Vol.5 エアモビリティ開発に勝機を見出せるか

　大型ドローンや航空機の新規開発にあたって、最重要技術となるのが長時間にわたって大電力を供給できる構造に加え、軽量かつ信頼性の高い電力源の確保です。各種電力源は単位重量あたり電力を示すエネルギー密度（kW/kg）を使って比較することができます。エネルギー密度が大きいほど軽くて大電力が得られる能力があります。

＜電力源の種類とエネルギー密度の関係＞

　この表にみられるように、小型の大電力源としては高速ハイブリッドエンジンがあらゆる点で有望だということが判ります。バイオ燃料も使える点は低速ハイブリッドエンジンには無く（ただしロータリーエンジンを除く）、環境にやさしいエンジンです。二次電池は電気自動車用よりはるかに大容量の高速充電装置が不可欠であり、さらには充電時間が機体の運用効率を低下させることなどの運用上の課題も指摘されています。

ホンダはeVTOL用パワーユニットの研究開発を進めている。8個のプロペラを備えた開発中のeVTOLは、航続距離400kmを目指す。（出典：本田技研工業 Honda eVTOL vol.2）

　現在世界で先行開発を進めているエアタクシー8社（当連載Vol.３参照）のうち7社がリチウムイオン電池を採用しており、残るスイス製の機体はプロペラをエンジンで直接駆動するターボプロップジェットエンジンを使っています。先行8社を追随するホンダは高速ハイブリッドエンジンを使うと発表しました。

　欧米の航空機エンジンメーカー（ロールスロイス、サフラン、プラット&ホイットニー、ハネウェルなど）は、昨年から本年にかけて一斉に高速ハイブリッドエンジン開発を発表しました。これら既存のエンジンメーカーはすでに生産しているタービンエンジンの性能向上やダウンサイジングにより発電機と結合させたハイブリッドエンジンを構想しています。各社の開発目標は、これまでの発表によると最小500kWから最大数千kWまでとなっており、明らかにターゲットは次世代用の10人乗り以上のエアタクシーや、より大型のエアバスに使えるハイブリッドエンジン用であろうと思われます。

　6月に開催されたJapan Drone2022でエアロディベロップジャパン（ADJ社）が30kW高速ハイブリッドエンジンの量産化を発表しましたが、同時に500kWまでスケールアップできることも発表しています。このエンジンはエネルギー密度が1.0であり、現在世界トップの性能を持っています。さらに大きな特徴は、タービン回転軸に発電機が組み込まれている一体構造だということです。通常は発電機と駆動用エンジンは別モジュールとして設計し、それぞれの軸を結合させて一体化したハイブリッドエンジンとしていますが、ADJ社のように一体構造で設計した高速ハイブリッドエンジンは世界で初めての試みとなります。一体化し、デジタル設計を行っているためスケールアップが容易になっており、500kWまでのアップグレードが可能と発表されました。

　世界で初めてのこの技術は、6月のJapan Drone2022でBest of Japan Drone Award Advanced Air Mobility 部門賞を獲得し多方面から関心を集めました。
　500kWのハイブリッドエンジン1基で、重量2.5トン程度の揚力が得られる計算となり、500kg程度（5人乗り）のペイロードのVTOL機は実現できそうです。信頼性の確保の為2基使えば10人乗りのVTOL機も視野に入るのではないでしょうか。

　新型航空機開発に必須のエンジン技術が我が国で立ち上がろうとしています。UAM開発の遅れを取り戻し一気に世界をリードできる光が見えたと思われます。
　エンジン開発に次いで最も重要な機体開発と、大きな資金が必要なVTOL開発には、世界市場も視野に入れた国際展開が可能な新しい仕組みを作る必要があると考えられます。これについては次回Vol.6で詳しく解説します。