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水上飛行機「シーグライダー」とは

【詳説】最先端の水上飛行機「シーグライダー」とは? ~Regent Craft、DARPAの最新技術を紹介

電動の「シーグライダー」は水上で離着陸できる水上飛行機の一種で、米国のスタートアップ「Regent Craft」が実用化をリードしています。

本記事では、既存の水上飛行機と比較してシーグライダーがどう進化していて、どのような用途で使われるか、といった基本情報を解説します。後半では、特許情報から読み解いたRegent Craftのコア技術に加え、米国国防総省の研究開発部門「DARPA」による水上飛行機の開発動向を紹介します。

※海上ではなく水中を潜水する探査機をシーグライダーと呼ぶ場合もありますが、本記事では水上飛行機の一種としてシーグライダーを取り上げます

Regent Craftの水上飛行機「シーグライダー」とは? ~機構、メリット、用途

従来の水上飛行機(水上機、Seaplane)の定義と仕組み

水上飛行機CL-415の外観(Wikipeiaの写真に赤字部を追記して作成)

水上飛行機CL-415の外観(Wikipediaの写真に赤字部を追記して作成)

 

まず、従来の水上飛行機(Seaplane、水上機とも呼ばれる)について簡単に説明します。

水上飛行機の定義は「水上で離着陸できる動力付きの航空機」です(Cambridge Dictionaryのseaplaneの項参照)。日本で良く知られた例として、ジブリ映画の『紅の豚』で登場した飛行機は水上飛行機の一種で、劇中でも海上で離着陸するシーンがあります。

現在でも利用されている水上飛行機として、カナダのCanadair社が開発した「CL-415」が知られています。上図のように、左右の翼にはプロペラとフロート(浮き)が搭載されており、プロペラは化石燃料を使ったエンジンで駆動します。用途として、森林火災などの消火活動や、災害救助、物資の運搬などが知られています。

ただ、水上飛行機はフロートなど水上に適した構造を持つぶん、飛行のエネルギー効率は低く、一般的な飛行機に比べると普及していません。そこをブレークスルーする技術として登場したのが、Regent Craftが開発したシーグライダーです。

Regent Craftが開発した電動シーグライダーの概要

電動シーグライダーの構造(Regent Craftの特許 US11420738B1 の図に追記して作成)

電動シーグライダーの構造(Regent Craftの特許 US11420738B1 の図に追記して作成)

 

Regent Craftの特許から読み解いたシーグライダーの構造を、上図に整理しました。外観は既存の水上飛行機に似ており、左右の翼にフロートが搭載されている点も同様です。

既存の水上飛行機との最も大きな違いは、左右の翼に搭載されたプロペラに「電動モーター」が使われている点です。また、プロペラの数が多く、翼の周囲を移動する空気のスピードを上げることができます。電動モーターは小型で構造もシンプルなので、このような設計を採用することが可能です。

機体の中央には「水中翼」と呼ばれるユニットが搭載されており、機体の安定化などの機能を持ちます(詳細は後半で解説)。

※電動モーターを多数搭載する設計は、「空飛ぶクルマ」と呼ばれるeVTOLでも使われています。以下の記事で詳しく解説しています。

【図解】空飛ぶクルマ「eVTOL」とは? ~ヘリコプターとの違いと現状の課題、デンソー・ハネウェルなどメーカーによる実用化の最前線

電動シーグライダーのメリットと具体的な用途

Regent Craftのホームページによると、同社のシーグライダーには以下のメリットがあります。

  • 最大時速は約290キロで、フェリーより6倍速く移動できる
  • 燃料を使わないため、温室効果ガスの排出を削減できる
  • 省電力で、エネルギー効率が高い。同サイズの電動飛行機と比べて約2倍の航続距離を実現(エネルギー効率が高い理由は後述)

上記の強みを生かし、Regent Craftは離島への旅行などの「旅客」や、郵便物の配送などの「物流」にシーグライダーを活用する計画を進めています。すでにJALやヤマトHDなどから500機を超える受注を獲得しており、2025年頃の実用化を目指しています。旅客機としては、12名の乗客を乗せることができるようです。

また、2023年3月のリリースによると、Regent Craftは米国の軍需・航空宇宙産業メーカーであるロッキード・マーティンからも出資を受けており、防衛などの用途でも普及が進みそうです。

シーグライダー関連の最新技術 ~Regent Craftの水中翼、DARPAの水上飛行機

水中翼を利用した飛行モードがRegent Craftの技術の特徴

Regent Craftのシーグライダーの飛行モード(同社の特許出願 US20220382300A1 の図に赤字部を追記して作成)

Regent Craftのシーグライダーの飛行モード(同社の特許出願 US20220382300A1 の図に赤字部を追記して作成)

 

続いて、Regent Craftのシーグライダーの飛行技術を解説します。同社のシーグライダーは上図に示したようにいくつかの飛行モードを使い分けています。以下、順に説明します。

① 水上で船体が浮遊したモード

  • 機体が水に浸かって浮かんだ状態。港で乗り降りする際などに利用
  • この状態からプロペラを回して加速し、次のモードに移行する

②水中翼モード

  • 機体の中央にある水中翼を水中に伸ばした状態
  • この状態でプロペラを加速し、機体を水上に持ち上げる
  • このモードがあることで、次の低空飛行モードにスムーズに移行できる
  • 減速して港に戻る際もこのモードを利用する

③低空飛行モード

  • 水中翼をしまい、さらに加速して海面から約1mの低空を飛行
  • 地面と機体の間を通る空気の流れで機体が持ちあがりやすくなる「地面効果」と呼ばれる現象により、プロペラの速度の割に高速で移動できる(プロペラの電力消費を削減できる)

Regent Craftの技術の特徴は、②の「水中翼モード」があることです。海が荒れていても、水中翼が水面と機体の距離を適度に保つ役割を果たし、安定した飛行が可能です。離島などに旅行する際は、「海が荒れていて船が欠航するトラブル」が頻繁に起こりますが、Regent Craftの水中翼はこの課題を解決しています。

また、③の低空飛行モードでは、地面効果を利用することで通常の航空機よりもエネルギー効率の高い飛行が可能です。シーグライダーが他の電動航空機よりもエネルギー効率が高い理由がここにあります。

地面効果はこれまでの水上飛行機でも利用されており、新しい技術ではありませんが、電動モーターや水中翼など新しい技術との組み合わせにより、大きな付加価値を生み出しています。

DARPAの水上飛行機「リバティ・リフター」

DARPAののリバティ・リフターのイメージ(出典:DARPAホームページ)

DARPAののリバティ・リフターのイメージ(出典:DARPAホームページ

 

Regent Craft以外の企業や研究機関も、新たな水上飛行機の開発を開始しています。

アメリカ国防総省の研究機関であるDARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)の「リバティ・リフター(Liberty Lifter)」は、2022年に始まった水上飛行機の開発プロジェクトです。開発予定の水上飛行機は、上図のように、戦車を搭載することもできる巨大な機体をもっています。先述の「地面効果」を利用することで、高速かつ低コストな海上輸送の実現を目指しています。

2023年2月のリリースによると、DARPAはリバティ・リフターの開発に2つのチームを選出しています。1つ目はエネルギー・防衛などの事業を手がける米国企業のGeneral Atomicsのチームで、胴体部分が2つある幅の広い機体を検討しています。2つ目はボーイングの研究子会社であるAurora Flight Sciencesのチームで、胴体が1つの一般的な水上飛行機に近い機体を検討しています。2024年半ばから詳細な設計とデモンストレーションが行われる予定です。

Regent Craftのシーグライダーが「12人乗り」なのに対し、リバティー・リフターは「100トン以上の重量物」を輸送できる巨大な水上飛行機で、サイズは全く違います。ただ、地面効果を利用して効率的に輸送する点は共通しており、いずれも海上輸送のプロセスを革新する存在になりそうです。

水上飛行機「シーグライダー」が拡げる電動モビリティの未来

以上、水上飛行機の最前線として、Regent Craftのシーグライダーの仕組みを中心に解説しました。「飛行機を使った海上輸送」はあまり知られていないので、まだ参入している企業は少数ですが、「実は高効率かつ高速な輸送手段」として今後注目が集まりそうです。

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畑田 康司

畑田康司

TechnoProducer株式会社シニアリサーチャー
大阪大学大学院工学研究科 招へい教員
半導体装置の設備エンジニアとして台湾駐在、米国企業との共同開発などを経験した後、スタートアップでの事業開発を経て現職。個人発明家として「未解決の社会課題を解決する発明」を創出し、実用化・事業化する活動にも取り組んでおり、企業のアイデアコンテストでの受賞経験あり。その経験を会社の仕事にも活かし、「起業家向け発明塾」では起業に向けた発明の創出と実用化・事業化を支援している。

あらゆる業界の企業や新技術を徹底的に掘り下げたレポートの作成に定評があり、「テーマ別 深掘りコラム」と「イノベーション四季報」の執筆を担当。分野を問わずに使える発明塾の手法を駆使し、一例として以下のテーマで複数のレポートを出している。
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