わが国における超音速輸送機実用化検討について

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うたろういざわ
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1 資料 2-2 わが国における超音速輸送機実用化検討について平成 21 年 8 月 6 日 ( 財 ) 日本航空機開発協会 1

2 1. 財団法人日本航空機開発協会の概要昭和 48 の設立以降現在までボーイング社との国際共同開発の日本側中核として機体メーカーを取りまとめ 767 および 777 開発事業を成功させ平成 16 年より 787 開発事業を開始したこの他に民間輸送機の市場調査を継続して行うとともに小型民間輸送機 (YSX) 超高速輸送機実用化 (HSTP) 開発調査について機体メーカーの行う要素研究を取りまとめ機体統合検討を行っている 2

3 2. 航空輸送の市場予測 JADC での世界の航空旅客輸送量の予測によると 2009 年は経済不況で減少するがその後回復し 20 年後には現在の 2.5 倍となる航空旅客輸送量の増加に伴い運航機数も一時的な調整があるものの 20 年後には現在の 2.1 倍になり新規需要は全体で約 26,000 機と予測される有償旅客キロ (10 億人キロ ) 年 1873 実績年平均伸び率 (%) 北米欧州アジア / 太平洋その他 (CIS 含む ) 世界合計世界の航空旅客予測 2008 年 ( シェア ) (15%) 1130 (25%) 1292 (28%) 1441 (31%) 予測 2.5 倍 2028 年 ( シェア ) 世界合計その他 (CIS 含む ) 2158 (19%) アジア / 太平洋 3477 (30%) 欧州 2911 (25%) 北米 2885 (25%) 機数新規需要 7168 既存機 2643 地域別ジェット機運航機数および需要予測合計運航機数 2008 年末 : 15,893 機 2028 年末 :: 33,457 機年需要機数 : 26,335 機北米欧州アジア / 太平洋その他の地域倍 3

4 3. 超音速輸送機連絡協議会について超音速輸送機については国際的にも研究開発が行われているが我が国でも実用化に向けて関係機関が様々な取り組みを進めているところであり超音速輸送機の分野において我が国の立場を確立するためには各関係機関が一丸となって相乗効果を発揮しつつ各事業を推進する必要があるこのため超音速輸送機実用化連絡協議会を設け平成 20 年 1 月 31 日に官民を含め我が国の関係機関が一同に会し役割分担連携方法等について協議した参加機関等 ( 財 ) 日本航空機開発協会 (JADC) ( 財 ) 日本航空機エンジン協会 (JAEC) ( 社 ) 日本航空宇宙工業会 (SJAC) 超音速輸送機用推進システム技術研究組合 (ESPR) 宇宙航空研究開発機構 (JAXA) ( オブザーバー ) エアライン大学有識者 ( 官庁オブザーバー ) 経済産業省文部科学省国土交通省超音速輸送機研究開発における基本的な役割分担連絡協議会の参加各機関においては以下のような役割分担を基本としつつ有機的に連携しながらそれぞれの事業を進めるものとすることを確認した我が国として念頭に置く機体の検討 JADC ( 需要予測設計要求条件の検討を含む ) 実用化に必要な要素技術統合化技術の研究開発 JADC JAEC ESPR ( 基礎的研究基盤的研究開発を含む ) 基礎的研究基盤的研究開発 JAXA - 静粛超音速研究機の開発飛行実験技術研究 ( ソニックブーム低減空港騒音低減低抵抗化軽量化 ) 4

5 体規模(座席数プロペラ機機4.1 超音速輸送機研究開発の必要性これまでジェット旅客機は大型化と長距離化により主として経済性を向上させてきたしかし A380 という 800 人乗りの超大型機が誕生し大型化はほぼ上限に達している航続距離も 16,000km を超える機種も現れ飛行時間は 18 時間を超え乗客の疲労度も大きくなるため今後は航空機本来の高速性を飛躍的に向上させることにより利便性の向上が望まれるコンコルドが開発されたものの経済性と騒音の点で実用化にはほど遠い 16 機の生産で終わった次世代超音速機研究が 1990 年代に世界各国で行われたがマッハ 2~2.4 で経済性と騒音基準をクリアするには更に研究期間が必要とされ中止された今後は現実的でより実現性の高いマッハ 0.9~2 の超高速輸送機の研究開発が必要高マッハ数大型超音速機 300 )大型化ジェット機亜音速超大型ジェット機大型化長距離化高速化今後の方向超高速化超高速機飛行速度 ( マッハ数 ) 5

6 港騒音基準1.3 倍程度を目標空4.2 超高速輸送機の要求性能 1 適合すべき要求現在の成熟した亜音速ジェット輸送機と共存し得る超音速輸送機を実現するには安全性は勿論のことコンコルドが為し得なかった経済性と環境適合性を満足する必要がある環境性 : SST 用の環境基準は2013 年を目処に制定しようとしているが亜音速機と同等レベルと思われる超音速輸送機の騒音運航費低減必要量エンジンの低騒音化低エミッション化コンコルド軽量な騒音低減用エジェクター実用化機体エンジンの軽量化機体の低抵抗化 20dB 以上の騒音低減必要経済性 : 運賃は従来機の3 割増し以下に抑える ICAO 騒音基準 Chapter 4? 次世代 SST 現状平均運賃のエンジンの低燃費化機体エンジンの低コスト化機体エンジンの軽量化機体の低抵抗化亜音速機並み平均運賃倍率 6

7 4.2 超高速輸送機の要求性能 ( つづき ) 2 巡航速度の選定巡航速度にマッハ 1.6 を選定マッハ 1.6 で軽量化低コスト化マッハ 2.2 に比べ空力加熱による機体表面温度低下により通常の高強度で低コストな複合材料やアルミ合金が使用可能軽量化低コスト化の可能性が高まり機体の経済性が向上する機体表面温度 ( ) M1.6 アルミエポキシ使用可能 M 巡航速度 ( マッハ数 ) 亜音速機 (M0.85)=1 往復 / 日飛行時間マッハ 1.6 でも十分な飛行時間の短縮マッハ 1.6 ではマッハ 2.2 より飛行時間が長くなるがそれでも亜音速機に比べ最大 45% の飛行時間短縮が可能ニューヨーク - パリ等の大西洋線では 1 日 2 往復が可能であり東京 -NY でも 1 日 1 往復が可能となり亜音速機より運航生産性が大きく向上する % -60% M0.85 亜音速機 M0.98 超高速機ニューヨーク - パリ間の飛行スケジュール巡航速度 ( マッハ数 ) PAR PAR NYC NYC マッハ 1.6 M1.6 超音速機 M2.2 超音速機ロス- 東京 (4,761nm) NY-パリ (3,247nm) 超高速機 (M1.6)=2 往復 / 日 1 機で 2 機分の運航可能 PAR PAR 7

8 4.2 超高速輸送機の要求性能 ( つづき ) 3 エアラインの意見調査結果 SST 全般 : 速度 : 航続距離 : 座席数 : 運賃 : 環境性 : 居住性 : 経済性さえ良ければ利便性から将来性があるマッハ1.6で良い 1 機で亜音速機の2 機分の運航ができ効率的 6,000nm(11,120km) 程度を直行便可能な航続距離が必要 100~300 席が適当平均運賃の30% アップ程度以内なら乗客は速度向上を選択するだろう騒音排ガス等の規制値を満足することビジネスクラスを中心とするべきエコノミークラスは不要プレミアムエコノミーなら有り得る 5 時間程度以上の飛行ではビジネスクラスにフラットシートが必要 8

9 4.2 超高速輸送機の要求性能 ( つづき ) 4 航続性能の選定航続距離も超音速機のメリットを活かすため出来るだけ長い方が望ましいが機体サイズ重量運航費の増加を招く 6,000nm であれば代表 86 路線中 81 路線輸送量 (RPK) の 93% をカバー可能東京 - ニューヨーク直行を含め東京から欧州北米のほとんどに運航できる 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 東京から欧州北米のほとんどのルートをカバー可能 20% 10% 0% - 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 航続距離 (nm) 9 RPK cumulative % Tokyo Hong Kong Paris - Kuwait NY- Paris Chicago- Paris Tokyo - Sydney Tokyo - LA London - LA Tokyo - Paris Tokyo - Chicago Tokyo - NY LA Hong Kong LA - Sydney Paris - Sydney Tokyo 6,000nm

10 座席数賃倍率座席数運4.2 超高速輸送機の要求性能 ( つづき ) 5 座席数の選定エアラインの要求する機体規模は100~300 席程度の中大型機座席数が多いほど経済性は向上するが多すぎると重量増コスト増の問題を生じる 250 席程度であれば現状の実勢平均運賃の約 1.3 倍程度の割り増し運賃で運航可能と推定現在運航中の長距離機国際線用旅客機のサイズにも適合現在の旅客機の座席数と航続距離の分布座席数と運賃上昇倍率 10 年前までに就航した機体国内線用機体その後の機体 (SSJ) SST 国際線用機体長距離化の傾向航続距離 ( 海里 ) 10

11 4.3 超高速輸送機の需要機数の推定対象となる 545 路線の選定世界の主要航空路線から SST 運航に適した 545 路線を抽出し需要予測を行った 250 席航続距離 6,000nm の超高速機の運賃 ( 運航コスト ) は現状平均値の約 1.3 倍程度となると推定将来の需要機数は地域差があるが合計では 1,634 機となる亜音速機との運賃比較地域ごとの需要機数約 1.3 倍倍 500 運航コスト ($/ 席 ) 需要機数亜音速機超高速機大西洋線太平洋線欧州 - アシア / 太平洋アシア / 太平洋域内北米 / 中南米アフリカ / 中近東 11

12 4.4 超高速輸送機仕様案 4.2 の超高速輸送機の要求性能に基づき機体仕様案を策定超高速機コンコルド巡航速度 M 1.60 M 2.05 航続距離 6,000 nm (11,120 km) 3,550 nm (6,600 km) コンコルド座席数 226 (3 class) 128 (1 class) 最大離陸重量 278 ton 185 ton 推力 30 ton x 4 17 ton x 4 騒音レベル Stage 4 - 全長 78.6 m 62.1 m 全幅 39.4 m 25.5 m 39.4m 78.6m 12

13 4.5 客室配置検討エアラインに標準配置として提示した 226 席 (3 クラス ) 配置では現在主流の長距離機用配置と比べ座席幅ピッチとも狭いとの意見が多く超音速機といえども亜音速機と同等の快適性が求められている 5 時間程度以上の長距離路線用にビジネスクラスで 60 インチピッチ ( フルフラットシート ) 5 時間程度以下の中距離路線用にビジネスクラスで 50 インチピッチの座席配置案を検討した 13

14 5. 超高速輸送機 - 実現に必要な技術開発亜音速機との経済的競争力を持ちつつ厳しくなりつつある環境影響への要求を満足させるには軽量化低抵抗化低コスト化低騒音化等の技術開発が必要であるまたそれらは密接に関連しあいかつ相反する影響を及ぼすことが多いのでそれぞれの要素技術開発だけでなく機体とエンジン空力と構造等の統合的な技術開発研究が必要空力技術低ソニックブーム設計技術超音速自然層流化設計技術主翼平面形翼型の最適化設計技術超音速エリアルール設計技術ナセルインテークの最適化設計技術システム技術小型軽量高効率システム設計技術仮想視界システム設計技術高速燃料移送システム設計技術経済的競争力経済的競争力低燃費化低燃費化低価格化低価格化軽量化軽量化低抵抗低抵抗化軽量機体技術開発軽量機体技術開発低抵抗空力技術開発低抵抗空力技術開発構造技術軽量複合材構造設計技術低コスト複合材構造製造技術低コストチタン合金構造製造技術軽量耐フラッタ構造設計技術新材料 ( 軽量高強度低コスト耐熱性 etc) 開発エンジン技術低騒音化設計技術低燃費化設計技術低排出ガス化設計技術高信頼性低整備コスト化設計技術環境影響を最小化環境影響を最小化低騒音化低騒音化低排出ガス低排出ガス化低ソニックフーム低ソニックフーム化低コスト低コスト化高効率エンジン技術開発高効率エンジン技術開発騒音低減技術開発騒音低減技術開発低コスト製造技術開発低コスト製造技術開発 JAXA への期待超高速輸送機の実用化には更なる技術革新が必要技術的な実現性にも配慮した環境基準等の策定各技術課題に対し JAXA の得意とする革新的な基礎的研究基盤的研究の推進 ( 解析技術試験技術新材料等 ) JAXA 研究成果の産業界への技術移転 ( 共同研究など ) 超音速機設計基準となる ICAO 国際環境基準等策定への積極的貢献 14

航空ビジョン策定委員会委員構成（敬称略）

航空ビジョン策定委員会委員構成（敬称略）資料 1-1-1 産業界の動向と展望平成 21 年度航空科学技術委員会平成 21 年 6 月 11 日社団法人日本航空宇宙工業会目次頁はじめに (SJACの紹介) 2 1. 航空機産業の動向と展望 3 1.1 国際共同開発 - B787 5 1.2 小型民間輸送機 ( 防衛省民転 ) 7 1.3 超音速輸送機 8 1.4 装備品メーカ 10 2. 航空輸送産業の動向と展望 12 3.JAXAへの期待