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「空飛ぶクルマとは何か?」を徹底解説します!

「空飛ぶクルマ」と聞くと、SFの世界を思い浮かべる人も多いかもしれません。ところが、現実の移動手段として、実はそう遠くない将来に利用されようとしています。この「空飛ぶクルマ」に世界中の企業が注目し、研究開発、実証実験をしている最中なのです。
トヨタは今回、米スタートアップ、ジョビー・アビエーション(以下、Joby Aviation)に3億9400万ドル(約430億円)出資すると発表しました。世界中の企業が注目するこの「空飛ぶクルマ」について解説していきます。

1. 空飛ぶクルマって何?

空飛ぶクルマの明確な定義はありませんが、経済産業省は「電動垂直離着陸型無操縦者航空機」を正式名称としています。これは、機能を正確に示すためにこのような名称になっています。文字通り、電動+垂直離着陸型(滑走路を必要としないで離着陸できる)+無操縦者航空機(自動化技術が施された)といった特徴を持つ航空機のことです。

一般的には「電動垂直離着陸機(eVTOL(イーブイトール):electric vertical takeoff and landing)aircraft」と呼ばれます。遠隔操作や自動制御によって飛行できる「ドローン」をベースにして、人が乗車可能にしたものや、電気自動車をベースにして、プロペラや自動制御システムを加えたものがあります。

クルマということで道路を走ることをイメージしてしまいますが、新しい移動する手段と捉えたほうがしっくりきます。「空飛ぶタクシー」と呼ばれることもあります。

必ずしも自動車の機能を持っていなくてもかまわず、地上を走れなくともよいことになります。なお、ヘリコプターは通常電動ではないので eVTOLには含まれません。

ヘリコプター、ドローン、小型飛行機の要素をもち、信頼性や静粛性などに優れます。運用コスト、メンテナンスコストも低く抑えられます。

2. 空飛ぶクルマのロードマップ

経済産業省と国土交通省は、2018年8月より「空の移動革命に向けた官民協議会」で議論を重ね、12月20日に政府と事業者が一丸となって、世界で初めて「空飛ぶクルマ」の実現に向けたロードマップを取りまとめました。
「空の移動革命に向けた官民協議会」は経済産業省と国土交通省が合同で設立しました。2018年8月から12月のまで全4回の会議が開催されました。オブザーバーとして総務省や消防庁からの参加もあり、民間からは、航空宇宙工学の研究者、「空飛ぶクルマ」の開発・製作を目指すメーカー、サービス提供を目指す企業など、多岐の分野に渡る人たちが参加しました。
空の移動革命に向けたロードマップでは、事業者による利活用の目標として、2019年から試験飛行や実証実験等を行い、2020年代半ば、特に2023年を目標に事業をスタートさせ、2030年代から実用化をさらに拡大させていくこととしています。実用化は地方から進めていき、都市部での実用化へと進む予定になっています。

官民協議会では素案を叩き台に、空飛ぶクルマの技術審査基準や安全基準の策定に向けた議論も進めます。空飛ぶクルマには離発着場も必要になるため、そうした場所の確保に向けた取り組みについても検討を進めていきます。

「制度や体制の整備」と「機体や技術の開発」の大きく2つの課題に分けた上で、それぞれに順を追って考え、開発すべきところや整えていくべき点が整理されています。

「制度や体制の整備」では、試験飛行の許可など法的な面、利用者利便の確保のあり方の検討など、サービスとして考えなければならないこと、離発着場所や空のどこを飛ぶのかといったインフラ面の整備に関することが盛り込まれています。保険加入をどうするのかといったことも課題です。

「機体や技術の開発」では、もちろん航空機と同レベルの安全性の確保を第一に、飛行に伴う音の問題、環境に配慮した動力として電動としていくための技術開発、将来的には自動飛行や地上からの遠隔操縦も目指します。

出典:経済産業省ウェブサイト

3. 空飛ぶクルマの実現への課題

(1) 技術的課題:安全性とエネルギー

自動運転車やドローンに求められるものよりもさらに高い安全性が求められます。電動化が前提になるため、バッテリー技術の向上が非常に重要なポイントとなり、いかに軽くて高容量の電源を確保するかという点が重要な技術課題になります。

(2) 法整備: 航空法の改正

現在の考え方では、空飛ぶクルマは航空法の規制対象となる可能性が高いため、耐空証明が必要となります。航空機やヘリコプターと同水準の規制がかけられると大きなハードルとなり、実用化に向けた研究開発は進みません。そのためには、航空法を改正して、新規制を作成する必要がでてきます。

(3) インフラ整備:航空管制塔に代わるシステムが必要

ヘリポートのような一定の離発着場が必要になります。また、電動ですので、充電ステーションも必要です。1回飛行するたびに、再度の充電が必要となりますから、充電ステーションも多く必要になってきます。安全性を担保するために、空中における障害物やビルなどの情報を受発信するセンサーも必要になってきます。管制塔の役割をセンサーやAI(人工知能)が自律して担うようなシステムが必要です。航空機は基本的に管制からの指示を受けて飛行しますが、空飛ぶクルマは狭い空域に多くの機体が飛び交うため、管制の指示を受けていたのでは間に合いません。それぞれの機体の特性なども考慮した上で、この機体はあちらへ、別の機体はそちらへという制御をリアルタイムに行う必要があります。そのために、自律走行、自律飛行という技術がとても大切になってきます。

(4) 研究開発支援:多大な研究開発費の支援

研究開発には数百億円規模の資金が必要になってきます。そのためにはスポンサーや投資・出資で集めるのが理想ですが、公的な支援体制が整備されると開発のスピードがさらに増すので、そのような仕組みづくりが期待されます。

(5) 社会的受容性:心配ではなく応援される体制づくり

人工知能や自動運転などの新しい未知の技術に対しては必ずといっていいほど、反対する声が出てきます。ましてや、空飛ぶクルマに関して言えば、映画や小説の中のお話というように感じ、新しい技術に飛びつくようなタイプの人でも「本当に安全なのか?」といった疑問を持つ可能性が出てきます。実証実験などを通じて、技術面や安全面をどのように高めているのか、社会にとってなぜ必要なのかなどの情報をしっかり周知する必要があります。

4. 空飛ぶクルマに期待できること

下記のようなメリットが期待されます。このような利点を徹底して周知することにより、多くの方の視点を「課題もあるが、メリットが十分あるのだから、国とメーカーにはしっかりと安全性を確保してほしい」といった、反対者から応援者に変化させる可能性が出てきます。

・ 都市部の渋滞や環境負荷の低減 ・ 過疎地域の輸送手段の確保 ・ 電車やバス、タクシーなどを乗り継ぐ回数が減り、航行距離や所要時間を短縮 ・ 渋滞を回避できる ・ 離島への交通手段 ・ 緊急車両への活用:災害や事故現場に柔軟に対応 ・ 新たな観光資源化 ・ 救急医療への対応(フライトドクター)

5. 空飛ぶクルマの市場予測

Morgan Stanleyの調査によると、飛ぶクルマの市場規模は2040年には1兆5000億ドル(約160兆円)に達するといいます。2040年の最大市場は中国で、国別規模では単独でも4300億ドル(約46兆円)にも上る見通しのようです。

非営利の学術・技術組織Vertical Flight Society(旧名称AHS International)の報告によれば、現在、空飛ぶクルマの開発を手がける企業・団体は世界で100以上にのぼり、開発競争が激化しています。全世界での市場規模が2040年までに1兆5,000億ドル(約170兆円)に成長すると予測するアナリストもいます。

6. トヨタが投資したとJoby Aviationとは?

Joby Aviation は2009年に設立されました。米国カリフォルニア州サンタクルーズに本社を構えます。創設者はJoeBen Bevirt(ジョーベン・ベバート)氏です。

同社が独自開発した乗用eVTOLは、時速約320km、1回の充電で約240km飛行できます。電気駆動のマルチローターという構造のため、Joby Aviationによれば「従来の航空機に比べて離着陸時の騒音は100分の1で、飛行中はほぼ無音」とのことです。

シリーズC投資(スタートアップにおける最終投資ラウンドを指します。経営状態は黒字で安定化し、ベンチャーキャピタルから出資を受けているのであればIPOやM&Aを考える時期へ突入します。)で5億9000万ドル(約650億円)を獲得し、そのうち3億9400万ドル(約433億円)が、この投資を主導したトヨタ自動車からのものであることを、米国時間1月15日に発表しました。今回の投資により、Joby Aviationが受けた投資総額は7億2000万ドル(約792億円)となりました。投資に参加した企業には、 Intel Capital、JetBlue Technology Ventures、Toyota AI Venturesのほか、数多くの企業が名を連ねています。この新たな投資に伴い、トヨタ自動車執行副社長の友山茂樹氏がJoby Aviationの取締役会の新しいメンバーに加わりました。

Joby Aviationは、短距離飛行での従来型ヘリコプターと比較して相当な費用便益を実現できると信じています。現在、Joby Aviationは、その航空機の縮小スケール版でのテストを完了し、製品版試作機による本格飛行テストに入ったところです。2018年末には、米国連邦航空局(FAA)による航空機の承認のための手続きを始めています。

7. トヨタ、「空飛ぶクルマ」に本格参入

トヨタ自動車は1月16日、垂直離着陸する「空飛ぶタクシー」を開発する米スタートアップ、Joby Aviationに3億9400万ドル(約430億円)出資すると発表しました。トヨタは生産技術や電動化のノウハウをJoby Aviationに供与し、機体の量産化で協業していきます。

トヨタは18年2月、傘下のベンチャーキャピタルなどを通してJoby Aviationに出資しましたが、本格的な協業に向け、本体からも出資することを決めました。トヨタは今後、設計や素材、電動化の技術開発などで協力するほか、トヨタ生産方式(TPS)のノウハウをJoby Aviationに導入して、品質とコストを両立した機体を実現し、早期の量産を目指します。

トヨタによると、電動垂直離着陸機の開発は、電動化や新素材などの分野で、次世代環境車の技術との共通点も多く、相乗効果があるといいます。

トヨタは今回の協業を通じて「空のモビリティ事業」への参入を検討するとしていますが、機体の量産を担うのかも含め、詳細は今後検討する模様です。今回のトヨタによる巨額の投資には、同社が将来の航空輸送にかける思いの強さが表れています。

この投資の詳細を記した広報資料で、トヨタの社長兼CEOの豊田章男氏は、同社がeVTOLと航空輸送全般に真剣に取り組んでいることを示唆しています。

豊田章男社長は「空のモビリティ(乗り物)の実用化や航空輸送はトヨタ創業以来の夢でもあります。自動車産業で事業を続けつつ、今回の契約により私たちの空へ展望を固めることができました。私たちは、成長著しいeVTOL分野のイノベーターであるJoby Aviationとともに航空輸送への挑戦に乗り出し、未来の交通と生活に革命を引き起こす可能性を引き出します。この新しく胸躍る試みを通して、移動の自由と喜びを世界中の土地の、そしてこれからは空のお客様にお届けしたく存じます。今回の協業により、陸だけでなく空にも移動の自由と楽しさを届けます。空にも移動の自由と楽しさをお届けするモビリティの実現に貢献できることをうれしく思います。」とのコメントを出しました。

8. カーティベーター(CARTIVATOR)とは?

カーティベーター(以下、CARTIVATOR)は自動車・航空業界、スタートアップ関係の若手メンバーを中心とした業務外有志団体です。『モビリティを通じて次世代に夢を提供する』ことをミッションに、毎週末活動を行っています。具体的にはエンジニアやデザイナーなどのバックグラウンドを持つメンバーを中心に、空飛ぶクルマの技術開発と事業開発に取り組んでいます。プロトタイプと理論構築を行い、量産インフラを持つ大企業との連携を目指しています。 参考記事:CART!VATOR OVERVIEW

2019年に入り、CARTIVATORとスポンサー契約を結ぶ企業が増えています。トヨタ自動車やNECなど30社強が資金拠出や部品の供給などで支援しています。JVCケンウッドローランド・ベルガーの日本法人、東京海上日動火災保険、ベリサーブ、ジョイソン・セイフティ・システムズ・ジャパン、日本郵政キャピタルなど多くの企業とスポンサー契約を結んでいます。

CARTIVATORの試作機は2人乗りの電動型で、全長3600ミリメートル、全幅は走行時1700ミリメートル、飛行時3100ミリメートル、全高1100ミリメートルと世界最小サイズ。ドライブモードの時は3輪タイヤで走り、飛行モードになると四隅のフェンダー(プロペラガード)が変形して、プロペラを回して垂直に浮上します。公道から離陸が可能で、走行速度は時速60キロメートル、飛行速度は時速100キロメートルを目指します。

9. スカイドライブ(SkyDrive)とは?

スカイドライブ(以下、SkyDrive)は航空機・ドローン・自動車のエンジニアが集う有志団体CARTIVATORメンバーを中心に発足した「空飛ぶクルマ」の開発・製造・販売を行うスタートアップ企業です。福沢知浩代表取締役が18年に設立しました。航空機メーカーや自動車部品大手から、技術者が20人ほど集まりました。ベンチャーキャピタルのストライブやドローンファンドから資金を調達し、自治体の助成金を含めて15億円を活動資金として集めました。海外勢と競り合い、日本企業で最も有人飛行実験に近づいているとされています。

SkyDriveは23年をめどに機体を発売する予定です。単純に開発スピードを海外勢と競うのではなく、安全と安心の両方に配慮しながら進める考えです。有人飛行試験では、屋内での飛行試験を経て、屋外飛行試験許可を取得する計画です。今回の飛行試験では、飛行高度・飛行形態・フェール状態・緊急着陸等、様々なケースを策定し、徐々に複雑な動作/飛行をさせながら、安全性検証・操作確認・飛行実績を重ねて行く予定です。

10. その他の日本の事例

(1) NEC

NECは航空・宇宙分野でも事業を展開しており、管制技術や無線通信技術、無人航空機の飛行制御技術など、さまざまな基盤技術を有しています。 また、重要インフラの安心・安全を守るサイバーセキュリティ対策についても豊富な実績があります。機体と管理基盤が密接に連携し、しっかりと飛行の安全を担保できるような仕組みを作り上げていきたいと考えています。

ただし、空飛ぶクルマの機体開発に参入する意図はありません。飛ぶことを理解し、空飛ぶクルマの管理基盤を構築するための足掛かりとして、機体を試作しました。 NECが空飛ぶクルマに注目するのは、強みと実績のある既存分野の技術が応用できるからです。管理基盤は、モノから人、地方から都市部、少数から複数の機体へと空の移動革命が進展するのに合わせて進化させていく予定です。機体やサービスの提供ではなく、移動環境の管理基盤に注力していきます。

NECは実際に機体を試作することによって、自律飛行や自己位置の把握に関する技術検証を行い、管理基盤の構築、進化につなげます。「実機なしに機体制御のアルゴリズムを開発しても意味がなく、実機とセットで開発する必要があった」といいます。

試作機のサイズは、全長約3.9m・幅3.7m・高さ約1.3mです。空飛ぶクルマに必要となる、自律飛行や機体位置情報把握(GPS)を含む飛行制御ソフトウェアおよび推進装置であるモータドライバなどを新たに開発し、本試作機に搭載しています。 我孫子事業所内に、20m四方×高さ10mのエリアをフェンスで囲った専用実験場を新たに設置して、試作機の浮上に成功しました。離陸重量148kg、外形寸法が縦3.9×横3.7×高さ1.3mの機体を、地上3mの高さまで自動で姿勢制御しながらの浮上です。

NECは「既存のドローンの姿勢制御技術は流用できなかったため、一から飛ばし方を検討した。この機体の大きさで飛べたのがポイントだ」としています。 試作機の開発に当たっては、ドローンを大型化するのではなく航空機を手本としたといいます。 航空機の信頼性検討手法や設計を流用することで安全性を担保しやすくなり、実用化の近道になると判断したためです。機体にはカーボン製モノコックを採用し、軽量化を図りました。機体に搭載した4つの回転翼とブレード角度の可変構造も自社開発です。モーター出力の設計値は30kWで、重量は1個当たり7kgに抑えました。機体サイズも、空域やすれ違いながら飛行することを想定した大きさとしました。実機を飛ばす中で得た技術的知見は、NECが出資している空飛ぶクルマのベンチャー企業CART!VATORに提供します。

(2) テトラ・アビエーション

東京大学発のスタートアップとして2018年に設立されました。現在、学生や元大手重工メーカーの社会人を中心としたコアメンバーが10人程度、加えて20人以上の協力メンバーが開発に携わっています。各メンバーの専門領域は素材や航空力学、航空機エンジン、デザイン、ソフトウェアなどと多様で、報道発表では「オープンイノベーション型の異能集団」という表現を使っています。東京大学や民間企業のサポートを受けながら開発を進めているところです。

テトラ・アビエーションは空飛ぶクルマの開発プロジェクトプロジェクト「teTra」を推進しています。数百人から数十人向けの様々な乗り物が開発されている現在、数人が乗車するヘリコプターよりもさらに小回りの利く航空機も移動の自由のために必要です。「teTra」とは移動の自由に必要なエア・モビリティである一人乗りの空飛ぶクルマ開発プロジェクトです。

「teTra」は、米ボーイング社がメインスポンサーを務める個人用飛行装置の国際コンテストゴーフライ(以下、Go Fly)に参画しています。Go Flyは ボーイング社がメインスポンサーを務める,エア・モビリティの世界大会です。Go Flyの大いなる目標は,1人の人間を30km以上運ぶことが出来る,安全・静音・超小型・垂直離着陸・個人用の「空飛ぶクルマ」の開発を促進することです。総額2億円の世界大会で,2018年9月にスタートしました。teTra(テトラ)はこの第一段階審査(設計)において世界のTOP10に選ばれ,賞金を獲得した唯一の日本チームです。

teTra(テトラ)の目標は ・Go Flyで優勝すること ・人々が安全に自由に空中を移動する社会の実現可能性を向上すること ・メンバーが本当にやりたかったことが出来るような場を提供すること の3つです。

11. おわりに

ここまで、空飛ぶクルマについて解説してきました。空飛ぶクルマに関しては、世界各国で開発、実証実験が行われ、日本は数年の遅れをとっています。それでも、日本は政府がロードマップを作成している唯一の国です。

今回、トヨタが空飛ぶクルマのベンチャー企業であるJoby Aviationに多額の投資をしたことは、この空飛ぶクルマの実現可能性に大いに期待が持てることを意味します。

多くの課題がありますが、「空飛ぶクルマに期待できること」で述べました、様々なメリットが生まれメリットが享受され、人々の生活を大きく変えることになります。特に離島や過疎地域への輸送手段としての活用や、救急医療への対応は非常に重要な影響を与えることとなります。

技術的課題の中心となるセンサーやバッテリーに関しては日本が得意とする分野です。官民が連携して、今後日本がどのようにして遅れを取り戻し、イニシアチブを取ることができるのかに、大いに注目したいところです。

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