NECは2019年8月5日、自社開発した「空飛ぶクルマ」試作機を公開、浮上デモを見せた(図1)。機体は大型の無人航空機(ドローン)のような外観。4つのローターによる垂直離発着(VTOL)が可能で、長い滑走路が無くても飛び立てる。

図1 NECの「空飛ぶクルマ」の浮上デモの様子
2019年8月5日、NEC我孫子事業場に設置した専用の実験場内で浮上させてみせた。(写真:日経ものづくり)
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 デモは我孫子事業場(千葉県我孫子市)の専用実験場で実施した。飛行制御に必要なソフトウエアやモータードライバーを新たに開発して搭載。自律飛行の第一歩となる、機体の姿勢制御技術を確立したとする。無人の物流手段として2023年以降の実用化を目指す。

機体はCFRPモノコック構造

 浮上デモでは、安全柵のある縦20×横20×高さ10mの実験場で垂直離着陸を2回繰り返した。1回あたり1分ほどのデモで、離陸と浮上、着陸の様子を見せた。デモ当日の天気は晴れ、風速は数m/sほどのそよ風だった。

 試作機の大きさは全長3.9×幅3.7×高さ1.3m。離陸質量は150kg未満で、航空機製造事業法の適用範囲外という。炭素繊維強化樹脂(CFRP)のモノコック構造を採用し、人の搭乗は想定しない。開発を担当したNECシニアエキスパートの山下敏明氏は同構造を選んだ理由を「モノコック構造の採用で航空機で確立された従来の設計・評価手法を応用できる」と説明する。

 4つのローターはそれぞれ出力30kWの電動モーターで駆動する(図2)。ローターはローターの回転数を変えずに推進力を調節できる可変ピッチの機能を備える。ただし、今回の浮上デモではこの機能は使わず、ピッチを固定した状態で上昇・下降を繰り返した。

図2 ローターとモーターの外観
可変ピッチ機構を備える。モーターは社外品。日本精工製のベアリングを採用している。(写真:日経ものづくり)
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 「姿勢制御プログラムにはPID制御*1を適用し、モデルベース開発*2で開発した」(山下氏)。ドローンと比較したとき、150kgの質量により生じる慣性の大きさや、大きな機体が受ける風圧の強さが空飛ぶクルマの姿勢制御を難しくするという。

*1 フィードバック制御の一種。機械制御や温度制御など広い分野で一般的に使われている。まず、目標値と現在値の差分(偏差)を取る。その差分に関する「比例(P)」「積分(I)」「微分(D)」の3要素を計算して足し合わせ、制御器の操作量とする。
*2 数理モデルによるシミュレーションを積極的に活用する開発手法。

 試作機の航続時間は約5分。リチウムポリマー2次電池を採用(図3)。96個の電池セルを6個ずつ「スタック」としてまとめ、16個のスタックを直列接続して460Vの電圧を得ている。1スタック当たりの容量は10Ahだ。公開した試作機は地上の管制室と有線ケーブルで接続していたが、これは非常停止信号を送るためで、操縦は無線で行った。

図3 バッテリーを格納するボックスの外観
外からむき出しのケーブル類や冷却ファンが見える。試作機のためか悪天候時の稼働は想定していないようだ。(写真:日経ものづくり)
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