より優れたモーターは電気飛行機への第一歩

白とグレーの実験室。壁に整然と敷き詰められたオレンジ色のケーブルが、空間に彩りを添えている。セスナ「アイアンバード」の試験機の前面で、3枚羽根のプロペラが回転している。不気味なほど静かで、プロペラ推進機ならではの振動音は皆無だ。聞こえるのは、天井扇風機が全速力で回転しているかのような、かすかな風の音だけだ。最初はゆっくりと、そして次第に速度を増し、ついには羽根が視界から消え、明るいクロームメッキの中央コーンだけが見えるようになる。オーストラリア、ゴールドコーストにあるマグニクス・システムズ・インテグレーション・ラボのエンジニアたちが、試験機を操作し、静かに停止させる。

これは、来たる電気航空時代を見据えて設計された新しいモーターの機体テストの始まりです。350馬力の機械で、重さはわずか110ポンドです。しかし、マグニクスのエンジニアたちは別の基準に注目しています。「1キログラムあたり5kWを達成できました」とCEOのローイ・ガンザールスキーは言います。これは、テスラモーターの約2倍のパワーウェイトレシオです。車ではそのバランスはそれほど重要ではありません。最悪の場合、数ポンド余計に重くなっただけで、時速0から60マイルへの加速に少し時間がかかったり、車の航続距離が数マイル短くなったりするだけです。しかし、飛行機の場合は、重力との絶え間ない戦いのために、軽量でありながら高出力であることが求められます。「飛行機が必要なパワーウェイトレシオを備えていなければ、離陸できません」とガンザールスキーは言います。「安全上の問題になります。」

自動車メーカーが電動ドライブトレインの効率性、静粛性、柔軟性の向上に着目しつつあるのと同様に、航空宇宙産業も電動化を進めています。Zunum社、Eviation社、そしてNASAの新型X-57でさえ、エンジン、そして最終的にはジェット機を電動モーターに置き換えるというアイデアを模索しています。航空業界は気候変動への大きな影響を世界的に及ぼしており、その影響は拡大の一途を辿っています。米国の運輸部門における温室効果ガス排出量の12%は飛行によるものです。電気飛行機は再生可能エネルギー源からのエネルギーを使用することで、よりクリーンな運航が可能になるだけでなく、航空会社の運航コストの10%から50%にも上るジェット燃料費の削減にも貢献する可能性があります。

マグニクスは2009年に設立され、あらゆる電気モーターを扱う研究開発会社です。オーストラリアの拠点に加え、ワシントン州レドモンドにも本社とエンジニアリング施設を構えています。エアバス、ボーイング、テスラ、プラット・アンド・ホイットニーから優秀な人材を採用し、研究だけにとどまる必要はなく、空飛ぶクルマの構想を現実のものにするために必要なものを構築できるとすぐに判断しました。

それは、飛行機を空中に浮かせる部分に取り組むことを意味しました。これは、出力対重量比の問題を超えた課題を伴います。自動車では、エンジニアは少なくともある程度の冷却効果を得るために空気に頼ることができますが、空気が薄い数千フィート上空ではそれは機能しません。そのため、マグニクスは余分な熱を除去するために、オイルベースの液体冷却システムを設計し、モーターに組み込む必要がありました。また、材料と構造の完全性に細心の注意を払いながら、飛行の安全性承認を得るための厳格な要件を満たすように機械を設計する必要がありました。空中での故障は、路肩での故障よりもはるかに深刻な問題です。

画像には、機械、スポーク、腕時計、ヘルメット、衣類、アパレル、ホイール、モーターが含まれている場合があります。

「私たちは材料を発明したわけではなく、電動モーターの仕組みも発明していません。しかし、どのような材料を使用し、コイル、磁石、液体冷却をどのように構成するかを組み合わせ、そのパワー対重量比を実現できるようにしました」とガンザールスキー氏は言う。

機体試験では、セスナ機の前部を切り落とし、通常は燃料を噴出するエンジンが設置される場所にモーターをボルトで固定し、1,000時間以上にわたって運転されます。エンジニアたちは、モーターの挙動、発生するトルク、そして運転時の温度を測定します。まずは100rpmから500rpmまでの穏やかな回転から始めます。次に、離陸時の高出力、上昇、巡航、そして降下といった、実際の飛行でモーターがどのように使用されるかを再現した耐久試験と運転を行います。

ガンザルスキー氏は、約1年後には研究室から実際の飛行試験に移行できると見込んでいる。同時に、彼のチームは他の用途向けの様々なモーターの開発にも取り組んでいる。将来の飛行機は、前部にプロペラが1つだけではなく、翼に沿ってモーターとファンが何列も並んだり、あるいは後部に1つのプロペラで推進するようになるかもしれない。

エアバスと共同で電気飛行機や電動垂直離陸機・電動離陸機の開発に取り組んでいるシーメンスも、自社の電気モーターで同様の出力対重量比を謳っており、小型曲技飛行機で既にデモ飛行を開始している。しかし、ガンザールスキー氏は、少なくとも空の領域では、競合相手は多くないと考えている。同社は既に750馬力の大型モーターの開発に取り組んでおり、これはビーチ・クイーン・エアのような小型機に搭載されているプラット・アンド・ホイットニーPT6ターボプロップエンジンのボルト締め交換部品として利用できる可能性がある。

飛行用モーターの製造に必要な詳細なエンジニアリングを解明することで、マグニクス社は、成長産業で利益を上げ、電気飛行の少なくとも 1 つの側面（まだ少しクレイジーに聞こえる技術）を非常に現実的に実証する好位置に立っています。

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