世界の 航空機電気システム市場は、 2019 年に 199.5 億ドルと評価され、2032 年までに 452.4 億ドルに成長すると予想されています。この期間の年間成長率は 6.50% です。2019 年には北米が主要地域で、市場シェアの 42.15% を占めました。
情報源：
https://www.fortunebusinessinsights.com/jp/aircraft-electrical-system-market-104822
航空機電気システム市場に含まれる企業のリストは次のとおりです。
アメテック（米国）
アンフェノールコーポレーション（米国）
アストロニクスコーポレーション（米国）
Avionic Instruments, LLC（米国）
Bae Systems (英国)
カーライルインターコネクトテクノロジーズ（米国）
クレーン・エアロスペース・アンド・エレクトロニクス（米国）
Eaglepicher Technologies, LLC（米国）
エステルラインテクノロジーズ（TRANSDIGM GROUP）（米国）
GEアビエーション（米国）
ハーツェル・エンジン・テクノロジーズ（米国）
ハネウェルインターナショナルインク（米国）
メギット（イギリス）
ナブテスコ株式会社（日本）
PBSエアロスペース（米国）
パイオニアマグネティクス（米国）
Radiant Power Corporation（米国）
サフラン（フランス）
タレスグループ（フランス）
ユナイテッド・テクノロジーズ・コーポレーション（米国）
航空機の電気システムは、現代の航空にとって重要なコンポーネントであり、航空機に搭載されたさまざまな重要なシステムや機器に電力を供給する役割を担っています。コックピットの計器やナビゲーション システムから客室の照明や機内エンターテイメントまで、電気システムは航空機の安全で効率的な運航を確保する上で重要な役割を果たしています。
近年、航空機の電気システムは、効率性、信頼性の向上、新技術の統合の必要性に駆り立てられ、大きな進歩を遂げてきました。この記事では、発電、配電、新興技術の統合などのトピックを取り上げ、この分野における最新かつ最もユニークな開発について詳しく説明します。
発電と配電
航空機の電気システムの中核となるのは、発電および配電ネットワークです。従来、航空機は必要な電力を生成するために、エンジン駆動の発電機または補助動力装置 (APU) に依存してきました。しかし、業界では現在、発電に対する新しい革新的なアプローチを模索しています。
統合型発電機: 航空機の電気システムにおける最新のトレンドの 1 つは、統合型発電機の開発です。これらの発電機は航空機のエンジンに直接結合されるため、個別の発電機ユニットは不要になります。このアプローチには、効率の向上、重量の軽減、エンジン制御システムとの統合の向上など、いくつかの利点があります。
ハイブリッド電気推進: 航空機の電気システムにおけるもう 1 つの画期的な進歩は、ハイブリッド電気推進システムの登場です。これらのシステムは、従来のタービン エンジンと電気モーターおよびバッテリーを組み合わせ、より効率的で環境に優しい操作を可能にします。電気システムは、さまざまなコンポーネント間の電力配分を管理し、パフォーマンスを最適化し、排出量を削減する上で重要な役割を果たします。
分散型電力: 従来の航空機電気システムは、1 台または数台の発電機でさまざまな電気負荷に電力を供給する集中型電力分配方式を採用していました。しかし、業界では現在、複数の小型発電機を航空機全体に戦略的に配置する分散型電力の概念を検討しています。この方式では、冗長性が向上し、配線の複雑さが軽減され、負荷分散が改善される可能性があります。
ソリッドステート電力変換: パワーエレクトロニクスの進歩により、航空機の電気システム用のソリッドステート電力変換技術が開発されました。デジタル電力コントローラやインテリジェント配電ユニットなどのこれらの技術は、従来の電気機械システムと比較して、効率性の向上、重量の軽減、耐障害性の強化を実現します。
超伝導電気システム: 研究者たちは、航空機用途における超伝導電気システムの可能性についても調査しています。これらのシステムは、大幅に高い電力密度、軽量化、効率性の向上を実現できるため、航空機の電力生成と配電の方法に革命をもたらす可能性があります。
電気システムのアーキテクチャと冗長性
航空機の電気システムのアーキテクチャは、安全性と信頼性を確保するために非常に重要です。設計者は、冗長性とフォールト トレランスを強化するためにさまざまな戦略を実装してきました。
デュアル チャネル電気システム: 現代の航空機の多くは、2 つの独立した電源と配電ネットワークが設置されたデュアル チャネル電気システムを備えています。このアプローチにより、1 つのチャネルに障害が発生した場合でも、もう 1 つのチャネルが航空機に不可欠な電力を維持できます。
統合モジュラー アビオニクス (IMA): 統合モジュラー アビオニクス (IMA) の概念は、航空機の電気システム設計で注目を集めています。IMA システムは、飛行制御、ナビゲーション、通信などの複数のアビオニクス機能を共通のコンピューティング プラットフォームに統合します。このアプローチにより、システム全体の複雑さが軽減され、信頼性が向上し、電力使用量を管理する能力が強化されます。
障害検出と分離: 信頼性と保守性を高めるために、航空機の電気システムには高度な障害検出と分離の技術が実装されています。これらの技術には、センサー、診断アルゴリズム、インテリジェント制御システムの使用が含まれ、電気障害を迅速に特定して分離し、航空機の運用への影響を最小限に抑えます。
電気負荷管理: 航空機の電気システムにおける発電と消費のバランスを維持するには、効果的な電気負荷管理が不可欠です。高度な負荷管理システムは、電気負荷を動的に割り当てて優先順位を付け、重要なシステムに必要な電力が供給されるようにしながら、全体的な効率を最適化します。
新興技術とイノベーション
航空機の電気システムの状況は、さまざまな課題に対処するために新しいテクノロジーと革新的なソリューションが統合され、継続的に進化しています。
より電動化された航空機 (MEA) と全電動化された航空機 (AEA):
より電動化された航空機 (MEA) と全電動化された航空機 (AEA) のコンセプトが業界で注目を集めています。これらの航空機は、従来の油圧、空気圧、機械システムを電気システムに置き換えることを目指しており、その結果、効率が向上し、メンテナンスが軽減され、環境への影響が軽減されます。
インテリジェントな電力管理:
人工知能 (AI) と機械学習 (ML) の進歩により、航空機の電気システム向けのインテリジェントな電力管理システムの開発が可能になっています。これらのシステムは、電力使用量を最適化し、障害を予測し、変化する動作条件に適応して、電気システム全体の効率と信頼性を向上させることができます。
再生可能エネルギーの統合:
太陽光パネルや燃料電池などの再生可能エネルギー源を航空機の電気システムに統合する取り組みが進行中です。このアプローチは、従来の化石燃料ベースの発電への依存を減らし、航空による環境への影響を軽減することを目的としています。
ワイヤレス電力伝送:
航空機用途では、物理的な電気接続を必要とせずに機内システムやデバイスを充電できるワイヤレス電力伝送の概念が検討されています。この技術により、メンテナンスのしやすさが向上し、配線の複雑さが軽減され、電気システムの柔軟性が向上します。
電気タクシー システム:
地上での運用中に電気モーターを使用して航空機を推進する電気タクシー システムは、タキシング中の燃料消費、排出量、騒音を削減する実行可能なソリューションとして登場しています。これらのシステムは、航空機の電気システムと統合され、必要な電力と制御を提供します。
サイバーセキュリティとレジリエンス:
航空機の電気システムが高度化し、相互接続されるようになるにつれて、サイバーセキュリティとレジリエンスの重要性が極めて高まっています。研究者やメーカーは、航空機の電気システムをサイバー脅威から保護し、システム全体のレジリエンスを確保するための強力なセキュリティ対策と技術を開発しています。
積層造形:
積層造形 (3D プリント) の使用により、航空機の電気部品の設計と製造方法が革命的に変化しています。この技術により、複雑な形状の軽量でカスタマイズされた部品の作成が可能になり、効率が向上し、メンテナンスの必要性が軽減されます。
モジュール式および適応型電気システム:
業界では、変化する要件、新しいテクノロジー、進化する運用ニーズに対応するために簡単に再構成またはアップグレードできるモジュール式および適応型電気システムの開発を模索しています。このアプローチにより、航空機の電気システムの柔軟性と将来性が向上します。
課題と今後の動向
航空機の電気システムは大きな進歩を遂げてきましたが、この重要なシステムの継続的な進化を確実にするために業界が取り組むべきさまざまな課題がまだ残っています。
電力密度と重量の最適化:
航空機の電気システム設計における主な課題の 1 つは、電力密度と重量の最適化のバランスを取る必要があることです。航空機の電気使用量が増えるにつれて、電気システムの重量が重要な要素となり、航空機全体の性能と燃料効率に影響を及ぼします。
信頼性とフォールト トレランス:
航空機の電気システムにおいて最高レベルの信頼性とフォールト トレランスを維持することは、安全性と運用の継続性を確保するために不可欠です。設計者は、この課題に対処するために、システム アーキテクチャ、障害検出、および回復メカニズムを継続的に改善する必要があります。
環境の持続可能性:
航空業界は、環境への影響を減らすようますます圧力を受けています。よりエネルギー効率が高く、持続可能で、環境に優しい電気システムを開発することは、航空機設計の将来を形作る重要な課題です。
規制遵守と認証:
航空機の電気システムは、航空当局が定める厳格な規制と認証要件に準拠する必要があります。これらの複雑な規制環境をナビゲートし、電気システムの耐空性を確保することは、メーカーとオペレーターにとって継続的な課題です。
新技術の統合:
電子機器、電力システム、制御アルゴリズムの分野での急速な技術進歩は、航空機の電気システム設計者にとってチャンスと課題の両方をもたらします。信頼性と保守性を確保しながら、これらの新技術をシームレスに統合することが、重要な焦点領域です。
スキルと知識のギャップ:
航空機の電気システムが複雑化し、技術的に進歩するにつれて、航空業界におけるスキルと知識のギャップに対処する必要性が高まっています。メンテナンス担当者、エンジニア、パイロットがこれらのシステムを扱うために十分な訓練を受け、装備されていることを確認することが重要です。
サイバーセキュリティとデータ管理:
航空機の電気システムの接続性とデジタル化が進むにつれ、サイバーセキュリティと重要なデータの管理に関する懸念が高まっています。潜在的な脅威から身を守るためには、堅牢なセキュリティ対策とデータ保護戦略の開発が不可欠です。
この記事をシェア
