航空宇宙産業を変える10の技術

最近、Aviation Weeklyのウェブサイトは、大型部品の積層造形を含む航空宇宙産業に変化をもたらしている10の技術をまとめました。破壊的な産業技術革命である3Dプリントは急速に発展しています。3Dプリントは航空宇宙分野で重要な技術手段となり、3Dプリント+航空宇宙分野は統合発展の傾向を示しています。

航空宇宙産業に変化をもたらす 10 のテクノロジーの概要は次のとおりです。
1. 極超音速加速

米軍が極超音速を無視する状態から極超音速兵器の開発を優先する状態に変わるまで、わずか2年しかかからなかった。現在、少なくとも3つの極超音速攻撃ミサイルが開発中である。 DARPA のロケット推進戦術ブースト滑空システムとスクラムジェット推進極超音速空気呼吸兵器コンセプトのデモ機は、2019 年に飛行する予定です。ロッキード・マーティンの極超音速通常攻撃兵器は2022年に空軍に納入される予定だ。極超音速プログラムが支援されれば、再利用可能なシステムの地上試験と飛行試験が促進されるだろう。

2. 航空機の電動化

電動垂直離着陸機（eVTOL）市場は活況を呈しており、すでに6機の試作機が飛行しており、信頼性の度合いが異なる複数のプログラムが進行中です。垂直離着陸機は、安定した飛行を実現するために、高い安全性と低騒音を備え、航空機の認証や製造から空域の統合やインフラ整備に至るまで、多くの課題を克服する必要があります。ウーバーが2020年までに実証機を建造するという目標に近づくにつれ、エアバス、ベル、ボーイング、エンブラエルなど、大企業や大手企業が都市型航空モビリティの波に乗ろうとしている。

3. 代替エネルギー

バッテリーはジェット燃料ほどエネルギーを蓄える効果はないものの、エネルギーコストと排出量を削減できる可能性が航空業界の関心を集めている。バッテリーがもたらすイノベーションは推進力だけではなく、航空機のクリーンかつ静かな補助動力としても機能します。メーカーは、小型タービンエンジンの代わりに燃料電池を使用する可能性を調査しています。 NASAは灯油を改質して固体酸化物燃料電池用の水素を生成するシステムを研究している。 NASAは将来、より安全でエネルギー密度の高いリチウム空気電池や、充電した液体を使って電気を生成し航空機に動力を供給するフロー電池も使用したいと考えている。

4. 超えて

ドローンは鉄道の点検、農地の調査、鉱床の地図作成、荷物の配達などを行うことができます。目視外飛行（BVLOS）機能により、ドローンの真の商業的可能性が解き放たれることが期待されています。カナダ、米国、スイス、英国、オーストラリア、日本などの国々では、ドローンが短距離の都市環境飛行に使用されるか、長距離の国内飛行に使用されるかにかかわらず、BVLOS に関する技術的および運用上のオプション、規制、ポリシーを開発するためのパイロットプロジェクトを実施しています。

5. レーザー対ドローン

小型ドローンの脅威が迫る中、コスト効率に優れたハイテクな対抗策は、指向性エネルギー兵器を研究室から取り出し、現場でのテストと配備の可能性に移すことである。 1発あたりのコストが低く、電源が入っている限り発射し続けることができるため、軍はまず安価なドローンに対抗するために高エネルギーレーザーを配備するかもしれないが、より高出力のシステムはロケットや巡航ミサイル、戦闘機、特殊攻撃ヘリコプターを迎撃し、さらには推進段階の弾道ミサイルを破壊するために完成されるかもしれない。

6. 宇宙からの追跡

今年末までに、イリジウムは、エアレオンの自動従属監視放送（ADS-B）ペイロードを搭載する、新しい低軌道通信衛星群の残りの打ち上げを完了する予定である。宇宙ベースの航空交通監視システムは、2019年初頭に北大西洋上で運用試験を開始する予定だ。 Aireon は、世界的な航空機追跡および緊急ロケーターサービスを提供するために、5 つの航空サービスプロバイダーおよびその他の関係者と契約を結んでいます。 Aerial & Maritimeは、2021年からGomSpaceの超小型衛星を使用した宇宙ベースのADS-Bサービスも提供することを計画している。

7. 低コストでの立ち上げ

小型衛星の打ち上げに携わるスタートアップ企業は急速に成長しており、より費用対効果が高く、低軌道への便利なアクセスを提供しています。ロケット・ラボはエレクトロンロケットの試験飛行を完了しており、ヴァージン・オービットは夏の終わりにランチャーワンの試験飛行を計画しており、ベクターは2018年後半にアラスカで初飛行を行う予定だ。 DARPAは、上記の商業活動を基に、Rapid Response Launch Grand Prixを組織し、2019年末に2つの発射場で短い間隔で2回の打ち上げを実施する予定です。

8. 大面積印刷

航空宇宙産業は、積層造形において 2 つの重要な課題に直面しています。1 つ目は、強度の低いポリマー部品から強度の高い金属への移行です。この移行はすでに進行しており、エアバスやボーイングが製造する航空機では3Dプリントされたチタン部品がすでに使用されている。 2 つ目の課題は、航空機構造に使用される小型部品から大型部品への移行であり、この移行はすでに始まっています。次の課題は、コンポーネントの設計方法を再考することです。そのためには、設計者が新しいツールと新しい考え方を使用する必要があります。

9. 動くロボット

ロボットは航空機の組み立てを支援するためによく使用され、大きな構造物に素早く穴を開けたり、部品を固定したりすることができ、再現性も優れています。しかし、これらのロボットは通常、柔軟性がなく、動かすこともできず、1 種類 (またはシリーズ) の航空機の組み立てにしか使用できません。科学者たちは、人間と協力して複雑な部品を加工できる「コボット」と呼ばれる小型ロボットを開発した。ドイツのフラウンホーファー研究所も、工場の床を自律的に移動して精密な航空機構造物を製造できる移動ロボットを開発しており、将来の自動化への道筋を示している。

10. AIの内側

自律性と人工知能は、航空力学や推進力と同様に航空にとって不可欠なものとなるでしょう。地上では、人々は機械学習を使用してデータから知識を抽出しますが、帯域幅をめぐる競争により、AI は地上を離れ、データセンターから、データを収集するセンサーと同じ場所に設置された航空機に移動する必要があります。エッジコンピューティング (チップ上の低電力スーパーコンピューター) と大規模なオンボードデータストレージも、自律飛行機能とミッション実行機能の向上を実現する重要な要素となります。

出典：内モンゴル航空科学技術研究所

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