2017
SUMMER

17

No.

特集

2

8

11

Sky Frontierが目指す
未来の航空輸送の可能性

特集

4

航空技術部門へのメッセージ

10

Sky Frontierが目指す
未来の航空輸送の可能性
Dear JAXA Aeronautics Friends
リレーインタビュー

特集 関連技術

Sky Frontierで創出されるキー技術
Kármán line

「研究する余地がたくさんある航空分野に、改めて面白さを感じています」

12

FLIGHT PATH TOPICS

Sky Frontier
いて伺います。

未来の航空輸送の可能性

今までにない航空輸送システムを実現するための新しいコンセプトを日本から世界に提案し、日本の航空機産業の地位を高めていくことを目指してスタートした「Sky Frontier」。これからの航空輸送の可能性や現在の研究段階などについて、村上哲事業推進部長に話を聞きました。

必要でしょうか。

JAXAでは静粛超音速機の研究開発を進め機の研究については1997年にスタートし
たNEXST-1（小型超音速実験機）のプロジェ

JAXAは国立研究開発法人として産業や社

クトの第二フェーズ試験（D-SEND#2）

クトで機体の空気抵抗を下げる研究を行い、会に貢献する成果を求められています。
高速

で、ソニックブームを低減させる技術を飛行

オーストラリアで飛行実証試験を行いまし

性や機動性またエネルギー転換への需要は間実証しました。
その結果、ソニックブームの基た。
しかし、それらの実証試験を行うために必違いなくありますが、今は「世の中にあればい

準について、国際民間航空機関（ICAO）の環要となる基礎研究は、さらにその前から行っ

いよね」
という
“WANTS”の段階です。
そこか

境保全委員会での検討が具体的に始まりましていました。
高速性と機動性を追い求める要ら「世の中に絶対欲しい、
必要だ」
といった社

た。
これは大きな成果だったと思います。

素研究や基礎研究は途切れることなく進めら会のニーズに転換していくためには、
それが

※3

れてきて、
そこからさまざまなキー技術が確実現可能であることを示していく必要がありて、
極超音速予冷ターボジェットの研究※4を立され、次の研究へと活かされています。

ます。
Sky Frontierとは、
まさにこうした新し

進めています。2016年には、マッハ４で飛行―三つ目はエネルギーの転換ですね。

い概念を実証して、“WANTS”
を“NEEDS”にしている時と同じ状態にした極超音速ターボ

CO 2排出量を削減する必要もあり、航空機転換していくための研究開発だと思います。

ジェットのアフターバーナーの燃焼実験に成も化石燃料から脱却して、電動化や水素燃料

そのためには、内部に高い力を蓄えなくて功しました。

の利用に転換していかなくてはなりません。

はいけません。
新しいコンセプトやアイデア―機動性への取り組みについてはいかが2015年に飛行試験を行った航空機用電動推は研究者の数だけ存在します。
研究者の数でですか。

進システム技術の飛行実証（FEATHER）
では欧米に及びませんが、D-SENDのように間航空機の機動性を追求する上では、
垂直には、電源としてリチウムイオン電池を用いまし

違いなく世界をリードしているコンセプトも離着陸できることが重要な要素となります。
そた。
今後も小型電動航空機の研究開発を進めあります。Sky Frontierが目指している未来

こで私たちはヘリコプターのように垂直離着ますが、あわせて将来の航空機のエネルギーの航空技術は、世界のさまざまな機関や企業

陸ができ、かつ固定翼機のような高速巡航もをどうマネージメントするかという課題にもが、ライバルという関係ではなく、パートナー

可能な航空機であるティルトウィング垂直離取り組み始めています。
そのキー技術となる、という関係でアイデアを出し合い、より高い

着陸（VTOL）
機※5の研究を行っています。
この

水素燃料を使った超電導モーターやハイブ

次元のコンセプトを生み出すことで進歩してVTOLのプロペラと主翼は、巡航時に前を向い

リッド推進システムの研究を行っています。

いきます。
その時に私たちがコンセプトを実ていますが、離着陸時には、プロペラと主翼が―JAXAが現在進めている「エコウィング

現させるためのキー技術を持つことで勝負し一緒に上向きになります。
離着陸時の安定性を技術」
は、Sky Frontierの手前の研究といていきたいと思っています。
研究職員一人一高めるために、前後に翼があり、四つのプロペうことになりますね。

人が新しいアイデアにチャレンジできる環境

ラを持つ機体のコンセプトを検討しています。

エコウィング技術は、
空気抵抗の低減や軽また、ヘリコプターの高速化にも取り組ん

量化によって燃費を向上させることなどをでいます。
現在検討しているのは、コンパウン

目標にしています。2020年代から2030年

ド・ヘリコプターと呼ばれるものです。ロー

ぐらいに登場すると想定される中型ジェッターに加え、
固定翼と推進用のプロペラを備

ト旅客機の開発に向けて、アイデアで世界とえたタイプのヘリコプターです。ヘリコプ

勝負できる、あるいはキー技術で世界と勝

ターの機動性に高速性が加わることで、さら負できるところに研究テーマを絞っていまに機動性が高まるため、より大きな社会的価

す。
光ファイバーで主翼の変形量を計測する―Sky Frontierとはどのような研究開ための基礎的研究や、試験・解析のための基考えて研究開発を進めています。

値を生み出します。
例えばドクターヘリの救「H OTALW」や、機体における摩擦低減を目発プログラムですか。

盤的技術の研究を支えとして、ECAT ※１（航―Sky Frontierではどのような研究開

命活動の場合、速度が2倍になると、カバーで指す「FINE」の他、もう少し先を見据えた技術

Sky Frontier（航空新分野創造プログラム）

空環境技術の研究開発プログラム）、
STAR※2発を進めているのでしょうか。

きるエリアが現在の60％から90％に広がるとして、翼の形状を滑らかに変形させることは、今までにない航空輸送システムを実現す（航空安全技術の研究開発プログラム）、
そし

大きく三つあります。
まず
「高速性」
と
「機動

といわれています。

で空気抵抗を減らすモーフィング技術などもるための新しいコンセプトを生み出そうといてSky Frontierという三つの研究開発プログ

性」です。
人の移動時間を短縮させること。
そ―VTOL機や先ほどの超音速機の技術に研究しています。

う研究開発プログラムです。
日本の航空機産

ラムを推進しています。ECATとSTARは近して、
いつでもどこでも航空機を利用できる

関して、機動性や高速性という観点でみると、業の国際的地位を高めていくためには、新しい将来の航空機やエンジンに必要な要素技ようにすること。
これらを実現して世の中に

JAXAにはすでにさまざまな研究成果があい航空輸送システムを日本から提案するこ術やシステムのための研究開発プログラム

大きな利便性を提供したいと考えています。

りますね。

とが必要であると考え、このプログラムをスで、今後10年程度を目安に研究を進めていき

この二つに加え、今後は「エネルギーの転換」

タートしました。

ます。Sky Frontierはその先、
すなわち2030

も航空機の課題となってきます。

ンジン開発や機体制御の技術を研究してい年代、さらにはその先の2050年代の世界を―それではまず、高速性への取り組みにつました。その後、短距離離着陸（STOL）機と航空技術部門では、新しい技術を創り出す※1：Environment-Conscious Aircraft Technology※2：Safety Technology for Aviation and Disaster-Relief

2―Sky Frontierを成功させるには、何がてきました。2015年にはD-SENDプロジェ

また、マッハ5クラスの極超音速機についSky
Frontierが目指す

して「飛鳥」※6も開発しました。一方、超音速そうですね。1970年代にVTOL機用のエホタをつくっていくことが大切だと思います。

ル

村上 哲

事業推進部長※3：低ソニックブーム設計概念実証プロジェクト。本誌４ページ参照。
※4：極超音速旅客機技術については航空技術部門ホームページ（http://www.aero.jaxa.jp/research/frontier/hst/）
をご参照ください。
※5：VTOL/STOL機技術については航空技術部門ホームページ（http://www.aero.jaxa.jp/research/frontier/vtol/）
をご参照ください。
※6：C-1輸送機をベースにFJR710エンジンを搭載した短距離離着陸（STOL）
実験機。1985年から1989年まで、97回の飛行実験を行った。

http://www.aero.jaxa.jp/
research/frontier/

3

関連技術

Sky Frontier で取り組む
「高速性」
「機動性」
「エネルギーの転換」において、将来の航空輸送システムを実現させるために、どのようなキー技術を創出しようとしているのか、現在の研究段階について紹介します。

Sky Frontier で創出されるキー技術
超音速旅客機
静粛超音速旅客機の実現を目指してさせるため、「低ソニックブーム設計概念実証（D-SEND）」
を行ってソニックブームによる騒音を低減した機体の設計コンセプトを実証

統合設計技術でSSTを作り上げる

コンパウンドヘリ“速いヘリコプター”
で広がる可能性J A X Aでは、高速性と機 動 性を併せ 持 った ヘリコ
プターとしてコン
パウンドヘリコプター（コンパウンド

離着陸時に滑走路を必要としないヘリコプヘリ）の研究を進ター（回転翼機）
は、
山岳地や島しょ部の多い日

めています。
JAXA

スケールモデルの試験機の試作を予定しているコンパウンドヘリコプター（イメージCG）。主翼の両端に配置された電動ファン（赤色の点線で囲まれた部分）によってトルクを打ち消すとともに、1 0％程度の推進力も生み出す

しました（囲み記事参照）。
騒音の感じ方には個D-SENDプロジェクトが終了した現在、静粛本では特に有用です。
しかし、
飛行機
（固定翼

が提案するコンパウンドヘリは、ヘリコプ

人差がありますが、おおよそ落雷の衝撃音が超音速機研究の次のステップとして、
2016年

機）
に比べると飛行速度はあまり速くありませターの特長である垂直離着陸やホバリングとドアノック程度の音にまで抑えられています。

度から「静粛超音速機統合設計技術の研究開ん。
例えば、ドクターヘリ（救急医療用ヘリコプ

いった機能とは別に、機体後方に配置した推

1969年にイギリスとフランスによって共「2015年10月にカナダのモントリオール発」
が始まっています。
この研究は、
JAXAがこター）
が救命率の高い事故発生後15分以内で進用プロペラで前進するための推力を、機体同開発され、“夢の超音速旅客機”
ともてはやで行われた国際民間航空機関（ICAO）のワーれまで取り組んできた低ソニックブームや低抵到達できる範囲は、
日本全土の約60％しかカ側面に配置した主翼によって揚力を得ることされたコンコルドは、二つの大きな課題を明ら

キンググループ会合で、第二フェーズ試験

抗だけでなく、離着陸時の騒音低減や機体の軽バーしていません。
もし、ヘリコプターの飛行速で、既存のヘリコプターよりも速く飛行できかにしました。
経済性と環境性です。
前者は燃（D-SEND#2）の解析結果を発表しました。

量化といった超音速旅客機に必要となる課題

度を２倍にできれば、カバー面積は４倍となり

ます。

費の悪さ、
後者は排気ガスと騒音の問題です。

参加者からは高い評価をもらったと思いまを同時に満たすようなシステム設計技術の研

日本の約90％をカバーできます。

超音速旅客機（SST）を開発するためには、
こす。
ソニックブーム低減機体の実証の他に、究です。

の二つの課題を解決しなければなりません。

D-SEND#2の解析結果から見つかった大気乱

例えば、超音速での飛行では、
デルタ翼のよります（右上イメージCG）「。メインローター

JAXAはこれまでに、超音速旅客機を実現

流の影響に関して強い興味を示す研究者も多く

うな低アスペクト比※1の翼が有利ですが、音が回転することで生まれる機体に働くトル

JAXAのコンパウンドヘリが持つ大きな特長として、電動アンチ・トルク・システムがあするための研究を行ってきました。
燃費改善

いました」
と話すのは、
次世代航空イノベーショ

速を下回る速度では空力特性が悪く燃費も悪ク（回転する力）を主翼端に配置した電動に関しては、2005年にNEXST-1（小型超音

ンハブの牧野好和ハブマネージャです。
JAXA

くなってしまいます。
低速域でも効率が良くな

ファンによって打ち消すシステムです」と次速実験機）を使った実験を行い、機体の抵抗がD-SENDプロジェクトで取得したソニック

るような低アスペクト比翼の設計を、
CFD（数

世代航空イノベーションハブの田辺安忠主を減らして燃費を向上させる機体の研究を

ブームのデータは、
ICAOのソニックブーム基準

値流体力学）などを利用して最適化する研究を

任研究開発員は語ります。
電動ファンは電動行いました。
また、騒音問題に関しては、
特に検討に大きく貢献したといえるでしょう。

行っています。
また、エンジンに関しても、超音

モーターを使用しているため、回転力を伝え試験機のラジコンヘリコプターによる飛行実験

超音速飛行時に発生する衝撃

低ソニックブームの研究に関しては、世界の速飛行が可能なエンジンは、
一般的な旅客機にるための複雑な機構も不要である上、メイン

波、ソニックブームを低減

研究機関がアイデアや研究成果を持ち寄って、搭載されるエンジンに比べるとバイパス比が小エンジンとは直結していないので駐機中に最善の道を模索している最中です。
JAXAもア

さくなるため騒音が大きくなってしまいます。

人が近寄っても事故につながる可能性が低

メリカ航空宇宙局（NASA）との共同研究を実

そのため、超音速性能を確保できる範囲内で可くなります。また、機体全体の大きさも従来施しており、
今後はその中で大気乱流の影響

能な限りバイパス比を上げる検討や、騒音を低のヘリコプターと変わらないので、これまで時に、CFD（数値流体力学）ツールを使って、に対応したJAXAの解析ツールも活用される

減させるようなノズル形状の検討などを行っての地上設備がそのまま使えるという利点もローターと主翼の干渉を確認する検討も行っあります。

ています。2018年度以降には、新規の設計に

牧野 好和

次世代航空
イノベーションハブ
ハブマネージャでしょう。
また、フランス国立航空宇宙研究所

います。
「2020年代前半には、
小型エンジンを（ONERA）
やドイツ航空宇宙センター（DLR）
な搭載した試験機を製作して技術実証試験を行どNASA以外の海外研究機関とも共同研究をいたい」と、
牧野ハブマネージャは語ります。

開始し、
低ソニックブーム機体設計の研究を続けていく予定です。

田辺 安忠

次世代航空イノベーションハブ
主任研究開発員

外装を取り外した状態の試験機のラジコンヘリコプター

現在、市販のラジコンヘリコプターを改造基づいたサブスケール試作機や風洞模型を作した試験機を使って実験を行っています。
同製し、飛行試験や風洞試験を行う予定です。

2※１：翼の縦横比。
（翼の幅）÷翼面積で表される。通常の旅客機ではアスペクト比が高くなれば揚抗比（L/D）
も高くなる。

ドクターヘリのカバー範囲

翼上ナセル
側胴ナセル

在来ヘリ

ヘリの高速化（2倍）

第3.1次形状

D-SENDプロジェクトとは大型気球から実験機を落下させることで発生したソニッ
クブームを、地上および空中で計測する試験で、二種類の軸対称模型を落下させて比較用の基礎データを計測するための第一フェーズ試験（D-SEND# 1）と、ソニックブーム低減技術を適用して設計した試験機を飛ばしてソニックブームの計測を行う第二フェーズ試験（D-SEND# 2）があります。
2 0 15 年に実施した D-SEND# 2では、ソニックブームの低減効果を確認できました。
（FLIGHT PATH No.10 参照）

4

低速性能／巡航性能／ブーム特性を両立し得る主翼平面形設計技術

翼下ナセル

エンジン統合最適設計技術

低ソニックブーム
胴体設計技術

これまで積み重ねた要素技術の成果を活用し、統合設計技術の確立を目指す

カバー率：約60％（離島除く）

高速ヘリ【注意】
・在来ヘリの速度を250km/hと仮定
・在来の拠点病院を利用・カバー率は離島を除く本土のみで計算
・山岳などの障害は考慮せず、カバー範囲を円形で理想化

カバー率：約88％（離島除く）

拠点病院から1 5 分で到達できる範囲の比較。左が在来のヘリコプター、右が速度２倍の高速ヘリコプター（2 0 1 5 年 8月時点）

5複合材による最適設計

リブレット断面

自動積層による製造制約条件を考慮した
主翼最適設計の例（青→黄→赤で板厚が厚い。5 〜 10％の重量軽減が可能）

0.085mm

0.17mmエコウィング技術
JAXAでは、20年以上先を見据えた研究開発であるSky Frontierの他に、5年先10年先に必要となる技術の研究も進めています。
その一つが「エコウィング技術」
です。
巻頭特集インタビューでも触れられたエコウィング技術の全体像を紹介します。

一つであるDLRと連携するこ

FEATHERとで、航空機の安全性向上に独自技術を搭載した有人電動
航空機の飛行に成功

役立つ電動推進技術の飛行実証を行い、試験データの解析などから得られた知見を統合させることで、将来の小型電

未来の航空機技術として、
世界的に注目され動航空機の開発につながる検ている技術の一つが電動化です。
電動化とは、討を進めようというものです。

拡大写真

光ファイバーによって主翼全体の歪みを検知する
エコウィング技術の一つが「光ファイバー
分布センサーによる航空機主翼構造モニタリ※3ング技術の飛行実証（HOTALW）」
です。
飛

行中の航空機は、重力の他に揚力、抗力といった空気力の影響を受け、機体や翼は変形しま

概略図

JAXA波型
溝 の 深さは0.1mm以 下。 この 形 状はJAXA独自の研究結果によるもの

機体表面の乱流摩擦を低減するリブレットの飛行実証

これまでのエンジンを電気モーターに置き換え

FEATHERの目的は独自開発

ることで、
CO2や排気ガスの排出も抑制し騒音した電動推進システムの飛行

用航空機
「飛翔」
に取り付け、飛行時に主翼がHOTALWは、構造の機能化によって構造重を抑えることができる環境性の高い技術であ実証でしたから、市販されてどのように変形するのかを計測する飛行実証量の低減を目指す技術の実証試験です。
一方、り、
すでに自動車の世界では、
電気自動車や燃いる機体を使用しました。今

料電池車などが登場しています。

回のDLRとの共同研究では、

JAXAにおいても以前から航空機の電動化

DLRの水素燃料電池システム技術に関する研究を進めており、
2014年からを搭載した４人乗りの試験用

は「航空機用電動推進システム技術の飛行実証

機体に、JAXAが開発した電（FEATHER）」
試験を実施しました（囲み記事参動モーターを搭載し試験を行照）。
次世代航空イノベーションハブの西沢啓

う予定です。
電動モーターは、主任研究開発員は、「航空分野以外の企業など

FEATHERで使用したモーターを改修して出から問い合わせがあり、将来の電動航空機研究に向けた意見交換を行っています」と語ります。

機体の性能向上で燃費向上と騒音低減を目指す
街中での小型電動航空機の運航イメージ（上）低騒音で夜間の市街地離着陸も可能に（下）す。
HOTALWは、
光ファイバーセンサーを実験試験です。
光ファイバーセンサーを使えば、一巡航揚抗比の向上を目指して摩擦抵抗を低減

般的な歪みゲージとは異なり、１本の光ファイ

させる技術の実証試験が「FINE」です。

バーで長さ方向の歪み分布を計測できます。

FINEでは、実験用航空機「飛翔」の機体表面

次世代航空イノベーションハブの中村俊哉

HOTALWでは、応答性能と空間分解能をJAXAの一部にリブレットと呼ばれる微細な溝を、
航副ハブ長は、
エコウィング技術について「空力の研究によって向上させたOFDR-FBG方式光

空機用塗料を利用する独自の技術によって施性能の向上と機体構造の軽量化による燃費向ファイバーセンサー を使用しています。

し、実飛行環境で摩擦抵抗低減効果を確認しま※4

上、それらと同時に機体システムとしての性2016年に実施された飛行実証試験では、飛す。
用いられるリブレットはJAXAで独自に研JAXAでも引き続き電動航空機の研究を続

能評価を行う技術の確立を目指しています」

行時の胴体に発生した歪みの変化を与圧部に究してきた3次元波型をしています。
リブレッ

力増加を行い、さらに故障が発生した際の自己

けていきます。
例えば、
ガスタービンと燃料電と説明します。
エコウィング技術には、機体表配置された光ファイバーによって計測し、
機体

トには摩擦抵抗低減効果があるとされており、診断機能を持たせることで安全性を高めるな

池のハイブリッドエンジンのコンセプト検討

面の乱流摩擦による抵抗を低減するための技の運動に対応した歪みが計測されることを確

欧米でも研究が行われていますが、まだ実用

独DLRとの共同研究を開始

どの改良を加えたモーターシステムです。
DLR

や電動航空機が飛行する際、ハイブリッドエ

術実証「FINE（Flight Investigation of skiN-

認しました。
2017年秋には、
主翼下面に光ファ化には至っていません。
抵抗低減の確認のたとの共同研究は、電動化による燃費低減、燃料

ンジンにどのような負荷変動

があって、
そ

friction reducing Eco-coating）」
や光ファイ

イバーセンサーを貼り付けて、飛行時に主翼がめ、ピトーレイクという計測器によって飛行中

FEATHERは終了していますが、
2016年度

電池搭載による航続距離の延長、電動モーター

れがハイブリッドエンジンのサイクル特性に

バーセンサーで機体の歪みを検知する技術のどれだけ変形するかを計測する予定です。

に境界層内の速度分布の計測を試みますが、からドイツ航空宇宙センターの高機能化による安全性の向上等の検証を目

どのような影響を与えるのかといった研究を

実証「HOTALW（High performance Optical

飛行時の主翼が実際にどのような力を受

これも将来につながる大きなチャレンジです。

（DLR）との共同研究を開始し的として2020年まで行われます。

行っています。
後者では、
FEATHERで取得しfiber sensor flight Tests for AirpLane

けてどのように変形するのかを知ることがで

2017年5月から飛行試験を開始しています。

電動航空機が描く未来

たデータが役立っています。

Wing）
」
の他、
翼端形状や表面近くの空気の流きれば、より軽量な構造の設計やメンテナンました。電動航空機の研究開発を進めている機関の

西沢 啓

次世代航空
イノベーションハブ
主任研究開発員

※2

ホ

タ

ル

「電動航空機における電気利用のスマートれを制御して空気抵抗を減らす研究、複合材

スに役立ちます。
さらに、抵抗の少ない飛び方

5～10年よりももう少し先の将来に必要と航空機がインフラの一つとして発展してい化、最適化も行っていきたいです」と西沢主任

料の層の厚さを薄くして最適化することにを知ることや飛行時にもっとも抵抗が少なくなると思われるモーフィング翼の研究もエコる欧米では、
航空機の電動化は将来あるべき研究開発員は話します。
電気利用のスマートよって軽量化を目指す研究などが含まれまなるような主翼の設計ができるかもしれませウィング技術の中に含まれます。
フラップや姿の一つになっているようです。
アメリカで

化とは、
使用状況に合わせて複数搭載されたす。2020年代前半に燃料消費量を15％低減

ん。
また、JAXAが検討を進めているモーフィ

エレベーターといった舵面は翼本体から独立

はスカイスポーツ分野で、
電動航空機が市販電源の中から最適な電源配分を選んで使用すする技術を構築することが目標ですが、そのング翼（後述）を制御する際にも、光ファイ

してヒンジを介して動きますが、モーフィン

されるようですし、
スポーツ機以外のカテゴる技術です。
こうした技術は、
現在日本の強み

先の将来機の環境性能を飛躍的に高める研究

バーセンサーによって得られるデータが重要

グ翼では舵面と本体はつながっており、まる

リーでも電動航空機の認証基準が検討されてとなっているバッテリー技術と組み合わせるにも取り組んでいます。

になるでしょう。

います。
また、
エアタクシーの開発を進めるベ

ことで、将来の日本の産業全体に貢献できる

ンチャー企業を中心に、電動VTOL（垂直離着

はずです。

陸機）
の構想も出ています。

※2：エンジンに必要な出力は、風などの影響で常に変動する。

で生物のように滑らかに構造を変形させることにより、舵面を動かす際に発生する空気抵抗を減らしたり、
従来よりも柔軟に空力荷重

エコウィング技術の主な研究テーマを制御することができます。
さらに、
エンジン
の配置や機体形態を工夫して騒音を低減する

機体性能向上航空機用電動推進システム技術の飛行実証（FEATHER）とは

FEATHER試験で使用した電動モーターを搭載した航空機
6

航空機の推進動力として、レシプロエンジンに代わって電動モーターでプロペラを直接回転させるシステムの飛行実証。機体は市販されているモーターグライダーを流用、レシプロエ
ンジンを電動モーターに置き換え、新たにリチウムイオン電池を搭載しました。飛行実証試験は2 0 14 年から2 0 15 年にかけて行い、2 0 15 年 2月に実施した試験では、高度約 6 0 0ｍ、離着陸から旋回まで含む本格的な有人飛行に日本国内では初めて成功しています。
FEATHER では、JAXA の独自技術である「多重化モーター」と「回生エアブレーキ」の有効性を確認できました。多重化モーターは、四つの電動モーターを直列に連結して駆動させることで、仮に一つのモーターが故障しても残りのモーターで飛行を続けることができる技術、回
生エアブレーキは、飛行中、モーターを発電機として用い、プロペラの回転を発電に利用する技術です。
（FLIGHT PATH No. 9 参照）

巡航揚抗比向上研究などにも取り組んでいます。

多分野統合設計技術

誘導抵抗低減高アスペクト比主翼
先進翼端形状摩擦抵抗低減自然層流設計乱流摩擦抵抗低減技術
ハイブリッド境界層制御技術

構造重量低減新複合材設計技術
新材料による重量低減
構造機能化による重量低減

FINE

中村 俊哉

非線形解析技術
薄層化複合材、自動積層最適構造設計技術
構造ヘルスモニタリング
荷重制御技術次世代航空
イノベーションハブ
副ハブ長

HOTALW※3： FLIGHT PATH No.15を参照。
※4： FLIGHT PATH No.6を参照。
7

航空技術部門へのメッセージ

Dear JAXA
Aeronautics Friends
アメリカ航空宇宙局（NASA）
航空研究ミッション局長
ジェイウォン・シン氏
アメリカ航空宇宙局（NASA）とJAXAは、航空宇宙分野の研究開発において長年にわたって連携し、強力なパートナーシップを築いてきました。
JAXA航空技術部門の「Sky Frontier」では、超音速旅客機や極超音
速旅客機、電動推進航空機、ハイブリッド推進航空機、未来の航空機概念
設計など、未来の航空機についての先進的な研究を行っています。
今回の「航空技術部門へのメッセージ」では、JAXAのもっとも重要な国際的パートナーであり、世界の将来型航空機研究開発を牽引するNASAのジェイウォン・シン航空研究ミッション局長より、NASAにおける将来型航空機開発やJAXA航空技術部門への期待などについてメッセージをいただきました。

JAXA航空技術部門の皆様
NASAのワシントンDC本部で航空研究ミッション局長を務める
ジェイウォン・シンです。
私のNASAでのキャリアは、
クリーブランドにあるグレン・リサーチ・センターから始まりました。
当時は、
航空
安全やアイシングに関する研究など、航空分野でのさまざまな研究を手掛けていました。
1995年から私は次世代超音速旅客機に関する開発計画（HighSpeed Research Program※1）の推進技術の副マネージャーとして、300人乗りクラスの超音速旅客機を可能にする技術開発に携わりました。
現在NASAでは、高速の空の旅のさらなる可能性を切り拓く技
術開発を進めているので、当時の経験は今でも役に立っています。

JAXA理事の伊藤文和航空技術部門長のリーダーシップの下、
私たちは航空分野において多岐にわたる有意義な連携を行ってきました。ソニックブーム・モデリング、機体騒音低減、航空交通管制といった技術分野では共同研究も行っています。この協力関係から生みだされるものには計り知れないほどの価値があり、日・米のみならず世界の航空コミュニティに利益をもたらす諸問題の解決に貢献しているのです。
また、
現在JAXAが議長を務める世界26ヵ国の公的
航空研究機関が加盟する「国際航空研究フォーラム（IFAR）」※4にConcept image of NASA's supersonic X-plane, Quiet Supersonic Transport (QueSST)(Credit: NASA)

おいても、
NASAとJAXAは密接な連携をしています。
日米両国はこれまで長年にわたって先駆的な研究で世界の人々に貢献してきました。
これからも空のパートナーとしてこの伝統を受け継ぎ、共に航空の歴史に残るような貢献をしていきましょう。

NASA航空研究ミッション局長 ジェイウォン・シン

Concept image of X-57 Maxwell, NASA's all-electric X-plane(Image Credit: NASA Langley/Advanced Concepts Lab, AMA, Inc.)

ここ数年、NASAは航空輸送の国際的な新時代を切り拓く航空技術や航空システムの開発を行ってきました。
そして開発した技術を、
コンピューター・シミュレーションや風洞模型を使った地上試験や飛行試験で、
個別の要素ごとに実証してきました。
そして今まさに、※2として総合的に飛行
私たちはこれらの個別の技術を「Xプレーン」
実証する、という次の段階にきているのです。
亜音速Ｘプレーンでは、実機に近い大きさの機体をいくつか用い、開発した技術を組み込むことのメリットを実環境で飛ばすことにより幅広く紹介できればと思っています。そして、私たちが研究開発の目標としている、
今空を飛んでいるどんな旅客機よりも低燃費で有害ガスの排出が少なく、静かに飛べる飛行機が実現可能だということを、亜音速実験機Ｘプレーンでしっかりと実証したいと考えています。

このような研究こそが、
まさにNASAならではの航空研究です。
つまり、NASAは先端的なアイデアやツール、技術を開発します。産業界はこれらを開発するリスクを負うことはなく、ここぞというタイミングでこれらの技術に投資をし、さらに磨きをかけて技術成熟度を高め、市場に展開できるというわけです。

超音速Xプレーンでは、ソニックブームを地上で爆音に悩まされないくらいに低減できることを示したいと私たちは思っています。
そうすれば、
アメリカ上空での超音速旅客機による飛行を史上初めて許可されるでしょう。

またNASAでは、
今の世代および次世代に向けた航空研究の計画を立てる際に、必ず具体的な目標を掲げるようにしており、これは経済や社会の変化が米国はじめ世界中にもたらすさまざまな問題の解決と私たちの研究を確実につなげていくためです。
同時に、私たちは伝統的な航空分野以外での革新的な技術の進歩もしっかり研究に取り入れていかなくてはなりません。

これらのゴールに向けてNASAは一丸となって取り組んでいる
ところですが、私たちはJAXAのD-SENDプロジェクト※3における取り組みと、
これまでの飛行実証で見せてくれた独創的なアプロー
チに対して賞賛の意をお伝えしたいと思います。JAXA航空のイノベーターたちがいかに立ちはだかる技術や財政の壁を乗り越えていったかは、
我々航空の研究に携わるもの皆によって讃えられるべ※1：乗客300人程度の大型旅客機を想定した超音速旅客機（SST : SuperSonic Transport）の研究開発を目指した超音速機研究のプログラム。
※2：実験機や記録機の総称。名称の先頭に“X”が使われたことから、こう呼ばれるようになった。
※3：FLIGHT PATH No.10参照

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き見事なお手本です。NASAとJAXAのソニックブーム低減に関するデータは、
全世界における超音速旅客機による飛行を可能にすることでしょう。

※4：International Forum for Aviation Researchの略。2010年に設立されたIFARは、世界の公的航空研究開発機関によって構成される初の国際組織で、26機関（2017年6月時点）が加盟している。JAXAは2015年10月よりIFARの議長に就任している。

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リレーインタビュー 第13回

Kármán line

Kármán line
（カーマン・ライン）とは、地球の大気圏と宇宙空間とを分ける仮想の境界線です。
JAXAでは、航空と宇宙の境界線を越えた連携によって社会に貢献することを目指しています。
このコーナーでは、
航空技術部
門の技術が宇宙分野にも活かされていることを紹介します。

今回は、航空技術の基礎・基盤的技術を支える複合材料技術にスポットを当て、この技術がどのような形で宇宙分野に関係し貢献しているのかを、構造・複合材
技術研究ユニットの岩堀豊ユニット長に聞きました。

「研究する余地がたくさんある
航空分野に、
改めて面白さを感じています」次世代航空イノベーションハブ
航空機システム研究チーム
研究開発員(Image Credit: NASA)湯原 達規

1985年生まれ。
2009年3月、
東京大学工学部航空宇宙工学科卒業。
2014年

JAXAを支える航空技術部門の複合材料技術の研究「航空技術部門が進める複合材料技術の研究は、宇宙分野でも役立っています」と、
岩堀
ユニット長は語ります。
その一つは、
構造・複合材技術研究ユニット
で培ったCFRP（炭素繊維強化プラスチック）に対する構造解析技術や試験技術の適用です。
CFRPは軽量で剛性に優れているため、
航空技術部門では長い間、この材料の特性に関する研究を進めてきました。
その成果はすでにJAXAのロケットや人工衛星に活かされています。
「私たちは水素燃料航空機や宇宙用輸送システムの実用化に向けて極低温タンクの
CFRP化に取り組んできました。
これらの研究から得られた知見は宇宙環境における構造設計技術として役立つと思われます」
（岩堀ユ
ニット長）
。
将来のロケットや再使用型宇宙輸送システ
ムでは機体を軽量化するため、液体水素燃料を入れる極低温液体推進剤タンクをCFRPにすることが考えられています。
ところがここに大きな課題がありました。CFRP製の推進剤タンクの内部壁は金属製の口金部品と接着されますが、CFRPと金属との熱膨張率には大きな差があるため、極低温環境下では熱変形によって口金部品との接合部の接着が壊れ

極低温液体推進剤を入れる極低温タンクの供試体※JSTイノベーションハブ構築支援事業 JAXA宇宙探査
イノベーションハブ共同研究の成果物である

10てしまうという事象が生じたのです。
「そこで、当該部位のCFRPタンク壁と金属製口金部品の極低温環境下における構造解析を行い、熱膨張率差による熱応力を緩和し、壊れにくい口金部形状と接着条件などを研究開
発部門と一緒に考案しました。
この部位について構造解析で設計した形状供試体を製作し、極低温下での試験を行ったところ、当該部位が壊れないことが確認できました」
（岩堀ユ
ニット長）
。

宇宙分野特有の要求に応え、利用分野を広げていく
宇宙分野における開発プロジェクトでは、
プロジェクト開始前に、技術開発の方向性を確定させ、めどを付けておくことが必要です。
宇宙機器や構造体に複合材料が使用される場
合、
プロジェクト開始前の検討段階で、これまでの知見をできる限り集め、さまざまな評価
試験や解析を行い技術の習熟度を確認しておくことが重要になります。
「宇宙分野で用いられる複合材料構造設計は、
航空分野とは違った要求があります。
当ユニットでは航空用途に限らず、宇宙分野に必要な複合材料の特性取得、技術蓄積や評価設備の利用を通じ、宇宙分野のプロジェクトにも貢献しています」（岩堀ユニット長）。
こうした宇宙分野との連携は、航空技術部
門の複合材料の基礎・基盤的研究にとっても、大きなメリットがあります。
「宇宙分野で発生し当ユニットに寄せられる相談から、材料の要求、計測・評価方法、設備など、実際に進められているプロジェクトや研究開発現場で何に困っているかが分かると、航空分野の研究からだけでは生まれない新しいテーマを設定し取り組むことができます。
またそ
れがJAXAの強みにもなっていくのではないかと考えています」（岩堀ユニット長）。航空
技術部門が宇宙分野の技術ニーズに応えていくことで、航空分野だけでなく、宇宙分野に応用される複合材料の可能性がさらに広がるわけです。

基礎・基盤的な研究と産業化を意識した研究を両輪で宇宙分野への複合材料技術の研究の展開
例としては、もう一つ、宇宙探査イノベー
ションハブ活動との連携があります。
宇宙探査イノベーションハブでは月や火星での基地建設を見据え、宇宙で使う建設機械（宇宙建機）に関し、建設機械アタッチ
メントメーカーとの共同研究を行っています。航空技術部門は共同研究初期から宇宙探査イノベーションハブと連携し、宇宙での使用を想定し、地上用と性能が同等で軽量なCFRP製の油圧ショベル用軽量アーム
および軽量ブーム※の設計・製作について協力しました。質量は、従来の油圧ショベルの1/3程度に軽くできました。宇宙用建機の軽量構造部材は、今のところオーダーメイド
ですが、さらに研究開発が進みコストの課題などが解決されてくれば、地上用の建機等にも応用できる可能性は高いでしょう。
「航空分野のみならず宇宙分野との連携においても、将来的な技術向上を目指した
基礎・基盤的な科学技術を突き詰める研究と、比較的近い将来をターゲットに製品化、普及展開を見据え、アウトプットを意識した研究開発の両輪が必要です」と、岩堀ユニット長は語っています。
CFRP製アーム

CFRP製の軽量アームおよびブームを装着した
1tクラス油圧ショベル（地上用）（画像提供：株式会社タグチ工業／JAXA）

CFRP製ブーム
従来品質量の
1/3！

3月、東京大学大学院工学系研究科博士課程修了。2014年、宇宙航空研究開発機構入社。
大学での研究テーマは水素燃料超音速旅客機の概念設計に関する研究。
入社後、主翼空力設計に関する研究に従事。

今までにない次世代航空機の主翼に関する研究を担当している航空機システム研究
チームの湯原達規研究開発員に、
JAXAを目指したきっかけや現在の研究内容、将来の夢などについて聞きました。

共同研究で製作した主翼の風洞模型。下向きのウィ
ングレットや新しい発想による主翼形状を検討した―― JAXA航空技術部門を目指した
きっかけを教えてください。

けでなく、構造的な面でもメリットがあること
航空機のシステムを最適化するようなアイデ

いずれは、「自分は主翼空力設計の専門家」

子どもの頃からレーシングカーや航空機なアを創出できたことに喜びを感じました。

と自信をもって言えるようになりたいです。

が分かりました。
空力と構造の両立を目指す――将来の夢を教えてください。

ど流線型のものが好きで、大学では航空宇宙

また、
環境に優しい超音速旅客機の主翼形

ウィングレットに関しては、良いものができ工学を専攻し、環境に負荷をかけない未来の状の空力設計も担当しています。
離着陸時のればすぐにでも航空機に適用され、現在の航航空機を研究しようと空力の研究室を選び

空力性能を向上させると同時に巡航時の空気空機開発に役立てられる可能性があるでしょました。
主な研究のテーマとして「衝撃波（ソ

抵抗や超音速で飛ぶことで必然的に発生するう。
一方、
超音速旅客機の主翼形状や流線曲率

ニックブーム）を出さない水素燃料超音速旅

ソニックブームをいかに小さくするかなど、の空力設計に関しては、20年、30年先の遠い客機の概念設計」
を選択し、修士１年生の時に超音速機の主翼形状を設計するための手法を将来を見据えた研究です。
コツコツと積み重

NASAの設計コンテストに投稿して１位に入研究しています。
自分の研究が環境性や空港

ねていく研究であり、すぐに大きな成果を出賞することができ、水素燃料超音速旅客機の周辺の騒音問題などに役立つ技術として、社すことはできません。
日々の研究をまとめて研究の面白さを感じました。
また学部４年生

会的にどう評価されるかを意識するようにし論文発表し、
第三者の評価を聞いたり、共同研から博士３年生までの間、技術研修生としてています。

究のパートナーの自分とは異なる考えを知る

JAXAに来る機会が頻繁にありました。研究

他にも、空力設計の基盤技術に関する研究ことによって、
自分自身の研究を見直しなが者の皆さんが超音速旅客機※1の研究についに挑戦しています。
揚力発生の現象を説明す

ら、少しずつ成果を出していこうと思っていて生き生きと話している様子が印象的で、さる際に流線曲率という概念が使われることがます。
このような研究の価値を高めるプロセらに超音速旅客機の世界に関心が高くなり、ありますが、
流線曲率を操作しながら形状を設スをイメージしながら、
超音速旅客機の実現

私もいつかここで世界の潮流から求められる計する仕組みがあれば、より良い空力性能をに向けて研究を続けたいです。

環境性を考えた新しい航空機を研究したいと得られるのではないかと考えました。
そこで、思いました。

JAXA航空技術部門内の競争的萌芽研究課題として、流線曲率に基づく空力設計という先―― JAXA航空部門を目指す人たちにメッセージをお願いします。

――現在の研究内容について教えてください。

た。
この研究では、航空分野を含むさまざまな

たくさんの教科書や文献を読み込んで、多分野から流線曲率を使う空力設計法につながくの知識を得ておくことが大切です。
研究が航空機システム研究チームでは、遷音速機るヒントを得て、曲率に基づく形状生成法とい行き詰まった時、基本となる知識があればあの翼端形状（ウィングレット）
を担当し、空気

う新しい技術を提案しました。
競争的萌芽研るほど、何が足りないのかを気付くことがで例があまりないテーマを提案し、採択されまし抵抗を下げるための設計法や設計の評価手法

究としては一区切りしていますが、
エコウィン

きます。
航空分野は学術的にはすでに確立さを研究しています。
大学との共同研究の取りグ技術※2や超音速機の研究へ活かすために研れていると思われがちですが、基本に立ちまとめ役として、いくつかの概念形状を検討

究を続けています。
その技術を使った空力設

返って研究を見直すたびに、多くの知識がしています。
その中で、一般的な上を向いたも計の手法は現在特許出願をしており、
世の中

あってもまだ研究する余地がたくさんあるののでなく、下を向いたウィングレットという発の航空機開発だけでなく、さまざまな分野におかと気付かされ、改めて航空分野の研究の面想が生まれ、分析を進めた結果、
空力的な面だ

いても活用されることを期待しています。

白さを感じます。

※1：本誌4ページ参照※2：本誌7ページ参照
11

Topic 1

ALWINに対して感謝状をいただきました2017年4月19日より、東京国際空港（羽田）および成田国際空港において「空港低層風情報（ALWIN※1）」の実運用を開始していとが可能になります。このような風情報サービスの実運用は、世界でも初の事例となります。

ます。ALWINによってもたらされる風の情報によって、より安全

JAXAでは、引き続き航空会社や機体メーカーなどのさまざまで効率的な運航ができ、また、将来にわたって航空の安全に寄与な機関と連携し、航空研究開発分野の課題やニーズに応えるよ

するとして、ユーザーである日本航空株式会社（JAL）と全日本空

うな、航空機の安全運航に資する研究開発を行っていきます。

輸株式会社(ANA)の両社から感謝状をいただきました。

※１ Airport Low-level Wind INformation。JAXAと気象庁が共同で開発した。
※２ 低気圧や前線の付近で生じやすい風の急変域

ALWINとは、気象レーダーとドップラーライダーによって得た航空機の着陸経路上における風の情報（風向・風速、ウィンドシアー ※2 や乱気流など）を運航会社を通じて航空機に提供するサービスです。無線による音声通信で行われている情報提供に比べて、風の状態変化をリアルタイムで、より詳細かつ正確に把握できる
ため、より安全に着陸するこ感謝状贈呈の様子（左：JAL、右：ANA）

Topic 2「JAXA航空技術イノベーションチャレンジ」
2017年度選定結果

日本の航空産業発展に向けたイノベーションを推進するJAXA

施しました。このたび、フィジビリティスタディの結果をふまえ、は、2016年度、新たに航空分野のみならず異分野からも新たな技2017年度からJAXAとの連携フェーズに進む案件として、2件の研術やアイデアを広く求める「JAXA航空技術イノベーションチャレ

究テーマを採択しました。10年後を見据えた航空産業の強化や航ンジ」の公募を実施し、異分野・異業種を含む企業・大学などから提空輸送のイノベーションの実現に向け、採択した研究テーマを推進

案された24件の研究テーマについてフィジビリティスタディを実していきます。

＜採択テーマ＞■CFRP損傷修復スカーフサンディング工法及び装置開発（株式会社倉元マシナリー）■航空機固体酸化物形燃料電池の軽量化に向けた要素技術のフィジビリティスタディ
（中部大学工学部創造理工学実験科 教授 橋本真一）

Topic 3調布航空宇宙センターの一般公開を行いました2017年4月23日（日）、JAXAの研究内容をご覧いただくための一般公開イベントを調布
航空宇宙センターで行いました。会場となった調布航空宇宙センターおよび飛行場分室では、現在取り組んでいる研究に関する展示や、お子さまが参加できるイベントや実験などを行いました。当日は快晴に恵まれ、9,500名を超える方々にご来場いただきました。

6.5ｍ×5.5m低速風洞内を見学

JAXA実験用航空機「MuPAL-α」と 実験用航空機「飛翔」のペーパークラ
記念撮影
フト

発行：国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（JAXA）航空技術部門
JAXA航空マガジン
発行責任者：JAXA航空技術部門事業推進部長 村上 哲
FLIGHT PATH No.17 〒182-8522 東京都調布市深大寺東町7丁目44番地1
TEL 050-3362-8036 FAX 0422-40-3281
2017年6月発行
ホームページ http://www.aero.jaxa.jp/【禁無断複写転載】JAXA航空マガジン「FLIGHT PATH」
からの複写もしくは転載を希望される場合は、航空技術部門までご連絡ください。

表紙画像解説：極超音速ターボジェットエンジンの可変インテークを接写した画像です。
極超音速ターボジェットエンジンは、
マッハ5での飛行を実現するために、流入する空気の冷却と燃焼に液体水素を使用したジェットエンジンです。可変インテークは、速度に合わせてエンジンに流入する風の速度をマッハ１以下にする機構を備えています。

JAXAが研究しているマッハ5で飛行する極超音速旅客機のイメージ図