航空業界は過去30年間、市場の盛り上がり、格安航空会社（LCC）のシェア、乗客の急激な増加、長距離便の就航など、さまざまな変遷を遂げてきた。技術的変遷の新たな波が広がっているため、今後30年間はさらに予測不可能な展開が予想される。航空宇宙産業は、性能面と効率面を満たす航空機を設計するという課題に直面している。世界の航空部門は、環境への影響に関する温室効果ガス排出量のわずか2％を占めるにすぎない。それにもかかわらず、環境への関心は高まっている。その第一の要因は、化石燃料を燃料とする航空機の増加である。そこで航空宇宙企業は、こうした問題を克服するため、航空機の代替動力源である電気推進機、ハイブリッド機、電気水素推進機を開発している。

Markets and Marketsの調査レポートによると、世界の航空機電動化市場は、2022年に34億米ドルで成功し、2022年から2030年までの累積成長率は12.2%で、2030年までに86億米ドルで成功すると予測されている。炭素の大量排出と航空機騒音の増加が、今後数年間のこの市場に影響を与える主な要因である。

ハイブリッド電気航空機とは？

一次動力システムの一部または全部を電気化した航空機は、ハイブリッド電気航空機である。ジェットエンジンが生み出す一次エネルギーが航空機を推進する。

ハイブリッド電気航空機の動力はどのように生み出されるのか？

ガスタービンは航空機内で電力を生産し、電気駆動サブシステムの衝撃配電システムを通じて行われる。これらは推進力の分散型サブシステムに組み込まれ、航空機を推進させる。

ハイブリッド電気推進

ハイブリッド電気推進システムでは、システム全体の性能を向上させるために、構成の異なる2つ以上の電源が組み合わされる。燃料およびバッテリーを動力源とする航空機に最も使用されている構成は、直列、並列、および直列-並列アーキテクチャです。

1.シリーズ・アーキテクチャ

このタイプの構成では、プロペラは電気モーターで駆動される。化石燃料の燃焼後にエンジンで発生した電力は、発電機を介して電力に変換される。この電力は、モーターに直接使用することも、バッテリーに蓄えることもできる。

2.並列アーキテクチャ

このタイプの構成では、内燃エンジンと電気モーターはともにプロペラに機械的に接続されているため、同時にまたは個別に推進力に貢献することができる。

3.直列-並列構成

この構成は、シリーズ・アーキテクチャとパラレル・アーキテクチャの混合である。シリーズ-パラレル構成は、ハイブリッド電気航空機の最も先進的な構成である。

電気・ハイブリッド航空機の世界市場は、タイプ別、バッテリーのタイプ、揚力技術、推進力のタイプ、最大離陸重量のタイプ、航続距離、運用モード、用途別にも区分されている。

市場セグメンテーション

• タイプエアタクシー、配達用ドローンなど。
• バッテリーリチウムイオン電池、固体電池、水素燃料電池
• リフト技術：マルチローター、ベクタード・スラスト、リフト・プラス・クルーズなど。
• 推進力：完全電気、ハイブリッド、電気水素
• MTOW (Maximum Take-off weight): <250 kilogram, 250–500 kilogram, 500–1,500 kilogram, and >1,500 kilogram
• 航続距離0～200km、200～500km
• 操作モード：操縦式およびオプション操縦式
• 用途別民間航空（ナローボディ機、ワイドボディ機、リージョナル機）、軍事航空（戦闘機、マルチミッション機、無人航空機）、ビジネス・一般航空（軽飛行機、ビジネスジェット機、ヘリコプター、旅客用航空機）

電気飛行機やハイブリッド電気飛行機は、バッテリーと従来の動力を混合して使用するため、従来のジェット機や燃料噴射式プロペラ機よりも大きな利点がある。これらの電気およびハイブリッド電気航空機は、はるかに静かであるため環境に有益であり、同時に有害ガスの排出もごくわずかである。

これらの航空機は完全にコンピューター制御されており、電気駆動のプロペラを備えているため、よりスムーズで快適なフライトが可能になる。電気モーターは燃料エンジンに比べ、作業や維持にかかるコストが低いことは周知の通りである。

地球の大気環境は変化しており、大気汚染や騒音公害を軽減するために、航空産業の動力源としてより環境に優しい代替手段を見つける必要がある。

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ソース

画像1：エアバスとロールスロイス、ハイブリッド電気航空機「EファンX」を発表

画像2：ハイブリッド分散推進システム

画像3：ハイブリッド電気推進システム

図1：シリーズ構成

図2：パラレル構成

図3：直列-並列構成