The future of flying is electric planes

で遊んだことがあるなら、二酸化炭素排出量計算ツール(新しいタブで開きます)フライト履歴を入力すると、わずか 1 ～ 2 時間の距離で環境に与える影響がどれほど大きくなるかがわかります。

ジェット燃料は多大な損害をもたらしますが、いつか電気飛行機が突然現れて助けてくれるかもしれません。サンフランシスコからロサンゼルスまでのわずか往復のフライトで 176 ポンドの二酸化炭素排出量が発生する代わりに、排出ガスのない航空機であれば同じ距離を飛行できるでしょう。

テスラ、そして程度は低いですが、日産、シボレー、そしてトヨタのハイブリッド プリウスさえも、大衆に電気自動車を信じさせました。現在、多くの企業はチラシに電気飛行機を信じてもらいたいと考えています。

航空関連の新興企業は、高価で環境を汚染するジェット燃料を飛行方程式から排除し、電池に置き換えようと取り組んでいる。電気飛行機のアイデアは新しいものではありませんが、バッテリーの改良のおかげで、これまで以上に現実に近づいています。

空の競馬

誰もが一番乗りしたいと思っています。

電気飛行イノベーションのホットスポットは、ワシントン州、ロサンゼルス地域、イスラエル、ドイツ、および東ヨーロッパの他の地域に出現しています。

そして、新興企業はそのコンセプトを実践することに熱心ですが、私たちはこれらの飛行機の最初の反復を見始めたばかりです。 2011年6月にドイツを出発したe-Genius便のように、300マイルの飛行にたった2人で乗るのではなく、電気飛行機業界は、いつの日か私たちが毎日考えている商用便に匹敵することを望んでいる。 2011年当時、この飛行経路は人を乗せた電気飛行機が飛行した最長距離として賞賛された。

ロサンゼルス地域の新興企業アンペアやライト・エレクトリックなどの企業は、地域旅行用の飛行機の開発に取り組んでいる。 Ampaire の創設者は 6 人乗りと 19 人乗りの電気飛行機を想像し、ライトエレクトリックの代表者は燃料不要の150人乗り飛行機(新しいタブで開きます)。

ライト・エレクトリック社のジェフリー・エングラー氏は、空港からよく乗る旅客機をモデルにして自社の航空機をモデル化しています。彼の会社は、電動走行の最適な場所、つまり距離が約 300 マイル以下であることを目指しています。

アンペールは今年末までに、6人乗りの飛行機を改造して、TailWindと呼ばれる電気ハイブリッド航空機に改造したいと考えている。 19人乗り飛行機のコンセプトなど、新しい航空機の設計も行っています。伝統的な航空宇宙企業ノースロップ・グラマン出身の機械エンジニアであるアンペア社のネルトカー氏は、航空の電動化は地上の電気自動車やその他の乗り物で起こっていることの延長だと考えている。

これらが小さな飛行機のように聞こえるなら、それは実際に小さな飛行機だからです。ボーイングやエアバスといった業界大手が開発する航空機と比較すると、アンペアやその競合他社が製造している航空機は貧弱だ。しかし、一握りの人々が電気充電で数百マイルを移動できるのは大きな成果です。

Wright Electric は 2016 年に業界に参入しました。翌年、マサチューセッツ州からロサンゼルスに拠点を移したこの会社は、テクノロジー インキュベーター イベントである Y Combinator Demo Day に参加し、その高尚な目標をデビューさせました。全電気旅客機を作る(新しいタブで開きます)今後 10 ～ 20 年以内に短距離飛行が可能になるでしょう。

最近の電気飛行機の爆発的な増加により、通常はスタートアップ文化が存在しない業界のスタートアップのかなり長いリストが登場しました。新しいスマホアプリやバイオテクノロジーのイノベーションを次々と提供する新興企業とは異なり、航空機製造ビジネスはほとんどが既存企業によって支配されている。

「エコシステム内のすべてのプレーヤーがまだ足場を見つけているようだ」とノールトカー氏は新しいガードについて言及した。

新規参入企業には、翼端にプロペラを備えたモデルが2019年に離陸する予定のイスラエル企業エビエーション、5人乗りの電動垂直離着陸タクシージェットを開発したドイツのリリウム、そしてドイツのハイブリッド飛行機会社ズヌム・エアロが含まれる。ワシントン州は2019年の試験飛行を準備中。

首位を目指す競争があるからといって、両社が協力していないわけではない。

「現時点ではかなり協力的です」とノールトカー氏は語った。中小企業はある程度協力しなければなりません。サプライチェーンはまだ完全に確立されておらず、「安全性に関しては競争していません」とノールトカー氏は説明した。

「競争力よりもはるかに協調性が高い」と、Eviation CEOのOmer Bar-Yohay氏も同様に語った。 「私たちにもバッテリーがあるし、あなたにもバッテリーがある。」

そのため、ベスト プラクティス、情報、ソリューションが伝えられます。新しい飛行機の認証を取得することは大きな課題であるため、協力することで全員がその目標に近づくことができるのであれば、そうするでしょう。他の企業は、米国連邦航空局（FAA）の妨害を回避して、はるかに厳格ではない許可プロセスを伴う実験試験を実施している。

「できるだけ早く動かなければいけないというプレッシャーがある面もあります。」

ネルトカー氏は、2019年夏までに何かを飛行させると主張する企業が数社あることについて、「できるだけ早く行動しなければならないというプレッシャーがある側面がある」と指摘した。

「どの企業も、早めに出発しなければならないというプレッシャーを受け止め、それに基づいて誤った決定を下さないことを願っています」と彼は付け加えた。致命傷で見られたように、アリゾナ州でウーバー事故(新しいタブで開きます)今年初めにこのような悲劇が発生すると、業界全体にとって後退となる可能性があります。

先へ充電中

これらの航空機を飛行させるために、すべての企業がバッテリー、電気モーター、翼、さらにはプロペラを使って取り組んでいます。

電気飛行機は、エンジンに動力を供給するためのジェット燃料の代わりに、電気モーターに動力を供給するためにバッテリーを使用します。電力を機械エネルギーに変換できるモーターとバッテリーが必要です。

Eviation の Bar-Yohay 氏は、電気飛行機を従来の燃料で動く飛行機と比較しています。電気飛行機は、ガスを大量に消費するエンジンと巨大なエンジン冷却ラジエーターを中心に飛行機を構築するのではなく、バッテリーを中心に設計する必要があります。

バッテリーには燃料のようなエネルギー密度がないため、エヴィエーションの飛行機には重さ3.8トンの「非常に大きなバッテリー」が搭載されている。これは飛行機の総重量14,000ポンドの60パーセントに相当します。従来の飛行機は、総重量の 30 パーセントを燃料に費やします。

電気バッテリーは、磁力がローターを引っ張ると電気モーターを回転させるために充電された電力を使用します。一例として、以下の NASA ビデオは、プロペラに電力を供給するリチウムイオン電池を示しています。

「電気モーターは、短時間の電力の爆発に非常に優れています」とライト社の最高経営責任者（CEO）エングラー氏は説明する。

もう 1 つの利点は、特に電気モーターにはエンジンを減速させるためのギアボックスが必要ないため、メンテナンスが軽減されることです。そして「燃料コストは削減されただけでなく、なくなった」とワシントン州レドモンドで電気飛行機用モーターを開発しているマグニックス社の最高経営責任者（CEO）、ローエイ・ガンザルスキー氏は語った。

ジェット エンジンは非常に高い RPM で回転するため、機器の消耗が早くなります。伝統的ジェットエンジン(新しいタブで開きます)空気が吸い込まれ、ブレードが回転して空気を圧縮し、その空気が燃料と混合されるときに機能します。空気と燃料の混合物が点火されて膨張し、タービンを通ってエンジンから噴出します。飛行機に電力を供給する(新しいタブで開きます)。

また、電動機はより静かでクリーンなため、住宅地や都市部では騒音規制があり、従来の飛行機では到達できなかったさまざまなルートや時間を飛行できる可能性が広がります。

名前には何が入っているのでしょうか？

電気飛行機。空飛ぶ車。 EVTOL。乗客用ドローン。フライングポッド。空飛ぶタクシー。ハイブリッド電気。これらは、電気飛行機を説明するための単なる異なる方法ではありません。それぞれが独自のものであり、場合によっては微妙な違いだけが特徴です。

より小さな装置は確かに競争の場を前進させますが、タクシーのような飛行機 UberAir(新しいタブで開きます)が長距離通勤に提案しているのは、電力で走行しながらサンフランシスコからロサンゼルスまで 150 人の乗客を乗せる 737 ジェット機とはまったく別のスポーツです。

ニュージーランド航空はキティホークの運航を計画コーラ自動運転電気タクシー(新しいタブで開きます)航空会社はまだ就航日を設定していませんが、ニュージーランド全土の短期旅行用の飛行機を運航しています。 Cora 飛行機は 3 月に導入されました。

通常、小型の飛行装置や電動垂直離着陸機 (eVTOL)、または旅客用ドローンは、一度に数人を飛行させることを目的としています。ドバイでは、自動運転の二人乗りeVTOLが開発されました。昨年テスト走行を受けました。(新しいタブで開きます)

マグニックスのガンザルスキー最高経営責任者（CEO）は「認めたくないが、航空はリスクの高いビジネスだ」と語った。そのため、人ではなく貨物を輸送する飛行機に電力を供給している彼の会社は、後ろに箱や荷物を積んだ飛行機を飛ばし、100マイル範囲の旅行に「完璧なカナリア」として機能することができる。

ガンザルスキー氏は、2019年秋までに電動セスナ208キャラバンを改造して飛行させることを目指している。「エンジンは、それが箱であろうと人であろうと関係ない」とガンザルスキー氏は語った。

電動飛行機の複雑なリストに加えて、SureFly のようなヘリコプターもあります。オクトコプタードローン(新しいタブで開きます)、今後2年以内に登場する予定の小型ヘリコプター。

次に、電気とガスの力を組み合わせて使用​​するハイブリッド飛行機があります。トヨタのプリウスに似ていますが、空中にあります。 Zunum Aero は、2020 年代初頭に飛行する予定の 12 人乗りハイブリッド航空機の開発に Safran Helicopter Engines と協力しています。

課題は山積み

それは単に内燃エンジンを交換して日没に向けて出発するだけの問題ではありません。

サミュエル・エンゲル氏、コンサルティング会社上級副社長ICFの航空グループ(新しいタブで開きます)は、アトランタ発ラスベガス行きの毎日午後のサウスウェスト便と同様に電動旅客機を運行するというコンセプトを「実験的」とみなしている。

「私が生きている間に、大規模な商用電気飛行機を見るよりもテレポートする可能性の方が高いでしょう」と彼は言いました。

しかし、それは空に電気飛行機が見られなくなるという意味ではありません。彼は、決意を持ったスタートアップが何かを実現させるだろうと認めています。しかし、航空業界内では、完全な展開には障害が多すぎると彼は見ています。

「航空業界は基本的に保守的な業界です。私たちは飛行機が空から落ちるのが嫌なので、リスクを負いたくないのです。」

「航空業界は基本的に保守的な業界です」と彼は言う。 「飛行機が空から落ちてくるのが嫌なので、私たちはリスクを負いたくないのです。」

まず、いくつかの基本的なエンジニアリング上の課題を克服するか、ある程度軽減する必要があります。重量は大きな問題だとエンゲル氏は指摘する。ジェット燃料のエネルギー密度、つまり物質からどれだけのエネルギーを取り出せるかは、エネルギーを運動に変えるのに電気推進の方が効率的であるとしても、バッテリーの約 50 倍です。液体燃料は燃え尽きるため、飛行すると飛行機は実際に軽くなります。バッテリーでは充電が失われるため、そのようなことは起こりません。代わりに、あなたは再充電する必要がある死んだ重量を背負っていることになります - そしてそれはまた虫の缶詰です。

エンゲル氏は、障害に加えて、限られた電力と充電源、遅れている空港インフラ、規制上のハードルについて言及した。 FAA は数十年をかけて、複合構造を受け入れる(新しいタブで開きます)2009 年に登場した完全複合材料のボーイング 787 ドリームライナーや、ギア付きターボファンエンジン(新しいタブで開きます)。

「そのサイクルは非常に遅い」と同氏は、新技術の商業規模での導入について言及した。

次にバッテリーです。

Ampaire の Noertker 氏は、十分なエネルギーを船内に蓄え、有意義な距離を飛行できる高エネルギー密度のバッテリーセルに期待を寄せています。テスラのパワーウォール、太陽電池パックを考えてみましょう。ただし、太陽もテスラもありません。最新のモーターは、軽い重量で多くの電力を供給でき、本質的に効率が向上するとノールトカー氏は述べた。

これらのバッテリーを充電することは別の問題です。 500キロワットのバッテリーには多くの電力が必要です。

「基本的には、料金を請求するためだけにコストコの電源を入れるようなものです」とエヴィエーションのバー・ヨハイ氏は語った。彼の会社は、航空機を充電するために空港の着陸帯にある航空機に充電トラックが来て、基本的にモバイルバッテリーからバッテリーへの充電ステーションを作成することを構想しています。

懐疑的なアナリストであるエンゲル氏は、ハイブリッド電気飛行機が全電気飛行機よりも早く離陸するだろうと楽観的だ。

電気の未来

さまざまなスタートアップ企業がそれぞれ、離陸に向けた野心的な目標を持っています。アンペールは今年末を目標に6人乗りの開発を目指しているが、ライトは今後20年を見据えてさらに大型の航空機を開発している。

エヴィエーションは2019年に完全電動飛行の試験開始日を設定し、一般顧客が完全電動の地域通勤便の航空券を購入できる時期を2022年に設定している。リリウムは、同社初の「完全に機能する」ジェット機が2019年にも離陸する予定だと述べた。 2025 年までに、Lilium の顧客はオンデマンドの電動タクシー飛行機を予約するようになると予想されます。ウーバーの電気タクシーeVTOLは、2020年までにダラスとロサンゼルスでデモを開始し、2023年までに商用化される予定だ。

これをより現実的に考えると、満員の飛行機をニューヨークからロンドンまで運ぶ真の電気旅客便の実現には 20 年かかります。そしてそれは寛大であるということです。 MagniX の Ganzarski 氏が言うように、その点に到達するには「非常に多くのことが起こる必要がある」。

これらの飛行がうまくいけば、特に環境にとって大きな変革をもたらす可能性があります。それまでは、ここ地上で二酸化炭素排出量の削減に取り組む時期が来ています。ガソリンを大量に消費する車からの排出量は、飛行機での移動ほどではないかもしれませんが、それでもかなりの量です。

• 作者

  サーシャ・レカッチ

• 編集者

  ブリタニー・レヴィン・ベックマン

• インフォグラフィック by

  ボブ・アル・グリーン

• トップ画像 by

  アンペール