人機システム（機体、地上局）。

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研究のスコープ

JAXAが取り組む主な技術課題”実用性”の確保のために• 着陸経路・諸元の自動設定技術• 風に強い自動飛行制御技術• 航続性能向上技術（可変ピッチプロペラ）• 運用判断自動化技術（飛行計画、情報統合（他機位置、気象情報、等））

空間的把握、先読みに基づく瞬時の判断が必要 （地上局）
離着陸では、高度の手動操縦テクニックが必要（パイロット）

離着陸・地上局判断の自動化飛行実証プラットフォーム

固定翼(UARMS: 55kg)

VTOL (QTW: 25kg)
4発ティルトウイングVTOL

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固定翼・VTOL無人機の自動離着陸技術
操縦、誘導関連は搭載計算機

自動ティルト角設定(相対風へ対応、エンベロープ維持）

経路計画、諸元は地上局
離着陸に関する機体、地上局間の機能分担

静穏な気象状態での自動離着陸を実証済み（固定翼・VTOL無人機共に）
横風環境下での自動離着陸を今年度実証予定

VTOL無人機の自動着陸（2021年7月）

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無人機の自動運用技術（判断支援）
気象データサーバ（ウェザーニューズ社）

固定翼・VTOL無人機の共通地上局システムUFOMS*の一部として飛行経路の修正提案機能を実装* UAV Flight Operation and Management System

気象現況・予測データ
脅威機情報、NFZ情報

修正されたWPデータ

Internet
無人航空機
運航管理システム

飛行経路修正案の提示

承認

地上局オペレータ

共通地上局システムUFOMSの構成• UFOMSにて気象、UTMからの情報を収集し、必要に応じて経路を再計算（悪天回避・衝突回避）• 飛行経路に関する最終責任は運用者が負うという考えに基づき、修正された飛行計画は運用者が受諾し、機上FCCにアップロードすることで採用される• 飛行中も一定時間ごとに気象情報サーバにアクセスし、計算結果のアップデートがあった場合は再度飛行計画の評価、修正案の提示を行う• また、UTMからのNFZ情報が更新された場合も、それをトリガーとして飛行計画の評価、修正案の提示を行う

悪天回避機能:飛行試験、シミュレーションによる機能確認を実施。実用性・有用性評価に着手。
衝突回避機能:UTMシミュレータとの連接による機能確認を実施。D-NETとの連接に着手。

UFOMSによる経路生成例（シミュレーション）

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まとめ

• 航空利用拡大イノベーションハブでは、有人・無人機の混在運航や高密度運航を実現する多種・多様運航統合技術の研究開発を進めており、災害・危機管理対応から社会実装を図り、大阪・関西万博でのデモンストレーションを契機に民間用途への拡大を目指している• 直近のターゲットとして、民間との連携・外部資金の活用を通じ、以下の開発を目指す
 有人機・無人機連携による災害・危機管理対応や既存有人機・無人機・
eVTOLの空域共有を可能にする官民の運航管理システム
 ⾧距離進出が可能な高性能小型無人機

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