電動航空機
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ピピストレル・ヴェリス・エレクトロ(2020年)

電動航空機(Electric aircraft)とは動力に電動機を使用する航空機のこと[1]。電気飛行機[2]、電動推進[3]、電気推進、電気式とも。

1970年頃から開発が活発化し[4]、無人・有人の機体が製作されている。

電動飛行船での有人飛行は19世紀にさかのぼり、テザーヘリコプターの場合は1917年にさかのぼる。電動模型航空機は、少なくとも1970年代から飛行している。

実用では無人航空機(UAV)が先行し、航空写真、監視、通信、宅配など様々な用途に利用されるようになってきた。

電気飛行機による有人フリーフライトは1973年のブルディッチカ HB-3(英語版)が最初で、現在も有人電気飛行機の多くは実験的な試作機である。2015年から2016年にかけて、ソーラーインパルス2が太陽光発電による地球1周を達成。eVTOL機またはパーソナルエアビークルは、アーバン・エア・モビリティのために検討されている。電気民間旅客機は運用コストを下げる可能性がある[5]:1?7。
概要

航空機としての特性はプロペラ機のエンジンと燃料を電動機と電源に交換したものであり、機体設計ほぼそのままであるため、既存の航空機を改造する例が多い。現在では電動機の出力と電池の重量問題から実験機はTecnam P2006Tのような軽量な機体やモーターグライダー[6]などが利用されている。エアバスはプロペラではなくダクテッドファンを使用するAirbus E-Fanを開発した。固定翼機だけでなくヘリコプター超軽量動力機も製作されている。

電源はバッテリー太陽電池燃料電池などが使われる[7]。特に太陽電池を使うものはソーラープレーンと呼ばれる。
利点

内燃機関に由来する音や振動が無いため、周囲への騒音や機内の振動が少ない。

燃料系統や油圧系統がないため軽量化されメンテナンスも簡素化される。

プロペラをエアブレーキとして利用し電力回生が可能となる[6]

電池式であれば飛行場まで燃料を運搬する必要がなくなるためコストが抑えられる。また比較的可燃性が低い場合が多く、その場合火災のリスクが減る。

ソーラーパネルを設置することで、長時間日光を当てるだけで再度運行可能になる。

欠点

推進方式はプロペラ、
ダクテッドファンサイクロローターなど速度に制限がある方式しか選べない。

大容量、高出力の電池が高価。

電池は消耗しても重量が変わらずデッドウェイトとなるため、現状では内燃機関よりも航続距離は短い。

油圧を確保する場合は専用の電動ポンプを搭載する必要があり重量や電力的に不利となる[8]

この特性に合わせ、飛行場から離れない練習機[9]やスポーツ機[10]、近距離用の有人ドローンへの採用が検討されている。

2020年現在国際民間航空機関では電動航空機の操縦や整備資格について明確に定めておらず、飛行前に航空当局へ実験飛行として申請している。なおモーターグライダーや超軽量動力機は動力について定めがないため、電池を電源とするプロペラ式が普及している。

小型無人航空機の推進器として、イオンクラフトを利用する研究が行われている[11]

推進力の他にヘリコプターのテールローターを電動ファンに置き換える構想もある[12]
ギャラリー

エレクトラビア(英語版)が開発した単座の電動飛行機コロンバン Cri-Cri(英語版)

単座の電動ヘリコプターソリューションF /クレティエン・ヘリコプター(英語版)

エアバスEファン(英語版)

電動機を搭載した超軽量動力機

電源
電池

二次電池に蓄えた電気を使用する。プロペラエアブレーキにすることで電力回生も可能である。

電気二重層コンデンサは電力量が少ないため主電源には不適格であるが、高出力が必要な離陸時にブーストとして使う案もある。

NASAでは技術実験"LEAR Tech"のためTecnam P2006Tを母体とし、主翼に18基の電動機を搭載したNASA X-57 マクスウェルを製作した[13]

電池は放電後に死重になってしまうのが欠点である。また重量エネルギー密度がガソリンは12,000wh/kgに対し現状のリチウムイオン二次電池は100?243wh/kgと著しく低く、充放電の繰り返しにより劣化する問題もある。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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