大型物流ドローンの開発を手掛ける米Sabrewing Aircraft（セイバーウィング・エアクラフト社、カリフォルニア州）の大型eVTOL「レイガル」が、飛行の実現に向けてカウントダウンに入った。レイガルは2,500kgの貨物を積載して垂直離陸をする。飛行が実現すれば航空貨物が現在直面している課題の多くを解決し、空の物流に大きな発展をもたらすことが期待される。「レイガル」は空の物流をどう変えるのか。DRONE FUNDの投資先でもあり、セイバーウィング・エアクラフト社CEOのエド・デ・レイエス氏の寄稿を掲載する。原文は英語で、翻訳は株式会社アイ・ロボティクス取締役でセイバーウィング・エアクラフト社取締役の齋藤和紀氏が担当した。

■航空貨物の混雑解消に光明、ドローンが変える空の物流

米国の貨物ドローン企業「セイバーウィング・エアクラフト社」が
物流の諸問題を解決する

by Ed de Reyes

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とある年末の午前４時、霧に覆われるカリフォルニア州サンバーナーディーノの物流基地にMD-11貨物機が着陸した。本来はもっと早く到着するはずだったが、濃霧の影響でだいぶおくれての到着だ。ロサンゼルス近郊は一様に霧に覆われている。そのため、サンバーナーディーノの航空機の多くは離陸できていない。

地上クルーはMD-11からトラックや小型航空機に大急ぎで荷物を乗せ換えていく。クリスマス配達の大渋滞が始まる前に、できるだけ早く多くの荷物を捌かなければいけない。ロサンゼルス続く大動脈であるI-10はここ数日工事が行われており、大渋滞を巻き起こしている。迂回路であるI-15も濃霧の中ではスムーズに通れる期待はできない。

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実はこれ、世界中の物流拠点では「よくある問題」だ。しかし今、着陸したMD-11を、パイロットや天候に左右されない複数の小型航空機が待ち受けていたと仮定しよう。

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クルーは、総重量2,400キログラムになるLD-2サイズの標準コンテナ４つを、大きく開いた機首部分からスライドさせて小型機に積載すると、濃霧にもかかわらず速やかに離陸の準備を整える。小型航空機は次々と離陸し、30分後には近隣の空港に続々と到着。そこで待ち受けるクルー達は速やかに貨物を機体から下ろし、仕分けていく。そして、次の貨物が積み込みまれた小型航空機達は、今度はビバリーヒルズの集荷拠点へと向かう。

航空管制から離陸許可を得ると、航空機はヘリコプターのようにフワリと浮上する。地上クルーは２名程度、翼が折りたたまれた風変わりな機体は、近くの枝や送電線を問題にすることはなく駐車場から飛び立つ。たとえ、車両が着陸予定場所に停まっていても、障害物を認識し、地上クルーが障害物を除くまでの間、上空に浮かび待機する。そして、安全を確認したのち、着陸し、貨物を下ろし、新たな貨物を受け入れ、再び離陸許可を得て次の目的地へ飛び立つ。

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これらは小型の航空物流ドローンによるサプライチェーンのイメージだ。

航空機は濃い霧や雨という気象条件が苦手だ。また、今日では地上車両の故障ですら物流を麻痺させる原因となりえる。しかし、これらは全てドローン物流では問題ではなくなるかもしれない。たとえ荷下ろしのフォークリフトがぬかるんだ原っぱを横切れなかったとしても問題はない。地上作業員の一人が機体の機首を傾けてフックを外すだけで、貨物コンテナはウインチで安全に運び出すことができる。仕分け、積み込み、離陸というプロセスを南カリフォルニアの各空港で日に15回繰り返し、最終的に4,500kgの集荷積み荷を航空機に積み込んでサンバーナーディーノに戻る。給油は1日の終わりに1回行われるだけだ。

■人が乗らないなら目視計器、防音設備は不要　約25％軽くなる場合も

このようなアーバンエアモビリティは決してSFでは無い。電動化と自律航行のテクノロジーの進歩に裏付けされた、実用的なプロジェクトとして進めているのだ。例えば、エアバス社は、彼らがヴァハナと呼ぶ機体のテスト完了を公表した。ヴァハナは、都市や町の中や町の間を低空飛行することを目的とした電動垂直離着陸機（eVTOL）だ。また、グーグル社の野心家たちはコーラという機体を生み出したが、こちらも近距離や低空飛行のみを目的としている。ところで、これらの2つの航空機はどちらもまだ人が操縦することを想定している。つまり、特に悪天候の場合には飛べず、多くの貨物を運ぶことはできないのが難点だ。

仮に、人が操縦せずに貨物を移動させる方法があれば、どれほど楽になるか考えてみてほしい。乗客を乗せなければ、安全を確保するための重くてかさばる機材は要らない。パイロットが搭乗しなければ、目視用の計器や、機内防音や窓、床梁、隔壁、そしてそれらを支える部材も不要になる。場合にもよるが、航空機の重量は人が乗ることを想定するだけで25％も重くなる。

滑走路の確保ができない？ノープロブレム！ カリフォルニア州カマリロにあるセイバーウィング・エアクラフト社は、無人貨物機の利点をフル活用するために設立された。最初から貨物のみを運ぶコンセプトで、ゼロから機体を設計している。そのため飛行中の「生命の危険」を考慮する必要はないし、だからこそ今まで行けなかった場所に安全に到達できるようになる。

■2500㎏の貨物を抱え垂直離陸して運ぶレイガル　滑走路利用なら4500㎏も

セイバーウィングの開発中の機体の名称は「レイガル」だ。

2,500kgの貨物を積んであたかもヘリコプターのように垂直に飛び上がることができ、もし短い滑走路があれば、4,500kgもの貨物を積んで離陸することができる。これは、現在メジャーなセスナ社製408スカイクーリエが扱える以上の重量であり、より速く、より高く飛ぶことができるのだ。フォークリフトやパレットジャッキ、その他の専用機器の助けを借りずに積み下ろしができるよう貨物運用を考慮した設計も特徴だ。

レイガルは、駐機場でも砂丘でも、地面すれすれに機種を下げて開口することでコンテナ貨物やバルク貨物を素早く積み込むことができる。高浮力タイヤと4本柱のランディングギアを効率的に配置し、泥、雪、砂、湿地、深い水たまりにも着陸することができる。

レイガルは、米国連邦航空局（FAA）の規則「パート23」という、最大総重量600kg（1,320ポンド）を超えるカテゴリーに該当し、遠隔からであっても常時監視・制御と、航空管制とのコンタクトを維持することが義務付けられている。そのため、数百マイルから数千マイル離れた地上にいるオペレーターは、衛星通信を介して航空機を制御することになる。航空管制官は、あたかもコックピットに座っているパイロットと会話するのと同じように、航空機を通して地上にいるオペレーターに話しかけることができる。

また、航空管制から提供された正確な飛行計画を離陸前にコンピュータに読み込んでいるので、仮にオペレーターや航空管制官との通信が途絶えても機体が自ら帰路を確保することができる。

FAAは、航空機パイロットに対して航路上の他の航空機を目視して回避しなければならないと定めている。レイガルはこの作業をオペレーターではなく自ら行わなければならない。衝突回避（DAA：Detect and Avoid）システムとして知られるこのシステムは、衝突予防レーダー（ガーミン社製）と航空機を検知して自動で回避指令を出すカメラ・システム（アイリス・オートメーション社製）、ライダー（レーザー照射システム）を組み合わせた複合的なものだ。また、DAAシステムは、ADS-B（Automatic dependent surveillance-broadcast）と呼ばれる衛星航法システムも使用している。ADS-Bは、現在ではFAA管理空域内のあらゆる規模の航空機に搭載が義務付けてられており、空域内のすべてのフライトを追跡しているため、従来の地上レーダーよりもはるかに柔軟な航路設定を可能にする。

■着陸地に障害物があろうが、通信が途絶えようが…

とはいえ、問題がすべて空中にあるわけではなく、時には地上にある事もある。例えば、駐車場に離着陸する場合、指定された場所に車両が停まっていたりすることもある。レイガルは、人工知能による着陸システムを使用して、車両、人、岩、凹凸のある路面などの障害物を上空から発見する。この人工知能による着陸システムは、船上のランディングパッドやあらゆる障害物を認識することができる。

センサーから送られた全てのデータは、インターフェース・コンピュータによって統合され、近隣を航行する他の航空機との安全な距離を保つ。その際に、コンピュータは地上に状況を報告し、オペレーターは飛行経路を変更するかどうか決定する。たとえオペレーターが何もしなくても、コンピュータは必要な処置を自ら行う。また、航空機がどこへ行こうとも、コンピュータは前方の天候を検知し、そのデータをオペレーターに提供し続ける。オペレーターは管制官とコミュニケーションをとりながら暴風雨等の障害を適宜回避することができる。

さらに、レイガルは半自律型であるため、たとえ操縦士や航空管制官との通信が途絶えても問題は少ない。あらかじめ計画された飛行ルートをたどって、途中でトラフィックを検知して回避し、離れた場所に着陸するだけだ。

レイガルの複合素材による機体は、現場で簡単に修理・交換が可能なセクションに分割して作られている。このモジュール式設計により、これまでは数週間、あるいは数ヶ月かけて航空機を着陸させて行っていた検査工程が、わずか数時間で可能になった。

レイガルは防衛や災害救助用途にも適している。地上からの火災を避けて高く高速で飛行したり、レーダーを避けて低く飛行したりすることができるため、孤立した部隊に重要な物資を運ぶことができるだろう。負傷発生後の「ゴールデンアワー」内に最大４人の負傷者と２人の衛生兵を移動式病院に急行させるのに十分な汎用性があり、負傷者の生存の可能性を大幅に高める。さらに、レイガルは独自のシステムにより仮に推進システムが損傷しても安全に着陸できるよう冗長化されている。ホバリング中にユニット全体の推力を失っても安全な地点まで滑空して着陸することができるのだ。

レイガルは、基本的にはジェットエンジンで推力を発生させるのではなく、特別に設計されたターボシャフトエンジンから電気モーターに電力を送ってローターの羽根を回転させる。これはプロペラのようなものだが、オープンローターよりも推力を出すことができる。またダクト型のカバーは、茂みや木の近くに着陸する際に地面にいる人やブレード自体を保護する目的もある。このドライブトレインは、巡航飛行では高効率を実現し、離陸・着陸時には高出力を実現することできるよう設計されている。この効率の向上により、セスナ製408スカイクーリエと比較して推定70%の二酸化炭素排出量を削減しながら、２倍の荷重で４倍の距離を運ぶことが可能になった。また、バイオ燃料を使用することで、さらに「環境に優しい」機体にすることができると考えている。

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数値で見るレイガル
翼幅:18m
全長:18m
全高:3.7m
航行スピード:180ノット
航行レンジ:1,850km（1,000海里）
最高高度:6,700m
垂直離陸時ペイロード:2,450kg
滑走路離陸時ペイロード:4,540 kg

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■機体は2020年３月に完成　FAA型式認証開始へ

初代レイガルの機体は2020年3月に完成しており、この記事が掲載される頃には飛行テストが始まっているだろう。セイバーウィング・エアクラフト社は2017年からFAAと協議を続けており、新しい航空機の安全性を保証する「型式認証を開始する許可」が間もなく下りる可能性が高い。

航空機開発にとって認証はとてつもなく大きなウェートを占める。小型の自家用飛行機であっても型式認証には簡単に5000万ドルから1億ドルの費用がかかるが、（人の搭乗を前提としない）貨物用ドローンは認証にかかる費用は相対的に小さくなると考える。そして、レイガルは、他の他社のeVTOL輸送機に先行して認証プロセスを進めることができている事を申し添えておきたい。

「近い将来、世界中の子供たちへのクリスマスギフトは空から届けられるようになるでしょう！皆さん、頭上に浮いているレイガルを見ても驚かないでくださいね。」

“Originally published in English by IEEE Spectrum Magazine, June 1, 2020”(英文原文記事)

著者:エド・デ・レイエス
 セイバーウィング・エアクラフト社最高経営責任者
 元米空軍テストパイロット

翻訳：齋藤和紀
　株式会社アイ・ロボティクス取締役
　セイバーウィング・エアクラフト社取締役