なぜ飛行機ではまだ出来ない？完全自動操縦の致命的欠点と歴史を解説【ゆっくり解説】【航空工学】

よ霊夢何見ているんだあ魔理沙今アメリカ の自動運転タクシーのニュース記事を見て いたのよまだ一部とはいえ本当に完全自動 運転の旅客輸送が実現しているなんて日本 にいると信じられないわそうだな日本は その分野で言えば少し遅れているだろう から実感がないよなでも私を持ったんだ けど飛行機なんかは今でもすでにほとんど 自動操縦になっていたりするじゃないだ から自動操縦にしてコクピットをなくして 最前列にファーストクラスを作ったら 流行りそうじゃない 魔理沙はどう思う確かに 霊夢の言うようなアイディアができたら 理想だな実際に現在多くの航空機メーカー が完全自動操縦の航空技術を研究開発して いるんだでもなんで昔から自動操縦がある 航空分野で 完全自動化がまだできないのよしそれ じゃあ今回は 航空機の自動化の歴史と問題点を解説して いくぜお願いするわこのチャンネルでは 航空機技術に関する仕組み構造などを解説 していくから良かったらチャンネル登録で 応援してもらえると嬉しいんだぜ そもそも 航空機が自動化されたのはいつ頃の話なの 航空機で最初にオートパイロット機能を 開発したのは1912年のアメリカの スペリー車だとされているスペリーは 1910年に船舶用のジャイロス スタビライザーやジャイロコンパスを製造 するために誕生した会社だが 航空機用レーダーなどの開発も手掛けてい たんだ 1930年代にはこのスペリーのオート パイロットシステムを搭載した ロッキードベガ5Cが世界一周飛行を達成 しその実用性を証明したんだぜそうなのね 私はてっきり 航空機の電子システムが発達していった 70年代あたりに初めて作られたのかと 思っていたからそんなに昔からあるなんて びっくりだわすごいよなその後第二次大戦 中にはアメリカがB17やB29などの 爆撃機にオートパイロットシステムを採用 したこれらは飛行制御だけでなく照準器と 連動しておりより正確な爆撃を可能にした そうだ 民間機で現在のオートパイロット機能に 近いシステムを始めて採用しのは ロッキードのL1011トライスターだと 言われているトライスターでは 完成後方装置や地上の航空支援設備から 機体の正確な位置を取得し 離陸直後から着陸までを全て自動操縦 できるようにしたんだ前に動画に出てきた トライスターねトライスターが登場したの はいつ頃だっけ70年代前半だなだから 70年代の時点ではすでに 民間の旅客機も離陸直後から着陸まで自動 操縦でコントロールできる技術がすでに あったんだそう考えると自動車の自動運転 なんかに比べてかなり進んでいたわよね ああそして1980年代になるとオート パイロットや後方ケーキ insGPSなどが一元化された飛行管理 システムFMSが登場これにより目的地 までの最適な飛行コースの計算や飛行姿勢 速度 航路などを計算し安定して最適な飛行を 行えるようなオートパイロットシステムが 確立されていったんだこの辺りから 民間の旅客機でもオートパイロットを搭載 した航空機がかなり普及してといった感じ だななるほどねそれで今は私たちが飛行機 に乗っている多くの時間は自動操縦なのよ ねそうだぜ基本的に離陸と着陸以外は自動 操縦だなさっきトライスターの話で着陸 まで自動操縦が可能って言っていたけど そこは今もパイロットが操縦しているのね いや使う時と使わない時があるんだぜどう いうこと着陸時の自動操縦ではilsと いう誘導電波を利用するシステムを使用 するしかしこれは空港側からilsの電波 を発する必要があるためそのシステムを 完備している空港や滑走路でしか使えない んだそういうことね ilsは大きめの国際空港なんかでは だいたいあるが小さな地方空港には配備さ れていないことも多いだから ilsで着陸できる空港では自動操縦を 利用するがそうでない場合は手動になるん だぜこのシステムがあるおかげで 視界が悪く滑走路が見えない中でも安全に 着陸できるようになったんだ 是非全ての空港に配備してほしいわね じゃあ 離陸の自動操縦が未だに実現ししていない のはなんでなの 離陸は飛行中や着陸に比べ自動操縦で対応 しきれない要素が多いからだぜ対応しきれ ない点あー離陸時は空港に多くの航空機が いたり空港設備が隣接していたりするだろ 例えばだがもしかしたら離陸の滑走を始め た後に別の航空機が何かの間違いで滑走路 に侵入してくるかもしれないし 滑走路上で小さい遺物を見つけるかもしれ ないもしかしたら滑走中に機体の異常を 感じるかもしれないしな 航空機ではV1と呼ばれる離陸決心速度を 超えると 離陸を中止することができないが 離陸に向けた滑走を始めてからこの速度に 達するまではわずかな時間だそんな中で 離陸を中止するかそのまま離陸した方が 安全か判断するには周囲の状況や燃料搭載 量乗客数天候 離陸を中止しようとしている理由などに よって変わってくるからシステムに判断さ せるのが難しいんだそのため 離陸操作自体を自動化することは簡単だが 実際の運用では基本的にフライト マニュアルの自動操縦システムの使用を 禁止されているんだ現代の航空機には オートスロットルなど 離陸時の補助になるシステムを搭載されて いる機体も多いがこれらも原則的に使う ことができないなるほど 複雑な要素がたくさん絡む状況では人間の 経験や感覚が機械を上回るということね ああそういうことだなだから 航空機でも 離陸から着陸までを全て自動操縦で行う ことは 技術的には可能なんだ自動操縦による運用 が進まない問題点としてはさっき話した 離陸時の問題のほかにもいくつかある 例えば一部自動化されている現在の着陸の 運用でも横風が強い場合はオート パイロットを使ってはいけないこれは おそらく強い突風が吹いた時などの急激な 姿勢変化に自動操縦では対応しきれない からだろうまた空港周辺の空域が混雑して いる状況下では 頻繁に行動を変える場合があるがオート パイロットではこういった臨機応変な対応 にまだ信頼性の問題があるみたいださらに この必要なシステムは事前に想定される トラブルやデータ入力に基づいた操作は 正確にこなすことができるが 突発的な緊急事態には弱いそういった時に はやはりパイロットが判断を下し 操作を行った方が安全なんだそう考えると 確かに航空機の完全自動化は難しそうね ただ 冒頭にも話したように様々な航空機 メーカーなどが完全な自動化を実現する ため 研究開発を続けているんだここからは そんな計画を少し紹介していくぜ まず紹介するのはブラジルの航空機 メーカーエンブラエルが2022年の ビジネス航空機ショーナショナルビジネス アビエーション2022で発表した未来の ビジネスコンセプト記だエンブラエルは 小型機やビジネス機の分野で実績がある 旅客機市場で世界3位を誇るメーカーだぜ そんなエンブラエルがこの航空ショーで 期待最前列のコクピットを廃止した コンセプト機を公開して話題になったんだ 戦闘部分も客席になるって事すごい贅沢ね あくまでコンセプトでエンブラエルはこの 機体の開発計画や詳しい仕様を公表してい ないが 将来のビジネスジェットの姿としてこれを 公開していることから 完全自動操縦技術の実用化を目指した動き をとっていると見ていいだろう実際に エンブラエルは近年 航空機の完全自動運用を目指す自律飛行 システムの実験飛行を行っているし 将来的にこれらの技術を生かした機体が出 てくる確率は高いんだぜこのタイミングで コンセプト機を公開するってことは現段階 で自信があるのかもしれないわねああそう だな次に紹介するのはアメリカ カリフォルニアのスタートアップ企業 Xウイングが取り組んでいる 完全自律飛行の貨物機計画だ Xウイングは 需要の高まる航空貨物輸送の分野に目を つけ 既存の航空機と連携する自立飛行システム を開発しているんだ Xウイングは実際にセスナの小型機に自社 システムを連携させ自律飛行実験を成功さ せている 航空機を1から作るのではなくソフトを 作っているのねあーXウイングは実用化に 向けた大きな障壁であるFAAからの承認 を取得するため運用するのはあくまで既存 の航空機とし使用の変更が最小限になる ような形を取ったんださらにFAAからの 認可取得のためテキサス州の小さな貨物 航空会社を買収し 認可取得に向けたノウハウを蓄積している といい自律飛行技術の実用化に意欲を見せ ているそれは賢いやり方ね Xウイングによれば2025年には世界で 3万人以上のパイロットが不足するだろう としており自立飛行の技術は将来一般的に なるだろうと考えているみたいだな Xウイングのシステムは一度既存の機体に 組み込めばあとは指導する時だけ地上の 管制官に監督を求めその後は完全な自律 飛行が可能だ 貨物輸送のコストを20から30% 削減でき同時にパイロット不足の解消にも つながると見ているんだ確かにこれが成功 したら航空業界にとって革命ねそしてもう 一つあのボーイングも自立飛行技術の開発 を進めている2019年には自律飛行の空 飛ぶ車の飛行テストを成功させているし 自律航空機が飛べるようなインフラ整備に も積極的だボーイングほどの会社がそこに 積極的になってくれるのは心強いわね ボーイングは将来的にこのような小型航空 機が車くらい手軽な移動手段として 行き交う未来を予測していてこれらの飛行 テストはその布石になると見ているん だろうな 昭和や平成の時代に描かれていたSFの 世界みたいに空飛ぶ車が街を行き交うよう になるの 少なくともボーイングはそれを目指して いるみたいだなまあ実現までには10年 20年じゃ効かない年月がかかるだろうが 小型航空機が車のように行き交う街並みも 見てみたい気がするなそうねボーイングに は頑張ってほしいわ 今回は航空機の自動操縦技術や今後の 見通しについて解説したぜ最後はとても 壮大な内容だったわねああただ自立飛行の 運用が実現したとしても最初はXウイング が進めているような小型貨物機への システム搭載などが現実的なところだろう なそこから徐々に広がって 便利になるといいわねああ安全性の確保も 忘れちゃいけないが 技術革新でなんとかして欲しいんだぜ今後 の動向に注目ねこの動画を面白いと思って くれたらチャンネル登録や高評価をして くれると嬉しいわそれではご視聴 ありがとうございました