航空業界には、 より高速で、より安価で、より環境に優しい航空機を導入しつつ、世界中の航空会社に求められる高い安全基準を維持するよう、実質的な圧力がかかっています。
航空会社は毎年 30億人を超える旅客を運んでおり、これは航空機メーカーだけでなく、この並外れた規模の年次移動を可能にする民間航空インフラにとっても、非常に大きな課題です。多くの国際空港は、容量の限界に近づいているか、すでに達しています。国際航空運送協会（IATA）は、対策を講じなければ、ロンドン・ヒースロー、アムステルダム・スキポール、北京、ドバイなどの主要ハブ空港を含む世界各地の多くの空港で、 2020年までに滑走路またはターミナルの容量が尽きると推計しました。
この問題に対処する明白な方法は、空港の滑走路やターミナルを延伸・拡張することです。たとえば、 ロンドン・ヒースロー空港で長年提案されてきた第3滑走路が挙げられます。しかし、主要な長距離路線で民間航空機への空中給油を導入するなど、従来とは異なる選択肢もあるかもしれません。私たちのプロジェクト「Research on a Cruiser-Enabled Air Transport Environment（巡航機を活用した航空輸送環境に関する研究）」、略称Recreateは、これが実行可能で、はるかに低コストな解決策となり得るかを評価するため、2011年に始まりました。
航空機の重量を減らす
空中給油がありそうにないと思えるなら、 1920年代に初めて試験されたことを思い出す価値があります。軍はそれ以来、この技術の開発を続けてきました。その利点は、離陸時の航空機の重量を減らして追加の積載量を確保できること、そして飛行距離を延ばせることにあります。特筆すべきことに、1982年のフォークランド紛争では、英国空軍のバルカン爆撃機が空中給油を利用し、当時 史上最長の爆撃任務を遂行しました。南大西洋のアセンション島からフォークランド諸島まで往復8,000マイルを、無着陸で飛行したのです。
離陸時の重量を減らすことは、民間航空機にも多くの利点をもたらす可能性があります。大量の燃料を搭載する必要がなければ機体を小型化でき、離着陸時の騒音が減り、より短い滑走路で済みます。これにより、小規模な地方空港が長距離路線の新たな候補地となり、 限界に達しつつある主要ハブ空港への負荷を軽減 できます。
環境面での利点もあります。小型で軽量な航空機は、目的地に到達するために必要な燃料が少なくて済むからです。航空交通シミュレーションによる初期推計では、現在の技術と比べ、既存の世界の長距離路線を、 最大11％燃料消費を削減できる 、 専用に設計された250席の航空機 に置き換えるだけで、空中給油を1回行った後の航続距離が6,000海里となる機体を用いれば、この削減が可能であることが示されています。これはおよそロンドンから香港までの距離です。さらなる効率化により、この削減幅は23％まで拡大する可能性があります。現在の航空機群で可能な場合と同じ距離を同じ数の旅客を運び、給油機の追加燃料消費を考慮しても、なお実現できるものです。
ただし、これが全体像ではありません。旅客機を空中にとどめるための空中給油には、空中のガソリンスタンドに相当する施設が必要です。これほど交通量が多い中、必要な場所でいつでもどの航空機にも給油できるわけではありません。給油区域の位置と出発空港・到着空港間の飛行距離の組み合わせは、 得られる潜在的な利点を大きく左右する可能性があります。最短経路から飛行機を遠ざけることもあり、給油区域までの迂回で節約できたはずの燃料と同量を消費する場合など、一部の路線では給油自体が不可能になることさえあります。
安全性と自動化
あらゆる新しい構想と同様、とりわけ、人を満載した航空機と燃料を満載した別の航空機を飛行中に接近させる構想については、安全なのかと問うのは当然です。この問いに答えるため、オランダ航空宇宙研究所とドイツ航空宇宙センターは、 フライトシミュレーター を使って、Recreateプロジェクトの一環として開発された 自動空中給油飛行制御システム を試験しました。
一方のシミュレーターでは、 空中給油ブームを備えた給油機の視点から操縦を再現し、もう一方では飛行中に給油を受ける航空機をシミュレーションしました。エンジン故障、強い乱気流、突風などの重大な試験状況を、実際の乗務員とともに再現し、運航に伴う潜在的な危険を評価しました。結果は有望で、この操縦がパイロットに過度の作業負荷を課さないこと、またこの構想が人間的な側面でも技術的な側面でも実行可能であることが示されました。
これまでに、民間航空における空中給油の可能性を示してきましたが、実用化には依然として課題があります。世界各地に給油ハブを設置し、航空会社間で共有する必要があります。また、従来の飛行運航からのこの転換について、社会の幅広い理解を得るとともに、航空会社のパイロット訓練を根本的に変更する必要があります。
しかしこのことは、新型航空機、新素材、新エンジン、新燃料の設計に投入される最先端技術の仕事に加え、すでにある技術もまた、世界中で何十億人もの旅客を航空輸送するという長期的な課題に解決策をもたらし得ることを示しています。
本記事は、 The Conversationとの協力により掲載されています。 元の記事をお読みください。
記事の掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：Juliana Earlyは、クイーンズ大学ベルファストの機械・航空宇宙工学講師です。
画像：ボーイング747の軍用型であるチャック・ヘーゲル米国防長官のE-4Bに空中給油を行うKC-135給油機。REUTERS/Jason Reed
