皆さんこんにちは！
電動ダクトファンを推進装置として使用する航空機の開発を行っているアメリカの
ウイスパーエアロが、なんと100人乗りの航空機を発表したのです。
100席電動「ジェットライナー」
100席のジェットライナー（クレジット：ウイスパーエアロ）
今週のオハイオ・エア・モビリティ・シンポジウム（3月4日～5日）で、ウィスパ
ー・エアロの最高経営責任者（CEO）マーク・ムーア氏は、同社が「ウィスパー・
ジェットライナー」と呼ぶ100席の民間航空機コンセプトのビジョンを明らかにし、
聴衆を喜ばせたとプレスリリースが報じました。
ムーア氏は、マッキンゼー・センター・フォー・フューチャー・モビリティの共同
リーダーであるロビン・リーデル氏と「AAMの進捗状況に関する展望：炉端での雑談」
というタイトルでパネルディスカッションを行いながら、このコンセプトはウィスパ
ー社の超低ノイズ電気ダクトファンの大型バージョンを利用していると説明しました。
翼と一体化して上面吹きを実現下大型航空機です。
彼は、推進システムが翼の翼形部に直接埋め込まれ、翼の前縁全体に分散されているた
め、この統合を「ジェットフォイル」と呼びました。
リリースには「最終的に、ウィスパーはこれを、自社の推進システムが中核となる航
空市場全体で二酸化炭素排出量の大幅な削減を達成できる北極星とみなしている」と
述べています。
さらに、「ジェット旅客機のコンセプトは、空気力学を改善し、すべての飛行段階で
の騒音を低減し、離着陸フィールド長を 3000 フィート未満に短くするために、外側
の水平尾翼構成を活用しています。翼の前縁に沿ったウィスパーの電動ダクテッド
ファンの統合」航空機の翼面荷重を 20% 以上増加させ、巡航高速揚抗比を 17.5 か
ら 22 に増加させます。
「これによりエネルギー使用量が削減され、ひいては直接的な運転コストが削減され、
同時に乗客の乗り心地も向上します。ウィスパー社は、9人乗りのウィスパージェッ
トコンセプトのような短期的な地域航空モビリティコンセプトに関する研究から得た
教訓を活用し、より大型の航空機に直接適用できる洞察を生み出しています。」
これらの革新により、ウイスパーは、今日のギア付きターボファンの 1.4 とは対照的
に、ファン圧力比を 1.2 に近づけて航空機全体の T/W を 27% 維持することができ
ます。この圧力比の低下により、全体的な推進効率が向上し、地域航空機はエネルギ
ーとして 804 Wh/kg のバッテリー (セルレベル、前年比 3.6% 改善を想定した
2050 年の予測) と予備の 4 MW シリーズ ハイブリッドを組み合わせて運用できるよ
うになります。バッテリー電気航続距離は、FAA 計器飛行規則のミッションを満たし
ながら、最大 1,269 マイルです。
一例として、ウィスパーの推進システムをフル稼働させてジェット旅客機で 700 マイ
ル飛行すると、現在飛行している同様のサイズの航空機と比較して、1 フライトあたり
9,100 kg、つまり 10 トン近くの CO2 を節約できます。
バッテリーの再充電には、14 MW の充電器を使用した場合に 45 分かかります。これ
は、今日の同様のサイズの航空機の一般的な所要時間です。それでいて、充電および
放電速度はわずか 0.7C なので、バッテリのサイクル寿命が長くなります。
一般的な 500 マイルの旅行のエネルギーコストは、ウィスパー ジェットライナーの
場合は 733 米ドル (@USD07 kWhr の産業用電気料金) であるのに対し、同等サイズ
の現行の民間航空機 (例: エアバスA320) の場合は 2,100 米ドル (@USD2.00/ガロン
の日本国内の航空機ベースの燃料価格) です。
ジェットライナーのコンセプトは、中規模都市の地方空港を活性化するために、典型的
な米国国内の距離で必要な航続距離を満たすことができます。これにより、混雑した主
要ハブからの航空旅行が分散され、長距離旅行よりも頻繁に発生する短距離旅行に大き
な利便性と選択肢が提供されます。
また、ジェット旅客機のフライト全体でのより静かで効率的な推進により、乗客のエク
スペリエンスと地域社会への親しみやすさがさらに向上します。ウィスパーの推進力の
向上により、飛行のあらゆる段階で騒音が低減されるため、機内の騒音が減少し、近隣
への騒音の影響が軽減され、航空会社が利用できる空港の数がさらに増加します。この
ような飛行により、将来のジェット旅客機は夜間でも運航でき、より速く、より手頃な
価格の貨物輸送が可能になります。
リリースでは続けて、騒音の劇的な減少により、パレットに積まれた座席を交換する
カセットを介した15分間のクイックチェンジ機能を備えたインターモーダル胴体コンセ
プトなど、日中は旅客業務を実行し、夜間は貨物業務を実行するためのインターモーダ
ル胴体コンセプトなど、長年求められていた機能が可能になります。このような機能
により、航空機の毎日の使用率が向上し、より長い運航時間にわたって固定費の償却を
改善することが可能になります。電気自動車は運用コストの削減に優れているため、
これらのアプローチを組み合わせると非常に相乗効果が得られます。
ウィスパー ジェットライナー航空機コンセプトは、外側水平尾翼構成と、上面吹き付け翼に統合された 22 個の電動ダクテッド ファンを特徴としています。（画像：ウィスパーエアロ）
超静音地域飛行機「ウィスパー・ジェット」
「ウィスパー・ジェット」コンセプト
新しい超静音で高効率の推進システムを使用する Whisper Jet 航空機コンセプトを発表しました。（画像：ウィスパーエアロ）
ウイスパーエアロ は、同社の次世代の超静音推進システムを利用した ウイスパー
ジェットとして知られる新しい航空機コンセプトを昨年発表しました。テネシー州に
本拠を置く新興企業は、2 年以上にわたり、市場で最も静かで最も効率的な推進シス
テムになると主張するものの開発を続けてきました。
ウィスパー社は、その推進システムが特殊なタイプの電動ダクトファンを使用してい
ることを明らかにしましたが、同社はダクトファンが他のどのファンよりも静かで
効率的であるかを正確に明らかにする準備がまだできていませんでした。
電動ダクトファンの 秘密
ダクトファンは航空機推進システムにとって新しい概念ではありません。実際、
これらはすでに多くの大型飛行機のターボファン エンジンで使用されており、
Lilium や Volocopter などの一部の eVTOL 航空機開発者は、電動ダクト ファンを
設計に組み込んでいます。ウィスパー社は「騒音と効率の点でほぼ絶対最適を達成
するために」ダクテッドファンのコンセプトを再設計したのです。
これを実現するために、ウイスパーエアロはブレード数が非常に多く、先端速度が
低いダクテッド ファンを設計しました。十分に高い速度で回転すると、ブレードの
通過周波数が超音波範囲になります。ファンブレードの数とローターの回転周波数
を乗算して計算されるブレード通過周波数は、ファンとプロペラによって発生する
騒音のほとんどの原因となります。それらの音を超音波領域に押し込むことにより、
ブレードの回転によって生成される音は人間の耳にはほとんど聞こえず、その多くは
大気によって減衰されます。
一般に、より高い回転速度 (rpm で測定) で回転するファンは、ブレードの先端速度
が高くなる傾向があり、先端速度が高くなると、より広い周波数範囲でより多くの空
気力学的ノイズが発生します。ウィスパーはブレードの長さを短くすることで、高い
回転数と低いチップを実現することに成功しました。対照的に、プロペラから発生す
る騒音を低減しようとするeVTOL航空機の開発者は、一般的に先端速度を低下させる
ことによってそれを行っており、それが電気モーターの性能を妨げる原因となってい
ます。
Whisper Aero の電動ダクテッドファンの側面断面図。（画像：ウィスパーエアロ）
ダクテッドファンのブレードの数を増やすために、ウィスパーはブレードを薄くする
必要があり、必然的に剛性が低くなります。ウィスパー社によると、薄いブレードを
強化するために、ウィスパー社のダクテッドファンブレードは自転車の車輪のスポー
クと同様に外側のシュラウドに張られているという。このシュラウドを追加すると、
ブレード先端とダクトの間の隙間もなくなります。従来のダクトファンでは、その小
さな隙間が騒音の原因となり、全体の効率が低下します。
ウイスパーエアロのダクテッド ファン設計は航空機に動力を供給することができます
が、この技術の潜在的な用途は航空分野をはるかに超えています。ウイスパーエアロ
によりますと、この設計は配送用ドローン、リーフブロワー、バスルームの扇風機、
送風乾燥機など、他のさまざまな用途に拡張できるとのことですウイスパーエアロの
基本的なエンジニアリング原理を使用すると、空気を動かすほぼすべての種類のデバ
イスをより静かで効率的にすることができます。
ウィスパージェット
Whisper Jet は、航空機の固定翼の「ジェットフォイル」に組み込まれた 22 個の Whisper 独自の電動ダクテッド ファンを備えています。（画像：ウィスパーエアロ）
ウィスパージェットコンセプトは、同社独自の電動ダクトファンを利用した航空機設計
の最初の例です。外側水平尾翼構成が特徴で、50 フィート (15 メートル) の固定翼の
前縁に 22 個のダクテッド ファンが組み込まれています。この設計は、Lilium Jet
eVTOL 航空機のダクテッド ファン アレイに似ていますが、Liliumのダクテッドファン
は翼の前縁ではなく後縁に配置されています。
「この代替的な最先端の統合は、特に小型でありながら効率的な電動ダクテッドファン
の分散アレイによる揚力増強の実現に有望である」とウイスパーエアロのエンジニアは
発行されたホワイトペーパーの1つに書いています。著者らは、この機能は「[NASA]
のX-57構成と同様の高揚力性能を提供する可能性を示していますが、最先端のプロペラ
統合によってもたらされる途切れ途切れの揚力分布を生じることなく、きれいな空気の
シートを通してそれを実現できる」と付け加えています。
NASAの全電動X-57「モディフィケーションII」は、2023年末までに最初と最後の飛行を行う可能性がある。(写真:Carla Thomas/NASA)
ウィスパー社によると、ウィスパージェットはハイブリッド電気パワートレインを
使用し、最大500マイル（800キロメートル）の地方便で9人の乗客と1人のパイロ
ットを乗せることができるという。あるいは、完全電気パワートレインを使用して、
約 200 マイル (320 キロメートル) の短い航続距離を実現することもできます。
推進システムの設計を検証するために、ウィスパー社は、同社の電動ダクトファン
のさまざまなプロトタイプを搭載した 5 台の異なるドローンを使用して、大規模な
飛行テストキャンペーンを実施しました。そのテストのほとんどは、重さ55ポンド
（25キログラム）の実証用ドローンで行われたが、ウィスパーによると、高度約
200フィートで上空を飛んでいるときには音は聞こえないという。
ウィスパー社は複数の技術デモンストレーターを開発し、ウィスパージェットの白
紙の設計を作り上げたが、実際に自社航空機を製造する計画はないと同社は述べて
います。むしろ、同社は、ウィスパージェットのコンセプトが、同社の推進システム
を新しい航空機設計、特に地域航空モビリティを目的とした航空機設計に統合したい
と考えている航空機設計者の注目を集めるようになることを期待しているのです。
まとめ
VTOLエアタクシーとアーバンエアモビリティ（UAM）は近年、大幅に多くの注目と
金融投資を集めていますが、地域エアモビリティにはそれ以上ではないにせよ、同様
に大きな市場潜在力があり、短期的にはより実現可能性が高まる可能性さえあります。
世界的な経営コンサルタント会社のマッキンゼー・アンド・カンパニーのアナリスト
らによると、新しい電気や水素を燃料とする航空機などの技術進歩により、間もなく
地域航空便の経済性がさらに高まるだろうということです。UAM には、密集した都
市部での運航をサポートするための新しいインフラが必要ですが、地域航空機は、
現在すでに存在する数千の小規模で十分に活用されていない空港を利用できます。
ウィスパー社は、同社が開発中の電動ダクトファンは、現在航空便が行き届いていな
い地域、特に航空による騒音公害が地元住民の懸念となっている地域で静かで低コスト
の飛行を可能にすることで、地域のエアモビリティ市場の開拓に役立つ可能性があると
述べています。
「静かでなければならず、経済的でなければなりません。すべては推進力から始まり
ます」とヴィラ氏は、マッキンゼー・アンド・カンパニーが主催した地域航空モビリ
ティに関する最近のメディアブリーフィングで語っています。「航空業界における最
大の変化は推進力から始まります」と彼は付け加えました。
ウィスパージェットのような次世代リージョナル航空機による地域便の場合、乗客1人
当たりの料金は1マイルあたり約0.69ドルとなる予定。対照的に、出張での車の運転
に対する米国連邦政府の償還率は 1 マイルあたり約 0.66 ドルです。1 マイルあたり
わずか数セントの追加料金で、乗客はほんの少しの時間で目的地に到着できます。
また、騒音が少ないために空港周辺住民の理解も得ることができれば、24時間運用
ができ効率の良い運用が可能となります。
それでは今日はこの辺で・・・
またお会いできる日を楽しみにしています。
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