2015
AUTUMN

10

No.

特集

飛行システム技術で航空機をもっと身近で安全なものに速報！D-SEND#2飛行試験成功

2 0 15 A U T UMN No .

10

今号は、
航空機を安全に制御したり、パイロットのヒューマンエラーを防止する「飛行システム技術」
について紹介します。
また、
2015年7月に飛行成功
した「D-SEND#2」
について、速報でお伝えします。

！ D-SEND#2
報
速飛行試験成功

4日
2
7月 ・
年
5
201 ェーデン にて
スウ 実験場ンジ 実施
レエス 行試験
飛

P. 3-5

P. 3-5

速報！

D-SEND#2飛行試験成功
P. 6-9飛行システム技術で航空機をもっと身近で安全なものにP. 6 - 9

P. 10-11
日本オリジナルの航空機用インフラづくりを

P. 10 - 11

ナビコムアビエーション株式会社 代表取締役社長 玉中宏明氏
技術開発部開発課長 船坂直哉氏インタビュー

P. 12

次世代ジェットエンジンに向けた複合材料
CMC（セラミックス基複合材料）とは？

スウェーデン・エスレンジ実験場において、2015年7月24日に「低ソニック
ブーム設計概念実証プロジェクト第2フェーズ試験（D-SEND#2）
」
の飛行

P. 12

試験が実施されました。
超音速試験機は正常に飛行し、複数のマイクロホ

P. 13

短期間で成果を得るSafeAvioの産学官連携とは？

P. 13

P. 14

試験の状況や現地の様子について話を聞きました。

リレーインタビュー

第6回「塗るだけで簡単に圧力が分かる技術を開発したい」

次世代航空イノベーションハブ 基盤応用技術研究チーム
実機空力性能技術研究リーダ 主幹研究員 中北和之

P. 14

昨年の教訓を活かし万全の体制で試験に臨む

P. 15

P. 15

ソラの技

「感圧塗料（PSP）編」

高い

P. 16

【Flight Path Topics】
・NASAとJAXAの航空分野トップがパリで会談
・「リサイクル炭素繊維リユース技術の開発」
が先端材料技術協会の「製品・技術賞」
を受賞
・JAXAが提案したセラミックス基複合材料（CMC）
試験方法がJIS規格に・6.5m×5.5m低速風洞用ピラミッド型六分力天秤の開放点検及び改修を実施

ンでソニックブームが計測されていることが確認されました。
現地で試験に参加していたD-SENDプロジェクトチーム本田雅久サブマネージャに

低い

P. 16

―― 試験にあたって、本田サブマネージャの役割について教えてください。

技術的な面での対策としては、気球から分離するタイミングを増やす工夫をしました。例えば、

2 0 1 3年、2 0 1 4年は、試験全体を統括す

気球から試験機を分離して、決められた速度、高――いろいろとご苦労があったと思いますが、る試験主任を務めていましたが、2015年は、度、経路角でブーム計測システム
（BMS）
の直

試験を終えた今の感想はいかがですか。

それに加えて、試験隊の生活をサポートする総上を飛行させるためには、BMSを中心とした同務主任も兼任していました。

心円状、
ドーナッツ状の領域内で分離をしなけれそれはもう、
ほっとしています。2010年に立ち上がったD-SENDプロジェクトで、検討期間も含――昨年2014年の結果を踏まえ、今年はどばなりませんが、飛行経路の再検討などによっ

めれば足かけ６年かかっています。本当に長かっのような対策を行ったのでしょうか。

て、そのドーナッツの幅（高度30㎞で外側に＋3たですね。試験が成功して嬉しいのはもちろんで2014年は、設定した試験期間中に気象条件㎞）、高度方向への厚さ（高度28㎞〜30㎞を高すが、D - SEND#2では、3年続けて、
しかも毎回

が揃わず、
やむなく試験実施を断念したのですが、

度28㎞〜33㎞）を最大限に広げました。
また昨3カ月間スウェーデンに滞在していましたから、来昨年と同じような気象になっても試験機会が増え年までは、気球を一旦高度33kmまで上昇させ

年はもう来なくていいかと思うと、ちょっとさびしいるような対策をいろいろ検討しました。昨年の2倍てから、30㎞まで降下させ、水平飛行した時点

ところもありますが、やっぱりほっとしましたね。

の試験期間を確保したのもその対策の一つです。

で試験機を切り離す計画（我々は「パターンA」

表紙写真
JAXA名古屋空港飛行研究拠点の格納庫前で、飛行試験のフライトを直前に控えた実験用航空機「飛翔」。

02

03

速報！ D-SEND#2飛行試験成功―― D-SENDプロジェクトで、これまで苦労

リフレッシュタイムでした。

ションセンターと、試験機の状態やBMSの状態

達した時点で切り離す軌道（パターンB）
も採用しそれから、SSC（スウェーデン宇宙公社）

を監視するサイエンスセンターの部屋に分かれ

計画通りに飛行しました。また、BMSについてました。

で行われたどこかのロケット発射試験のていました。午前4時43分の放球時はオペレー

も、空中、地表ともすべてのレコーダーが問題

この超音速試験機は、エンジンが無く、地上実際の試験では、気球が上昇途中に分離可

時に、なかなか気象条件が揃わない中、ションセンターから気球の放球を見守っていまし

無く動作し、
たくさんのソニックブームを記録し滑走用の脚もないので、地上滑走、亜音速飛

能なドーナッツ領域を通過しそうだったため、当初気象会議に緑の服を着て行ったら試験た。我々の試験機の重量は、SSCがこれまで気ていました。3箇所のB M Sサイトのうち、低ソ

行、超音速飛行といったステップを踏んだ試験と呼んでいます）だったのですが、上昇中30㎞に超音速試験機は、飛行制御がうまくいって、された点はなんですか？

パターンBを狙って放球しましたが、ドーナッツに近のGo判断が出たというエピソードを聞き球で試験したペイロードで最も重いものと聞いてニックブーム波形はNサイトで計測できましたができません。地上で機能試験を行った後は、
い

づいたところで、近辺の風向・風速が安定せず、

つけ、
みんなで
“緑のものを身につけよう”

いたので、放球の瞬間は本当に息が止まりそう

が、他の2地点（Cサイト、Sサイト）のマイクロきなり本番です。そういう意味では、我々の試験

分離のタイミングを計るのが難しくなり、
バックアッ

キャンペーンを始めました。気分転換のでした。放球からしばらくは、気球が破れて落ちてホンでも複数のソニックブームが計測されていは、航空機の飛行試験というよりは、ロケットやプのパターンA狙いに切り替えて、
ドーナッツの西一つだったのですが、プロジェクトマネー

こないか心配で上空を眺めていました。気球のました。それらをあわせると計測できたソニック

人工衛星の打ち上げに近いかもしれません。
まさ側で分離しました。

ジャが実験場内で緑のTシャツを購入し上昇が安定したのを見届けた後は、サイエンスセ

ブームのデータは、1 8 6個にもなります。1回に一発勝負です。予算とスケジュールを睨みつ―― 準備段階から実験終了まで、何かトラブたり（今考えると、
なぜ緑のTシャツを売っ

ンターに入って風の状態と気球の飛行軌道をの飛行試験だけで、これだけの貴重なソニック

つ、想像力を存分に働かせて、あらゆることに気ルはありましたか？

ているのか不思議ですが）、他の隊員もチェックする作業などを担当者と始めました。

ブームのデータが取得できたのは他に類を見を配り、確実に実行できるように開発しておかな

ないことです。

くてはいけません。

昨年の試験以降、試験機はエスレンジ実験

緑っぽいセーターとか緑の靴とかを身に最初は、パターンBで放球後3時間後に分離場の建物内に温度管理されて保管されていたつけたり。そのおかげか、緑キャンペーン

する予定だったので、かなりせわしく分離タイミン取得したソニックブームのデータから、ソニック

グの議論をしていました。結局タイミングが合わ

ブームの低減効果は確認できました。ただ、飛行おらかというかのんびりしていましたから、
日本人ず、
パターンB分離を断念し、パターンAへと切り環境などが予測時と少し異なっているため、現との違いにカルチャーショックを覚えましたね。

ので、機能的には全く問題ありませんでしたが、を始めて1週間ほどで試験の実施が決ま

準備期間の終盤になって、GPSのデータが受りました。

信できないという不具合が起こりました。ある国の静止衛星が、昨年の我々の試験期間終了

実際の飛行経路。気球は黄色い線を辿って移動した。試験機は、高度30.5㎞の分離可能なドーナッツ領域内で分離され、赤い線の経路を辿りながら、BMSサイトの一つであるNサイト上空を通過して着地した。

試験準備から終了までを追う

機体関係の試験隊員は、ほとんどが３年目です

また、実験場のあるスウェーデンの方々は、お替えました。その後は高度と風の方向を見なが在、CFD（数値流体力学）解析やソニックブーム

SSCとのコミュニケーションを密にし、文化の違ら、できるだけ良い条件（ドーナッツの中でも外伝播解析等を詳細に行っているところです。
プロ

い、感覚の違いを克服し、試験を円滑に進められし、運用手順は何度もリハーサルを繰り返してき側、試験機が二つのBMSサイトの上空を通過す

ジェクトの目的である「低ソニックブーム設計概

る環境を構築するのもサブマネージャの重要な信し始めた試験的な信号が、我々のGPS受信――試験実施の判断はどのようにしていたのましたから、
手順通りやれば間違いなく実施できる

る）
を狙って、
気球を誘導していきました。

念」の実証には、
もう少し時間がかかります。

仕事でした。

機の邪魔をしていることが分かりました。なんとでしょうか。

――詳しい解析結果が出るのはいつ頃になり――最後に、今後の予定をお聞かせください。

後の10月頃からGPSの精度向上のために送とみんな自信を持っていたのではないでしょうか。

分離できたのは、更に2時間経過した午前

か機器を試験機から取り外さずに信号を受信

まずJAXAの試験隊内で、毎日現地時間午試験を行ったエスレンジ実験場は、南北約10時で、非常に良い条件で分離することができしない設定に変更することで対応できたので

前11時くらいから、２日後の気象を予測して試100㎞、東西約70㎞ととても広大で、管制を行ました。分離のカウントダウンをオペレーションセ

そうですか？
10月末にはカナダで開催されるICAO（国際民

今回、実際に、先端 / 後端共に低ソニック
ブーム設計をした試験機を超音速飛行させて、すが、もし取り外して日本に送り返すことにでも験実施の判断をしました。気温や湿度、風速・風う場所やBMSを設置した場所（BMSサイト）
はンターで見届けた後、すぐに隣のサイエンスセン

間航空機関）のSSTG（超音速タスクグループ）

低ソニックブームを含む多くのソニックブームのなったらと思うと今でもぞっとします。

向などの気象条件を元に、気球の飛行予測軌

それぞれ離れた場所にあります。そのためBMS

ターに走り込んで、管制画面を食い入るように見に詳細な解析結果を報告したいと考えています。

データを取得し、詳細解析・評価を行うことで、日――今回もなかなか試験実施になりませんで道やソニックブームの計測条件などを勘案し、を担当する隊員は、放球の10時間くらい前にはていました。サイエンスセンターのモニターには、

また、将来の超音速旅客機の実現を想定し本が世界を1歩リードできると確信しています。

したが、それまで待っている間の試験隊の皆JAXAとして事前検討を行います。そして午後２ヘリコプターを使ってBMSサイトに移動し準備

試験機の予測飛行経路と実際に飛行した経路

た、
ソニックブームに関する国際基準策定に向

今後は、D - SENDプロジェクトとして成果をまとさんの雰囲気はどうでしたか？

時から、エスレンジ実験場を運用・管理しているを行わなければなりません。BMS班2名×3カ所

等がリアルタイムで描かれているのですが、実際けた議論が行われるICAOのCAEP（航空環

めると共に、
それらの成果をベースに新たな超天気が変わるのを待っているだけだから暇だろ

SSCが主催する気象会議に臨みます。気象のの内、4名は新しく参加していたので、事前に屋の飛行は計画ぴったりという訳にはいきません。

境保全委員会）総会が、2016年2月に開催さ

音速機技術の研究課題を追求していきたいとうと思われる方もいるかもしれませんが、精神的に状況、気球の軌道、JAXA側の準備状況等を

内訓練を何度もやっていますが、計測点での訓管制画面に表示されるグラフの1点1点が、心臓れる予定なので、そこでも今回の試験結果を公思います。

は非常に大変でした。2日後の試験実施を判断確認して、試験実施が判断されます。土日も休み

練は1回きりだったので、本番となるとかなり緊張に突き刺さります。空力や飛行制御の担当者も表したいと思っています。

する気象会議を毎日行います。毎日（基本的に土なく試験がGoになるまで、毎日繰り返します。

したのではないでしょうか。

2013年の飛行異常のこともありますか

日も）の試験不可の判断は、
ボディブローのように天候が悪い中わずかなチャンスを狙って実施し試験実施のG o判断がされ、準備を開始しジワジワと効いてきて隊員の精神を蝕んでいきまた2013年とは異なり、最後には気象条件が揃う日た後も、気球を展開する判断や、気球にガスをBMSはリアルタイムで監視していたのす。6月29日から試験期間が始まって7月の３週が数日連続して現れてきました。六つの気象条件注入する判断など、決められたポイントでGo/

で、
ソニックブームの計測に成功したこと目まで来ると、全員の気持ちはとても暗いものにを赤、黄、緑で色分けして判断していたのですが、

NoGo判断を行います。
その間、ハンガーから試はすぐ分かりました。
しかし本当に「成功しら、
相当ヒヤヒヤしていたそうです。

なっていました。
このままの雰囲気では8月31日ま最初に全部の条件が緑に揃った日には拍手が起

験機を搬出する前にパラパラと雨が降ったためた」と実感したのは、BMSに取り付けたで隊員の気力が続かないと思い、今年から新しくきましたね。
しかも緑が連続している訳ですから、
緑に、試験のカウントダウンをホールド（一時停止）

計測装置を回収し、データを再生してから試験隊に加わった方々に自分の研究内容を1時

キャンペーンの祈りが効いたというしかありません

したり、放球を行うSSC側の準備の遅れなどがです。試験の翌日だったでしょうか。BMS

間程で紹介してもらうなどして気分転換を図りましね。放球日を選べるほど緑の日が連続し、逆に「何あったりして、放球まで予定より時間がかかりまし

班のリーダが、素早く対応してくれました。

か見落としがあるのでは」と真剣に悩みました。

た。日本国内で支援をしていただいた方々は、現――試験当日の皆さんのお気持ちはどうで地の状況が詳しく分からず、
かなりヤキモキした

したか？

のではないでしょうか。

た。ほんの1時間ですが気象のことが忘れられます。本当に貴重な本田 雅久

D-SENDプロジェクトチーム
サブマネージャ――放球後は、どのような状況でしたか？
試験隊は、SSCによる気球の運用やJAXAによる試験機の飛行安全の確認を行うオペレー※ 2015年9月中旬現在

ソニックブーム低減技術で世界をリード――試験の結果について現在※分かっていることを教えてください。

全ての気象条件が緑色に。
試験前の気象会議において、ついに試験実施が判断された。

0405

飛行システム技術で航空機をもっと身近で安全なものに飛行データを可視化するDRAPの画面例

操縦性や感覚を与えることができる「飛行シ飛行システム技術で航空機をもっと身近で安全なものに
航空機にとって、構造的に頑丈であり環境に優しいことは重要です
が、そうして作られた航空機を制御できなければ、安全な飛行、安心な運航はできません。航空機は、パイロットが操縦する場合もあれ
ば、プログラムが制御して飛行する場合もあります。安全に飛行するためには、パイロットによるヒューマンエラーや、機器故障による制御不能など、さまざまな状況を想定し対策を取らねばなりません。
これらを解決するためには、非常に幅広い技術が求められます。
JAXAでは、
どのような技術を研究しているのでしょうか。

ミュレータ」
も2種類保有しています。
MuPALαのFBWで使用する飛行制御プログラムや操縦席の計器表示プログラムは、
飛行シミュ

等）
、
もの
（マニュアル、
空港等）、
情報といった全てのリソースを有効に活用することにより、
安
全で効率的な運航を実現する考え方で、
JAXA
もCRM導入に協力をしてきました。JAXAでパイロットのミス、
いわゆるヒューマンエ

搭載して飛行実証する前に、飛行シミュレーラー（人為的ミス）を完全になくすことは不可能

評価するツールの開発を行っています。
さらにタで確認することが可能になっています。

ですが、訓練やヒューマンインターフェースを人間に関する要素という観点で、パイロットのは、CRM教育が効果的に実践できていることを「航空機を飛ばすだけでなく、計測技術や飛充実させることにより、ミスを減らすことはで感情や心理、能力・技能、疲労度など、
いわゆる行実験に関する技術、ノウハウを持っているきます。

ヒューマンファクター（人的要因）
を統合的に評点がJAXAの強みといえるでしょう。
今後も飛ヒューマンエラーを防ぐための技術とし価できるようなシステムを確立させていこうと

行試験設備を活用しながらJAXA以外の企業て、航空会社や自衛隊、
海上保安庁、
パイロッ

や大学などと共同研究を進めていくことで、ト養成組織などでCRM（Crew Resource

飛行後に機体から飛行データを取り出して、

航空産業の発展に貢献していきたいと思いまManagement）
訓練が広く普及しています。

実際の飛行状況を立体的な視覚情報として再す」（藤井謙司飛行技術研究ユニット長）。

CRMとは、ひと（パイロット、管制官、整備士

現することができるDRAP（日常運航データ再考えています。

生ツール）
は、
すでに実用化されていくつかの航空会社で使われています。
パイロットがDRAPで研究を進めている、
機体が故障したり破損し

SAVERHの表示例

を使って自らの運航状況、操縦の様子を再確認することで、さらなるミスを減らすと同時に、
パ
イロットの技能向上に役立てられています。

たりした場合でも、安全に飛行を続ける、あるいDRAP以外にもすでに実用化された技術として、「トンネル・イン・ザ・スカイ（トンネル型経MuPAL-αを利用して実験を行っています。

古くから活用されてきた風洞実験や、
近年著

パイロットのヒューマンエラーを未然に防ぐ

レータと共通になっているため、
MuPAL-αには安全に着陸するための制御技術の研究では、世界でも類を見ない
JAXAの飛行試験設備

コックピット内に表示されるトンネル・イン・ザ・スカイの画面例

2012年に導入した実験用ジェット機「飛路表示システム）」があります。
トンネル・イン・ロペラ機、
ジェット機という飛行高度や飛行速翔」
は、
より高速／高高度での飛行実証を可能

ザ・スカイとは、操縦席のディスプレイにトン度などが異なる3機の「実験用航空機」と、操縦にするために導入した機体で、既にJAXAのネル状の飛行経路を表示し、表示されている領性が全く異なる固定翼、回転翼の2機の「飛行シF QUROHプロジェクトで騒音源の計測試験

域の内側を通過するように操縦することでスミュレータ」
を保有し（詳しくは８ページ）、
さまざにも利用されており、将来的には騒音を低減

ムーズな飛行・着陸が行える飛行支援システムです。
空中に仮想のトンネルを描き、
その中を飛

フ

ク

ロ

ウ

しく進歩したCFD（数値流体力学）によって、航

まな実証ニーズに応えるとともに、効率の良い試する技術の飛行実証試験も予定しています。

空技術の研究開発は以前に比べて飛躍的に効験技術の確立や試験技術・計測技術の高度化を

また、国産旅客機の飛行試験に向けた試験機行するといえば、イメージしやすいでしょうか。

器の性能試験や、
試験運用の確認などにも「飛トンネル・イン・ザ・スカイは、
精密な飛行が求め翔」
を使って行っています。

られるJAXAの飛行実証実験だけではなく、民率良くなりました。
しかし実用化のためには、最図っています。

終的には実環境による飛行実証を行い、性能を双発ターボプロップ機であるMuPAL-αは、保証することが求められます。
航空機や搭載機

機械式操縦システムに併設して実験用フライ・器メーカー、運航会社、研究機関などからのニー間のヘリコプター運用会社でも、精密な飛行がヘリコプターBK117C-2は、2013年に退役

バイ・ワイヤ（FBW:Fly-By-Wire）
操縦システム

したMuPAL-εの後継機として導入した機体

さまざまな情報が映し出されるHMD（表示イメージ）

必要なレーザー測量飛行に活用されています。
また、有視界時にしか飛行できないヘリコ

ズは幅広く、新たに開発されたセンサー、
アク

を搭載し、
さまざまな航空機の動きを模擬するこで、現在、実験用航空機としての機能を充実さ

チュエーター、
アビオニクス、
制御プログラムなとを可能にしています。
このような機能を持ってせつつ、HMD（ヘルメットマウンテッドディ

プターの操縦を支援するヒューマンインター

どの飛行実証による評価や、
航空機開発に必要いる機体は、世界を見ても数少ないユニークなスプレイ）を利用した視界情報支援システム

フェースとして、前述した「SAVERH」の研究

な飛行実証技術の確立、安全で効率的な運航技存在といえます。
この機能を使えば、
これから開「SAVERH（セイバー）」の実証実験や後方乱気開発にも力を入れています。
このシステムは術の飛行評価など、さまざまです。
そうしたニー

発する航空機の操縦や事故機の状態を再現し、流の計測などに活用しています。

ズに応えるため、
JAXAでは、ヘリコプター、プ

模擬飛行することができます。
東京大学と共同

赤外線カメラや地形データと組み合わせて、十分な視界が得られないような悪天候であっ地上で、パイロットに現実の航空機と同じ
パイロットがHMDを装着した様子06

07

飛行システム技術で航空機をもっと身近で安全なものにても地形情報や経路情報、
赤外線カメラの映

海外と比較して突出した割合となっています。

像など必要な情報をHMDに表示させたり、指ヘリコプターは、捜索や救急搬送、物資運搬

定した障害物との距離を自動計測したりするなどさまざまな場面での活用が期待されていことで、パイロットの負担を減らし運航の安ますが、視程不良等安全運航への脅威や市街全性を高めます。

地の騒音問題などにより、利用拡大が妨げら

このほかに、離着陸時から高高度での高速れています。
こうした現状を改善し、
ヘリコプ

飛行、
将来的には超音速飛行まで視野に入れ

ターの利用機会を拡大するためには、より安た幅広い飛行条件や、さまざまな気象条件の全な運航支援技術の開発が必要になります。

変化や乱気流などの緊急時でも、安全に操縦主翼が固定されている固定翼機が離着陸時を行うことができる飛行制御システムも重要に発生させる後方乱気流は、続いて離着陸をです。
JAXAではそのような飛行制御システム

行う航空機に対する影響が大きく、その発生を効率的に開発・評価するためのツールの研や消失の状況など長年にわたって研究が行わ

究開発も行っています。

れており、そうした研究の成果として、
固定翼「これらの技術を積み重ねて、いずれは誰で機の大きさごとに空港への離着陸間隔が世界も簡単に操縦できる航空機を実現したい。
そ的なルールとして規定されています（Flightのために、簡単に操縦できて、
どんな状況でもPath No.8参照）。
しかし、固定翼機の後方乱対応できる安全な飛行システムを開発するこ気流よりも複雑な流れを生み出すヘリコプとが目標です」（藤井ユニット長）。
こうした技

ターに関しては、
あまり研究されておらず国術が確立し普及すれば、人々にとって航空機

際的なルールも規制も存在しません。
多くのがもっと身近な存在になる日が来るかもしれ

ヘリコプターを効率良く、かつ安全に運航さません。

JAXAの実験用航 空機と飛行シミュレータ

飛行実験設備には、
実際に飛行して観測やデータ収集を行う「実験用航空機」、航空機の飛行状態を地上で模擬する「飛行シミュレータ」があります。

飛翔
高高度で高速な環境での飛行実証実験を可能にするジェット機。セスナ式680型（サイテーション・ソブリン）を改造し、飛行状態・姿勢などを精密に計測できる機器、アンテナや、キャビン下には直下を見ることができるカメラ孔を備える。2012年から運用開始。

実験用航空機

ミューパル・アルファ

MuPAL-α
19人乗り（他に操縦士2人）
双発ターボプロップ機ドルニエ式Dornier228-202型を改造した実験用航空機で、
フライ・バ
イ・ワイヤ方式の操縦系統を搭載しており、
インフライトシ
ミュレーションが可能。

実験用ヘリコプター
MuPAL-εが2013年2月に退役したため、後継機として川崎式BK117C-2型を導入して改造した実験用ヘリコプター。

せるためには、ヘリコプターの後方乱気流がヘリコプターの利用を拡大するためには
とうしょ

どのように発生し、どのような影響があるかを知る必要があります。JAXAでは、
実際にヘ
リコプターを滑走路上で飛行させて、発生した後方乱気流をライダー※や超音波風速計を平地が少なく、
山岳や島 嶼部が多い日本で用いて計測し、空気の流れを可視化する実験

は、航空機の登録台数におけるヘリコプターを行っています。
この実験により得たデータ（回転翼機）の割合がおよそ３割を占めており、は、
今後、
ヘリコプターの後方乱気流予測に活用されます。
このほか、災害時に効率的な航空機運飛行
シミュレータ航を行うための技術であるD-NET2（災害救援航空機統合運用システム。Flight
Path No.7参照）と連携して、
視程不良時に危険な障害物となる電線をミリ波レー
ダーや赤外線カメラを使って検知しパイロットに知らせる技術の研究や、
悪天候時でも計器のみで飛行を実現するための取り組みなどを行っています。
※ 空気中の塵などにレーザー光を照射し、その散乱光から風速を測るセンサー。

FSCAT-A
固定翼機用飛行シミュレータである「FSCAT-A」
は、
アクチュエーターによって筐体を動かすこと
で飛行中に感じる加速度も模擬できる。

FSCAT-R
回転翼機用飛行シミュレータである「FSCAT-R」は、半球状スク
リーンに映像を投影し広い視野を得ることで、実際の操縦に近い環境を構築できる。
SAVERHなどの研究開発に利用されている。

藤井謙司

飛行技術研究ユニット
ユニット長

08

09

航空技術部門へのメッセージ

日本オリジナルの
航空機用インフラづくりを載されていました。
通常、それぞれの自治体は自定変更に対応したり、実証実験中のヘリに乗っ分たち以外のヘリの位置は分からなかったのてその場で対応することもありました。

ですが、私たちはインターネット回線で、他の自治体のヘリの位置も分かるようにしました。
こ
れがきっかけになって、情報の提供をサーバー＆クライアント方式で行うことにしました。
こ
うした発想もJAXAで開発していた技術を見ている中で出てきて、それが現在、
総務省消防庁で運用している集中管理型動態管理システムに活かされています。

ナビコムアビエーション株式会社
代表取締役社長 玉中宏明氏
技術開発部開発課長 船坂直哉氏

実証実験の大切さを認識――JAXAと仕事をしていく中で、どんなことを感じましたか。

製品化されたD-NET対応機器を手にする玉中社長（左）と船坂開発課長

ナビコムアビエーション株式会社は、 コンセプトができてきて、JAXAの小林啓二氏
JAXAが研究開発したD-NET（災害 （現・航空技術実証研究開発ユニット 運航技術

研究グループ 主任研究員）とはいろいろ話をさせていただきました。
に対応した製品を販売しています。
2006年に名古屋の国際会議場で開催されD -NETの研究開発や製品化の経緯、 た日本ヘリコプタ協会主催の「ヘリジャパン
そして航空機分野のインフラ開発の必 2006」で、JAXAは初めてD-NETの構想を発表
し、会場での展示もしました。
この頃に、
JAXA
要性についてお話を伺いました。
が開発したシステムと私たちの動態管理シス
テムを統合したものを作って実験をしようという話がスタートしました。
この年に、
私たちの
D-NETとともに歩んできた会社もスタートしましたから、私たちの会社は9年間
D-NETと一緒に歩んできたともいえます。
※
救援航空機情報共有ネットワーク）――JAXAと仕事をすることになったきっか
けはどのようなものだったのでしょうか。
玉中 2006年にナビコムアビエーション株式会社を設立しました。
その前、私は今の会社の前身であるパイオニアナビコムという会社で航空部門を担当し、カーナビの航空機版である
地図情報表示装置や動態管理システムを販売していました。
動態管理システムというのは、航空機やヘリコプターに搭載された地図情報表示装置から送られてきた位置情報を、
地上局
PCのディスプレイ上の電子地図に表示するシステムです。
2005年にイリジウム衛星による通信に私たちの動態管理システムを組み合わせたシステムが、総務省消防庁（東京消防庁が運航受託）の緊急消防援助隊が使用するヘリの１号機に採用されました。
同じ頃、
D-NETの

10――D-NETに自分の会社の技術が活かせると、その時に考えましたか。
玉中 はい。
小林氏にD-NETのコンセプトを聞
くと、私たちが考えていたこととピタッと合っていたのです。
ぜひお手伝いさせてくださいということになりました。
ただし、私たちは企業ですから、商売にならなければいけません。
小林氏の方も、研究だけで終わりにしたくない、
最終的には製品にしなくてはいけない、という考えでした。
JAXAが製品を作って商売をするわけにいかないから、技術を民間移転して、どこかの企業に作ってもらわなくてはいけない。
そこで、私たちが製品化をさせていただくことにしたのです。
――このような製品の需要はあると、当時考えていらっしゃいましたか。

玉中 もちろんです。
総務省消防庁は自分たちのヘリが今、
全国のどこを飛んでいるかを知りたいと考えていました。
他にもいろいろな省庁や自治体がヘリを運用しています。
それらを全部統合して、
情報共有ネットワークをつくろうと考えたのがD-NETですから、
必ず需要があると思いました。
有人の航空機と無人航空機が一緒に飛んだ時の相互監視をどうするか、
ドクター
ヘリでバイタル伝送（脈拍や血圧など患者の情報を送ること）ができないか、付加価値の高い災
害情報をヘリの地図情報表示装置に伝送できないかといったことなどもD-NET開発の中で検討しました。
そのようなJAXAの研究開発から今の製品が生まれているわけです。
例えば、
JAXA
から技術供与を受け、私たちの製品で実現している「エリア登録画面」。
これは被災地の範囲を
多角形の情報として地上に伝送する、
あるいは地上からヘリ側に送る機能です。
こうした機能がD-NETの研究開発から出てきたのです。

船坂 私は開発の現場を担当していましたが、私たちメーカーの開発の方法とJAXAの方法
は、少し違っていました。
私たちはJAXAとの仕事を通じて、試作したシステムを大規模な実証実験の中で災害現場で活動される方に評価していただき、機能の変更などを行う方法を初めて経験させていただきました。
実証実験を成功させるために現場に行ってケーブルを繋ぎ変えることもありましたし、不具合が出て急な設ないという自信を持って開発ができました。
――実証実験が非常に役に立ったわけですね。

――特に印象に残っている経験はありますか。
船坂 一番思い出深いのは、
2012年に岐阜大
学のドクターヘリで、バイタル伝送の実験をした時のことですね。
その時、ドクターヘリには、
今のシステムの前身となるD-NETのシステムが載っており、
その開発を私たちが担当していたのです。
この実験には、
JAXAの研究者の方々はもちろん、
本職の救急医や救急隊員、
整備会
社の方々、
大学の研究者なども含めて非常に多くの方が関係していました。
私はヘリに搭乗
して伝送実証の支援を行いましたが、いろいろな要求が次々に送られてくるのです。
それらに対応しながら、
何とか実証実験を成功させました。
たいへん苦労しましたが、実験が終わった
時には関係者の方々と一体感があって、これがJAXAの仕事のやり方だと実感しました。
そういう成功体験があったので、その後もJAXAと仕事していくモチベーションは非常に高かったですね。
製品化には別の苦労もあったのですが、JAXAで実証されたものが製品になれば間違い

小型機やヘリコプターなどのために製品化した航空支援システム機器

船坂 実証実験をすることによって、ダイレクトに現場からの意見を聞くことができます。
これは開発する側にとってすごく良い機会でした。
玉中 JAXAは自治体や関係機関と協定を結んで実証実験を行いますが、私たちのような小さな会社では、
なかなかそんなことはできません。
これはJAXAと一緒に研究する際の大きなメリットだと思います。

JAXAには航空分野の活性化に取り組んでほしい――これから、
どんな製品を開発していきた
いとお考えですか。
玉中 私たちには航空機の世界のインフラを作っていきたいという夢があります。
日本は火
山や地震の国で災害が多い。
この小さな国にた
くさんのヘリが配備されているという特別な事情があるわけですから、
これに対して日本オリジナルの航空機用インフラが必要と私たちは考えています。
これがD-NETのコンセプトでもあったわけですね。
――今後もチャンスがあればJAXAと一緒に研究開発したいと考えていますか。

日本各地で運航中の消防防災ヘリコプ
ターの動向が全て把握できる動態管理システム「IMS-320」のモニタ画面

玉中 はい。
例えば、
インターネットがこれだけ普及し、タブレット端末などもたくさん使われている世の中になると、航空業界でもその流れは止められないと思っています。
ヘリの機内での作業はこれからますます高度化するし、いろいろな情報を瞬時に判断して処理するシステムが必要になってきます。
そういうインターネット技
術を取り込んだシステムの開発を、JAXAと協力
して取り組むことができたらと思っています。
――JAXAに対して、何か要望はありますか。

――その間に2011年の東日本大震災がありましたね。
玉中 この大震災の時に、私たちはヘリの存在がいかに大切かを再認識しました。
また、私たちに何が望まれているのか、
どういう改善をしな
くてはいけないのかも改めて考えさせられました。
とりわけ、
D-NETが目指していた複数のヘリの位置を把握できるシステムの重要性を実感したわけです。
あの時、私たちの動態管理シ
ステムは地方自治体の10台くらいのヘリに搭完全持ち込み型のD-NET対応地図情報表示装置とイリジウム衛星通信装置

ヘリコプター機上に搭載でき、地上局と情報交換を行う地図情報表示装置「NMS-01S」

玉中 実用化を視野に入れ、企業と一体となった研究開発をどんどん推進してほしいと思います。
より多くの会社が参入してきて、より良い製品が生まれることで、航空産業の市場も大きくなり、多くの雇用も生まれて好循環になってくると思うのです。

※ 災害時に救援航空機と対策本部等の間で必要な情報を共有化し、最適な運航管理を行うことにより、救援ミッション遂行時の無駄な待機時間や救援機同士の異常接近を減らすこと等によって、効率性と安全性を向上することを目的とした共有ネットワーク。
Flight Path No.7参照。

11

短期間で成果を得る

燃費の良い航空機が求められている中、より軽く効率の良いジェットエンジンの研究開発が世界中で行われており、この手段の一つとしてタービンのような高温になる部分でも耐えられるCMC（セラミックス基複合材料）
が注目を浴びています。
JAXAでは低コストで品質の良いCMCの研究をしています。

SafeAvio の

次世代ジェットエンジンに向けた複合材料
CMC（セラミックス基複合材料）とは？
■過酷な高温環境に耐える複合材料

世界的に2000年頃からCMCが注目され始め、C M Cを使った高圧タービン用

航空機やロケット、人工衛星のような宇宙

シュラウドが型式認定間近となっていま

機は、軽くすることが性能向上に繋がるため、す。JAXAでは2005年頃からジェットエ

CFRP（炭素繊維強化プラスチック）のようなンジン用CMCの研究を開始しました。

複合材料の適用が進んでいます。
しかし、航空機や宇宙機の中でも、ジェットエンジンやロケッ
トエンジンのような高温になる箇所ではCFRP
では耐えられません。そこで、高温に耐えつつ、

項 目

PIP法

マトリックス1000 -1200℃
形成温度

CVI法

産学官連携とは？

燃焼試験後のCMC製姿勢制御
スラスター

SiC粉末+溶融Si
溶融Ｓｉ合金含浸法
含浸法

1000 -1200℃＞1414℃＜1400℃

乱気流を検知してパイロットに知らせる乱気流検知シ
ステムや乱 気 流 遭 遇時の航 空 機の揺れを低 減する技
術の実用化を目指す「乱気流事故防止機体技術の実証※1
では、航空機の装備品メーカーや機体メー（SafeAvio）」
カー、
航空会社をはじめとする航空産業界、そして大学と連携してコミュニティ「SafeAvio研究会」を立ち上げ、その中で得たさまざまな意見や知見を反映させながら研究開発を進めています。
この活動と従来の研究開発では何が違うのでしょうか？

短期間で成果を出すためには化された検知装置を機「SafeAvio研究会」
は、
2012年に東京大学の方法などに関する意見

鈴木真二教授が中心となって立ち上げた研究を、エンドユーザーの体へ搭載するためのマトリックス
形成時間

1-2カ月

1-2カ月

数日

数日

マトリックス
形成コスト

高

高

低

低

会です。
この研究会では、乱気流事故を防止す立場から航空会 社は

繊維の隙間

大

大

小

小

る技術の実用化を視野に、研究開発を短期間でパイロットのインター

ＳｉＣ繊維

安価

安価

高価

安価

■低コストで高性能な次世代CMCを目指す

行うため、東京大学と東北大学、
JAXAのほか

フェースなどの意見を

CMC製造手法の比較に、機体メーカーや装備品メーカー、一般社団出します。開発中から航空機や宇宙機の構造部材として利法人日本航空宇宙工業会（SJAC）、
さらにアド

ユーザーである航 空

軽量で耐久性のある材料が求められます。例え用されているCFRPは、平面または立体に織り方法で、化学気相浸透（CVI）
法は、原料ガスをバイザーとして航空会社など、研究開発から実会 社や機 体メーカー

ば、退役したNASAのスペースシャトルでは、機込んだ炭素繊維を樹脂（プラスチック）
で固めた

浸透させてSiCを蒸着させる方法です。
どちらの用に関わる機関・企業が参加しています。

体下面に大気圏再突入時の空力加熱による複合材料です。CMCは、直径7μm～20μm

方法もSiCマトリックス形成に１～２カ月もかかっ

乱気流検知装置

制御計算機
乱気流の意見を取り入れるこ研究会では、「乱気流検知および情報提供技

制御舵面とで、実用化後の導入

高温から機体を保護するための耐熱タイルが貼の炭化ケイ素（SiC）などのセラミックス繊維をてしまい、製造コストが高価になります。
また、溶術」の研究開発を4年間で技術実証することをもスムーズになります

り付けられています。この耐熱タイルは、主にシやはり平面または立体に編み込んで、繊維の隙

融シリコン
（Si）
含浸法は、繊維間の隙間にSiC

最初の目標として定めて、JAXAと装備品メーカー

し、ユーザーが使いやリカガラスで作られていて、非常に軽く耐熱性

間にセラミックスの原料、例えばシラン系ガスやや炭素の粉末を含浸し、溶融したSiを流し込む

が、乱気流を検知するドップラーライダー※２やパ

すい製品を作ることがにも優れているのですが、軽石のようにもろいの

有機ケイ素ポリマーなどを浸透させてセラミック

方法で、上記二つの手法に比べてマトリックス

イロットへ警報を知らせる技術の研究開発をできるため、実用化しです。

スを形成させて作ります。
この固まった部分を「マの形成にかかる時間は大幅に短縮されます。
し担当、大学が観測したデータから気流の流れ

運用するまでのスケジュールを短縮することができます。

乱気流検知システムによる乱気流検知のイメージも行っています。
まず、旅客機の客室状況についそこで近 年 注目されているのが「セラミットリックス」と呼びます。ただし、繊維とマトリック

かし、溶融Siを流し込む処理温度が高いため、を予測するための「気流推定アルゴリズム」
や、

クス基複合材料（CMC：Ceramic Matrix

スの結合が強すぎると割れ易くなってしまうの耐熱性に非常に優れる高価なSiC繊維を使用

乱気流情報を受け取ったパイロットの行動やComposites）」
です。JAXAでは、1990年頃

で、繊維とマトリックスの接着力を適度に弱めるする必要があります。JAXAでは、シリコンに替えそれによる負荷を評価する「パイロットワーク

オールジャパン体制で作り上げるから宇宙往還機の高温構造部材への適用を目必要があります。
このようにして作ったCMCは、て、より融点の低いシリコンとチタンの合金を流ロード評価」といった高度化技術・先進技術のSafeAvio研究会は、
まず乱気流検知と情報

指して研究を始めました。CMCは、
セラミックス

茶碗のように繊維を使用していないセラミックス

し込むことによって、安価なSiC繊維も用いるこ研究を行います。
さらに、機体メーカーは実用

提供技術の研究開発を2016年度末までに技術取れば良いのかといったケーススタディを行っでできているため、金属よりも軽く、熱に強くて酸と比べて格段に割れにくい材料になります。

とができる「溶融Si合金含浸法」
を検討してい実証することを目標にて、対応手順などのガイドライン案を作っていこて５分ごとの標準モデルを航空会社に提案し、さらに乱気流を検知した後、乱気流に突入するまでの時間ごと（30秒前、
60秒前など）に、どのように乗客に伝えるか、
客室乗務員はどのような行動を化もしにくくなります。
さらに、セラミックス繊維を

CMCはいよいよ航空機の世界で実用化さます。
この手法で作ったCMCは耐熱性はそこそ

研究開発を進めてい

うとしています。
このような運用面まで視野に入使っているため、割れにくくなります。
「CMC部

れつつあります。JAXAが進めているaFJR（高こですが、素材と製造の両面からコストを抑える

ますが、次のフェーズれた検討も行えるのが、
SafeAvio研究会の特長ことができると考えています。

である実用化への取といえるでしょう。

材であれば小さな異物が衝突した場合にも、バ

効率軽量ファン・タービン技術実証）
プロジェク

ラバラにならず形状をなんとか維持し、宇宙往メーカーと協働して低圧タービンにト※1では、

CMCは、金属材料はもちろんのこと、CFRP

還機としての信頼性が上がることが考えられま

CMCを適用する上での技術課題を解決すると比べても、
まだまだ技術の成熟度は低いのがす」（青木卓哉主任研究員）。
これまでに、CMC活動を行っています。JAXAでは、さらに次世代実情です。
「メーカーとしてやりたくても時間やコで宇宙機の姿勢制御スラスター（ページ右上ののジェットエンジンへの適用を視野に入れ、低コ

スト、採算性などの理由で手が出せないCMC

写真）などを試作し、燃焼試験などの性能評価

ストで、より高温にも耐えられるCMCの研究にを、JAXAが先行的に研究することで、航空宇も行ってきました。

も取り組んでいます。

宙産業に貢献できると考えています」（ 小笠原

航空機のジェットエンジンのタービン部分にはC M Cの製造にはいくつかの手法がありま

現在ニッケル基合金が主に使われていますが、す。代表的な製造法であるポリマー含浸焼成

SiC繊維は東北大学で発明された素材で、（ P I P ）法は、S i C繊維間の隙間

日本のメーカー２社が世界のほぼ100％のシェに熱処理によってSiCとなるポアを持っています。CMCの普及に貢献するこ

リマーを浸透させ、焼き固める

青木卓哉
主幹研究員 小笠原俊夫
主任研究員 小谷政規
主任研究員

12

機体メーカー

運用構想
評価試験データとは日本の産業に貢献することにもなります。

装備品メーカー

JAXA

俊夫主幹研究員）。

「CMCを普及させるには、評価試験方法を確（写真右から）構造・複合材技術研究ユニット※2

航空会社

装置設計
製作

先進技術の
共同研究

日本航空宇宙工業会

大学

立し、設計から検査、整備の仕方など、実用化に必要なさまざまな技術を整備する必要があります。JAXAとしては今後もそれを積み上げていきたいと思います」（小谷政規主任研究員）。

SafeAvio研究会

り組みが始まると、研

さらに、
今後乱気流に遭遇した際に舵（動翼）究会の中心はJAXA

を制御し、
機体の揺れ
（機体動揺・翼端振動）をから装備品メーカー

抑えて乗客への危険を減らす「機体動揺低減技

や機体メーカーへと術」など、
航空機の安全性向上技術も考えられ移行していくことになています。

るでしょう。

SafeAvio研究会では、高い機能と安全性を研究会では、実用化持った国産旅客機をオールジャパン体制で作り後を見据え、
検知した

上げることを将来の目標として活動しています。

乱気流の情報をどの

このような産学官連携の取り組みが、実用化をように安全な運航へ

短期間で達成したい他の研究開発の良きモデル結びつけるかの議論

ケースとなるかもしれません。

※１ これまで検知が困難だった晴天乱気流を検知し、パイロットへ情報を提供するとともに、最終的には制御技術により機体の動揺を低減することで航空機の安全運航を目指す技術を研究開発するプロジェクト。
Flight Path No.3参照。
※２ レーザー光をエアロゾル粒子に照射することでその散乱光を検知し、気流の流れを計測する技術。Flight Path No.9参照。

※1 航空エンジンの「ファン」および「低圧タービン」について環境適合性を向上する技術を開発・実証するプロジェクト。
Flight Path No.2参照。
※2 2015年8月末現在

13

リレーインタビュー 第6回

『感圧塗料
（PSP）
編』

「塗るだけで簡単に圧力が分かる
技術を開発したい」
次世代航空イノベーションハブ 基盤応用技術研究チーム
実機空力性能技術研究リーダ 主幹研究員

中北和之

PSPを使いこなす

圧力

図1 PSP計測
結果の例
高い

低い

タを取ります発光量の違いを色調に変換して表示
し て い る 。青 色 は
圧 力 が 低 く 、赤 色
は 圧 力 が 高 い 。主翼前縁では圧力が特に低くなっていることが分かる（図４参照）。風
風洞実験などでは従来、模型表面の圧力を洞試験時には、TSP（感計測するために圧力センサーが使われてき温塗料）を併用することで模型上のました。
圧力センサーは高精度な計測が可能

温度分布も計測します。計測した音の原因となる非常に速い圧力変

古屋大学大学院工学研究科博士前期課程修了。1994年航空宇宙技術研究所ですが、圧力孔と呼ばれる 点 で計測するた

PSPの発光量と、温度分布データ

化なども計測できるようになって（現JAXA）
入所。
2015年から現職。
空力技術研究ユニット併任。

め、圧力孔以外の圧力は分かりませんし、設置から圧力を導き出し、さらに同時に計測したいます。

できる圧力孔の数にも限りがあります。
一方、圧力孔での圧力計測結果と組み合わせるこ

しかし、流れの速度の遅い環境

PSP（感圧塗料）計測ならば、 面 全体で圧とで、より正確なデータに補正しています。

でのPSP計測では、模型上の圧力

1969年生まれ。1992年3月名古屋大学工学部航空学科卒業。1994年3月名2003年の極超音速衝撃風洞試験で使用した宇宙往還 機の模型を手に、PSP自動較正装置の前で。

第2回となる今回は、風洞実験などで模型表面の圧力計測に利用される「PSP（感圧塗料）
」
の技術に
迫ります。

今回は風洞試験に用いる計測技術の研究に20年以上にわたって取り組んでいる中北和之主幹研究員に、業務内容や風洞試験の面白さ、印象に残った試験などについて聞きました。

―― これまでどのような研究に取り組まれの加熱率分布の計測です。
トラブルで１点に2004年頃から、三菱重工業株式会社と旅てきましたか。

なってしまった温度センサーを前後に動かし客機形状における実用的PSP計測技術の共ながら100回以上試験したのですが、最初は同研究を行いました。PSPデータを単なる圧

大学時代から、
極超音速風洞を使って模型真っ白だったグラフが試験を重ねるごとに力分布計測データではなく、構造強度評価用に加わる空気力や加熱率を調べる研究をして点が繋がって加熱率分布が浮かび上がってデータとして用いるためのデータ処理や大いました。1994年にJAXA、
当時の航空宇宙

くることが、
とても新鮮に感じたことを今で量のデータを処理する技術など、共同研究に技術研究所（NAL）に入ってからほとんどのも忘れられません。
もう一つは、2000年から

よって急速に技術力を高められたと感じてい期間、風洞試験に関わる研究に取り組んでき2003年にかけて行った極超音速衝撃風洞でますし、三菱重工業側にも、
従来の計測技術でました。
最初は極超音速風洞を使って宇宙往行ったPSP計測試験です。
自分にとっての最は十分ではなかった設計データを構築するこ還機の空力特性や熱特性などの計測技術の初のPSP計測試験で、当時は誰も行っていなとができるようになり、PSP計測を高く評価研究を行いましたが、
1999年にPSP（感圧塗

かった超短時間でのPSP計測だったため、
模料）の研究プロジェクトを立ち上げた浅井圭

力分布を捉えることができます（図１参照）。

差が少なく計測結果に相対的にPSPを利用すれば、圧力孔の数を減らすこと

PSP計測の欠点を補う

ノイズが強く影響するため、高精度での圧力ができるので、高価な圧力センサーや圧力孔

一般的なPSP計測では、感圧色素はポリ分布を求めることはまだ困難です。
現在の非

の加工、
センサーケーブルの引き回しなどがマーに混合して塗装されているため、圧力定常PSP計測では、光出力7Wの青色半導体少なくなり、準備作業にかかるコストを低く変化が感圧色素に到達し応答するまで数秒

レーザーと、空間分解能1280×800ピクセ

抑えることもできます。

程度の時間を要します。したがって、それよ

ル以上で1秒間に12万回以上撮影可能な高白金ポルフィリン
（PtTFPP）などの感圧色り短い超短時間の圧力計測や非定常状態に

速度カメラを用いていますが、より高精度な素とポリマーを混合したPSPに、感圧色素のよる不規則な圧力変化の計測は困難でした。

圧力計測や、低速・低圧環境でも大きな発光

励起波長光を当てると色素がリン光発光しま

JAXAが開発したAA-PSP（アルミ陽極酸化量を得られるPSPの開発、感度の良い高速す（図２参照）。
酸素濃度が高い、
すなわち圧力PSP）コーティング技術は、ポリマーを無く度カメラの利用が必要になるでしょう。

が高いと発光量が少なく
（暗く）
なります
（図

し、直接金属面に遷移金属錯体などしていただきました。また、航空宇宙分野以３参照）。
この性質を利用して、カメラで撮影の感圧色素を吸着させることで、非型に均一なムラの無いPSPコーティングを

外でも、自動車エンジンのエアインテークやした明るさから圧力を算出する方法がPSP

常に短い時間で発光強度の変化を介さん（現在は東北大学教授）から誘われて行う作業や、
タイミングを合わせて撮影する

鉄道用パンタグラフの圧力分布計測などで、計測です。

起こすことができます（図５参照）。

以来、現在に至るまでPSPの技術開発を続け

手順など試行錯誤の連続でした。
世界で初めPSPを使った共同研究や技術移転の実績がています。2009年からは、JAXAの実験用航て20ミリ秒という超短時間でのPSP計測にあります。

空機を使い、飛行中の航空機の圧力や主翼の成功し圧力分布の画像が得られた時には、
ノ

変形量を計測する技術にも挑戦しています。

イズだらけの結果でしたが苦労が報われたと（PSPについては、
本誌15ページ「ソラの技」

感じました。

を参照）
また、2015年4月から「次世代航空イノ
ベーションハブ」の基盤応用技術研究チーム―― 将来の目標を教えてください。
PSP技術としての目標の一つは速くて小―― PSPによる計測の面白さはどういうと

さい圧力変動まで測れるPSP技術が目標でころでしょうか。

す。
まだまだ測ることができるのは大きな圧の一員として、
これまで培ってきた風洞計測

初めて20ミリ秒という極短時間にずつ変化しますし、
温度で明るさが変わっておける圧力分布の計測に成功していしまう特性（温度依存性）も持っています。
そます。この技術を発展させた非定常のため、PSP計測では毎回、実験前にJAXAがPSP計測では、
高速度カメラを使っ開発した自動較正装置を使って、実験に使うて発光を計測することで、現在ではPSPの圧力と温度による発光量の特性デー

航空機やロケットにおける振動や騒

普段目に見えない圧力分布が、PSPを使う

もう一つは、
今のPSPは準備に時間と人手が空機による計測技術など複数の基盤技術を組ことでビジュアル化されることは面白いです

かかるので、スプレー缶１本で塗装できて、み合わせ、環境に優しい航空機を低コストでね。
画像として見えるというのは航空機の設

10分で準備が終わるような手軽なPSP計測

早く設計できる技術を開発することで、技術

計や流れを理解する上で大きな助けになりまがあればもっとPSPの価値が上がると思い面から日本の航空機産業を支援し盛り上げる

すし、PSP技術を開発する中でも大きなモチます。

ことを目指しています。

ベーションにも繋がります。
今後も、
これまで

さらに大きな目標としては、国内でも５年見ることができなかった航空機の圧力分布やくらいごとに新型機がどんどん開発されるよ―― これまでの中で印象に残っている実験

流れの特性を分かりやすく示し、航空機の性

うにすること。PSPでの経験からも機体開発は何ですか。

能を良くすることに繋がるデータを出していがあると技術は確実に進歩します。
開発が繰ければと思います。

り返されると加速度的に技術や飛行機性能は特に印象に残っているものは二つありま

良くなります。
日本がこのプラスのスパイラ

す。
一つは大学院時代に行った、極超音速域の―― PSPは、実際の航空機の設計にどのよ

ルに入れるよう、微力ですが全力を尽くした

空気の流れにおける衝撃波と境界層干渉流れ

うに役立てられているのでしょうか。

いと思います。

1
Iref/IJAXAではこの技術を使い、世界で

0.5
0
100
50
圧力P
（kPa）

図４

0

40

30

20

10

温度T
（℃）

PSPの圧力及び温度特性例

JAXAが開発した自動較正装置で計測。圧力方向に大きな発光量変化（圧力感度）を持つ。温度方向に多少の発光量変化（温度依存性）も持つことがある。

力変動に限られ、周波数も数kHzまでです。

技術に数値シミュレーション技術や実際の航

14

しかし、
圧力に対して明るさが変わるPSPの特性（感圧感度）は試験を行うたびに少し1.5

励起光（紫外・可視）
放電ランプ
レーザー
LED

励起一重項状態

発光（赤色）

酸素消光

CCDカメラ
光電子増倍管
フォトダイオード

酸素分子

励起三重項状態
吸収

熱的
失活

感圧塗料層

リン光
蛍光

（40〜60μm程度）

模

図２

型

・感圧色素
・ポリマー
・白色アンダーコート

PSPの構成下地として白色のアンダーコート、
その上に白金ポル
フィリンなどの感圧色素（蛍光色素）とポリマー、
溶
剤を混合した感圧塗料層を重ねて塗布する。
これにキセノンランプなどの光源から感圧色素に励起波長（PrTFPPであれば紫）を含む励起を照射すると、感圧色素が励起され、発光（PtTFPPであれば赤色）
する。

熱的
失活

酸素消光

基底状態

図３

光励起分子の反応過程

感圧色素が励起光を吸収して励起状態になり、基底状態へ戻ろうとする過程でリン光発光することでエネルギーを消費する。
周囲の酸素量が多ければ励起発光状態のエネルギーの一部が酸素分子に移動し、リン光発光が小さくなるため、発光強度に圧力感度（酸素感度）が生じる。

図５

AA-PSPコーティングを施した風洞模型

アルミ製模型を陽極酸化処理（アルマイト加工）
した後、感圧色素を吸着させるだけのため、
コーティング後の模型には金属的な光沢がある。

15

ップがAの航空分野トNASAとJAX
パリで会談
パリ国際 航空回催された第51
ンス・パリで開ラフに
6月
ルズ・ボールデ年ー2015
NASAのチャ
、
て
い
お
に
場
会
間中、
JAXAの奥局長、ショーの開催期ェイウォン・シン
ジ
の
局
ン
ョ
シ
た。
究ミッ
会談を行いましン長官と航空研
術部門長による
技
空
航
博
闊
和
と中橋
回が初めてで、
村直樹理事長
四者会談は今
の
て
い
つ
に
野
航空分
JAXA・NASAの※）行われました。
が換
交研究フォーラム
見
空
航
際
達な意
国
（
AR
るIF
2015年
の国際組織であいますが、航空研究機関
副議長を務めて
が
XA
JA
、
長
今回
なっています。
現在NASAが議では、引き継ぐ予定に
を
職
長
議
力
AR
XAがIF
によって国際協10月からはJA
リーダーシップ
い
強
の
SA
、
に
NA
これまで
表するとともの会談では、より厚く謝意を
XA
JA
て
し
対
が
に
たこと
またJAXAと、が推進されてきートしていくこるJAXAをサポ
な
と
長
るリーダー
議
な
は
ら
ら
さ
NASAか
究機関に対して
研
空
航
的
公
地域の
た。
アジア・太平洋が表明されましとすることへの期待す揮
発り組みをはじめ
取
の
シップを
へ
定
策
準
基
際
国
の
ム
の成
ソニックブー
研究のこれまで
また、
めている共同進で間者
二がも優れたパート
NASAとJAXAる、とJAXAが今後
SA
NA
、
ど
な
る
題に上
した。
果についても話ことを確認しま発展させていく
を
係
関
力
協
て
ナーとし
設
※ 20 10 年 に航立 され た 公 的関
空技術 研究機織による国 際 組
関
で 、現 在 26 機
詳しくはが 加盟 。
.1
Flight Path Noを参照。

奥村理事長、、
ボールデン長官
シン局長、
左から、
長
門
中橋航空技術部「リサイクル炭素繊維リユース技術の開発」
が
先端材料技術協会の「製品・技術賞」を受賞

2015年7月、
JAXA航空技術部門が研究している「リサイクル炭
素繊維リユース技術の開発」の業績が、極めて顕著であると認められ、先進材料技術協会から「製品・技術賞」の表彰を受けました。
軽量かつ強度の高いCFRP（炭素繊維強化プラスチック）の航空機用部材への利用が年々増加する
中、将来必要となるであろう
CFRPのリサイクル技術はいまだ確立されておらず、
世界的に注目されている技術です 。JAX A
では、開発したリサイクル技術
を用いて 航空 機用の高 品質なリサイクルCFRP技術で製作された実物大ウィングレットの模型

CFR Pをリサイクルし、
実物大のウィングレット形状の模型を製作しました。
試作品によって、リサイクルしたCFRPで複雑な構造を製 作できることが確 認できています。
引き続き実用化に向けて、
CFR Pリサイクル技
術の 研究 開発 に取り組 んでい

JAXAが提案したセラ
ミックス基複合材料（CMC）
試験方法がJIS規格に

JAXAと一般社団法人日本ファ
インセラミックス協会（JFCA）
が共同で提案していたセラミ
ックス
基複合材料
（CMC（
）12ページ参照）
に関する二つの試験方法「長
繊維強化セラミックス
複合 材料の高温における圧縮特性の試験 一般財団法人日本規格
協会発行の
方法」
と
「長繊維強化セラミックス JIS規格冊子
複合材料の高温における引張クリープ特性の試験
方法」
が、
2015年
5月にそれぞれ日本工業規
格
（JIS）
の規格
（JIS R1721、R1723）として発行されました。
先進複合材料が産業界で広く使われるようになる
ためには、その材料の性能を評価する
試験方法の標準化が欠かせません。
JAXAでは、
これまでの複合材料技術の研究で得た試験方法や評価
方法をJIS
規格や国際標準規格（ISO）
として標準化する活動を行っています。
JIS規格とISO規格が同じであれば、国内外向けに評価方法を変える必要はなく、
国内メーカーにとって開発
をスピーディーに行えるというメリットが生まれます。
今回採用された2 件は、2010年度から技術的な検討を開始し、2013年10月に原案を作成したものが認められたものです。
標準規格として認められるためには、JIS化、ISO化それぞれで3～5年も要しま
すが、日本の航空機産業の発展に貢献できるよう、今後も標準化を目指した活動を行っていきます。

ド型
6.5m×5.5m低速風洞用ピラミッ
施
六分力天秤の開放点検及び改修を実2014年10月～2015年10月「6.5m×5.5m低速風
にかけてのピラミッド型六分力天秤
洞」の開放点 検（ピラミッド天秤）
及び改修を行っています。
風洞の計ピラミッド天秤は、支持装置
測部の床下に設置し、分解した構造体を点検と改修のために模型 搬出するを介して試験模型を支え、
ピッチング
横力、
揚力、
抗力、
すなわち、
ン
にかかる六つの力とモーメ ト、
ヨーイングモーメントを精密に計測
ローリングモーメント、
モーメント、
微細な力の変化を重量のある模型を支えながら、するための装置です。
込まれています。
大きな胴体の中に複雑な機構が組み検出するため、
低速風洞が建造
調布航空宇宙センターに6.5m×5.5m
1965年、ピラミッド天秤は国内最大の航空用風され運用が開始されて以来、運用開た。
数多くの風洞試験に使用されてきまし洞の主力として、計測精度の、経年変化による劣化や摩耗により始から50年を経て、天秤を全て分解する大規模な
今回初めて、低下が懸念されるため、半年間点検に踏み切りました。

にわたるメーカー工場での開放
調布
現在、
点検と改 修を終え、航空 宇宙センター内にて最 終

今回の作業によっ組立中です。
活力を取り戻したこの風洞
て、

きます。

る
点検と改修を終えた構造体を再び組み立て

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 張替正敏
FLIGHT PATH No.10 〒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
2015年9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。

は今後もさまざまな実験に活躍してくれることでしょう。