プロジェクトストーリー

プロジェクトチーム設立

「お前、ちょっとやってみないか」
そんな設計部門長の一言から、次世代航空機開発のプロジェクトは始動しました。
当時、当社はUS-2に続く航空機について様々な構想を行っていましたが、いずれも机上を出ることはなく、悶々としていました。また、US-2の開発から期間も空き、これ以上の空白期間は技術の伝承が困難となる危険性がありました。
そこで、航空機設計・製造の経験者、意欲的な若手を中心とした5名のプロジェクトチームを設立。検討を加速させるとともに開発を通して技術伝承を行うこととしました。なおプロジェクトチームとは呼びつつも、当時は担当業務の合間に研究を進める体制でスモールスタートを切りました。
本チームにおける基本方針は 「作って飛ばさなければ価値はない。小さくとも作って飛ばして見せることで、技術は蓄積され市場ニーズも探ることができる。他人に見せることを躊躇してはならない。」としています。
この基本方針は現在でも継承されており、設計者が構想から製造・試験まで一貫して携わる体制が構築されています。社内では常に部分的な製造・試験が繰り返され、必ず年数回は飛行試験を行っています。

XV-S 製造・試験

プロジェクトチームの設立時、eVTOLや空飛ぶクルマといったVTOL^※技術が新たな航空機の未来を拓くための技術として注目されつつありました。
一方、当社は固定翼機を専門に設計・開発を行ってきた企業であり、固定翼機のVTOL化が重量や空力、制御などに与える影響度およびその対策について具体的な知見を有していませんでした。そこでチームの最初のプロジェクトとして、VTOL技術に関わる知見を得ることを目的に小型無人機(XV-S)の開発を決定しました。
XV-Sは2015年から3年間、様々な段階を踏みながら試験され、最終的に垂直離陸から水平飛行へ、また垂直着陸へと遷移する飛行を実現しました。小型無人機による簡易検証ではありましたが、本研究を通じてVTOL機特有の挑戦的な技術課題を複数見出すこととなりました。
これらの課題解決コストを市場ニーズに照らすと直近の製品化が極めて困難であるため、VTOL技術の探求は一旦ペンディングする判断に至りました。
一方で軽量構造やシステム設計／製造技術を多く獲得することが出来たため、これらを活かしてXV-Sに続く新たな構想をスタートしました。

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  VTOL：Vertical Take-Off and Landing(垂直離着陸)

XU-S 製造・試験

XV-Sの研究を通して、プロジェクトチームではCTOL^※固定翼機を中心とした機体開発を行うことに方針を転換しました。
そこで最初に設計・製造したのがXU-Sです。中～高高度を対象に広域の監視・観測任務や情報通信を担う将来機を構想しました。XU-Sは様々な飛行実証を行うことで具体的な市場ニーズを深堀りするため、マルチコプターと同等の重量でありながら長時間飛行を可能とするデモンストレーターとして開発しました。
2018年4月に設計着手後、2019年10月に完成・初飛行を実施、翌年には目標としていた約4時間の長時間飛行を達成しています。長時間飛行の達成まで、1g単位での重量低減や効率的な自動制御の設計など様々な課題に直面し、飛行試験の出張中にも夜遅くまで多数の微調整を行いました。設計者が製造・試験まで一貫して行えることが、本プロジェクトチームの強みであることを再認識できました。
また長時間飛行試験を通して多くの反響があり、市場の潜在的なニーズに比して解決策 (インフラ＝航空機)が未成熟であることを確認できました。

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  CTOL：Conventional Take-Off and Landing (通常離着陸)

XU-S ミッション実証

2020年の長時間飛行試験を契機に様々なご要望が寄せられ、2020～2021年の2年間で大きく3つの実証試験を実施しました。
第1回が淡路島における環境観測試験、第2回が佐渡島における電波伝搬特性試験、第3回が対馬における海洋ゴミ空撮試験です。
当社では、各試験目的に応じたミッション機器搭載のためのモジュール設計・製造を行うとともに、試験毎にシステムの改善を行いました。最終的には衛星通信装置を搭載し、定期航空便が就航する空港を離着陸拠点とするレベル3飛行(無人地帯での補助者なし目視外飛行)を国内で初めて達成しています。
これら実証試験をする中でも、電源トラブルや通信環境により危うく機体喪失しかねない場面もありましたが、いずれも安全設計により難を逃れています。今後自動操縦システムを高い安全性・信頼性で設計していくために、数多くの経験を得た実証試験となりました。

XU-L 導入・試験

XU-Sのミッション実証を通して、一般のドローンが運搬できる重量・距離・時間を超えた市場ニーズが確かにあることを認識しました。実用性を考えると、少なくとも人間1人分の重量物を輸送できること、有人航空機相当の信頼性・安全性を備えることが不可欠です。
この目標に近づくため当社では今後の中～大型機開発に向けたシステム開発およびミッション機器検証を目的に、既存の航空機（米国Rans社製 S-6）をテストベッドとして選定・導入しました。
XU-Lはヤマハ発動機株式会社との共同研究にも活用され、当社はエンジン搭載に伴う設計変更や飛行許可申請、試験運用を担当しました。XU-Sとは比較にならない振動環境や厳しい安全基準に直面し、思うように進まない場面も多くありましたが、その都度原因を分析し、対策を積み重ねることで一つひとつ課題を乗り越えてきました。苦労の末に飛行試験を無事完了できたときの達成感は、現場に携わったメンバー全員の大きな原動力となっています。

XU-M 製造・試験

外洋において飛行艇を安全かつ自動で離着水させる技術は、当社が誇る水陸両用飛行艇US-2でも未到達の領域です。XU-Mは、US-2を含む飛行艇の利活用領域を拡大するべく自動離着水技術研究のため設計・製造されました。
艇体形状の設計には当社が飛行艇開発で培ってきた技術を取り入れ、システム設計はXU-Sまでに得られた技術を基にしています。本機は当チームのラピッドプロトタイプの製作能力を最大限に発揮し、設計からロールアウトまでを約半年の短さで達成しました。
XU-Mは2022年に第1回ドローンサミットにてデモ飛行を実施後、当社周辺の海域にて複数回、自動着水の試験を行いました。自動着水制御の調整不足によりハードランディングしたこともありましたが、ミスも含めて今後の自動着水技術開発に活きる多くのデータを取得しました。

XU-L OPV試験

FCC^※やアクチュエータ等で構成されるOPV^※操縦システムをXU-Lに搭載し、上空においてパイロットによる手動操縦から自動操縦に切替えて飛行しました。
純国産のFCCをベースに、XU-Lの飛行内容やシステムに合わせて新たに設計・開発をしたものを搭載しています。FCCを含むシステムの安全設計のみならず、地上における様々な確認試験を行ったうえで有人での試験飛行を達成しました。
本試験の達成により、プロジェクトチーム設立当初より構想していた有人航空機相当の次世代機開発に一歩近づいたと感じています。今後もテストベッドとしてXU-Lを活用し、様々な技術実証を行ってまいります。

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  FCC：Flight Control Computer

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  OPV：Optionally Piloted Vehicle (手動/自動操縦を切替可能な航空機)

XU-MII 製造・試験

K Programの研究開発課題「海空無人機による海洋観測・監視・調査システムの構築」で開発中の双胴型 無人飛行艇実証機を1/5にスケールし設計・製造しました。
XU-Mの製造・試験で得られた知見を活かし、大きな改善を図っています。
・艇体をセミモノコック構造からフルモノコック構造にすることで軽量化と内部容積の最大化を同時に達成しました
・XU-LのOPV試験で活用したFCC^※を搭載し、システムの安全性を向上しました
2025年度中に複数回の飛行試験を実施し、XU-Mでは未達で終えた自動着水も達成しました。今後も自動着水含む様々な研究活動に活用し、獲得した技術をK Programならびに他機種へ展開してまいります。

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  FCC：Flight Control Computer