アビオニクスは、現代の航空業界の確立に重要な役割を果たしてきました。「アビエーション・エレクトロニクス（航空電子工学）」を組み合わせた造語であるこの用語が1940年代後半に誕生して以来、アビオニクスは航空機の安全性、効率性、そして総合的な性能を大幅に向上させてきました。アビオニクス分野における革新は、新しい機体や推進システムほど一般の人々の目に触れるものではありませんが、こうした「目に見えない部分」のシステムも、決して重要性が劣るものではありません。
「アビオニクス」という用語は、航法や通信から飛行管理、コックピットディスプレイに至るまで、航空機で使用される多種多様な電子システムを包括するものです。したがって、この分野の発展には、多くの異なる研究分野が影響を及ぼしています。例えば、エレクトロニクスの進歩により、部品の小型化やセンシング能力の向上がもたらされました。また、デジタル処理技術の進展により、パイロットの状況認識能力や自動化機能が向上しました。さらに、通信およびネットワークソリューションの発展により、航空宇宙環境における相互運用性が向上しました。
その広範な範囲ゆえに、アビオニクス分野では、さまざまな革新技術が興味深い形で融合しています。以下では、この業界がこうした新技術をどのように最大限に活用しているかについて、いくつかの例を挙げて解説します。
拡張視覚システム（EVS）
EVS自体は広範な技術分野ですが、一般的には、追加の撮像センサー（赤外線センサー、ライダー、ミリ波センサーなど）を用いて航空機の周囲に関する情報を把握し、これをパイロットに（ヘッドアップディスプレイ（HUD）やヘッドマウントディスプレイ（HMD）などを通じて）提供する技術です。
軍事用途向けに開発された初歩的な暗視機能から、EVSの性能は近年著しく向上しています。市販のEVS製品はすでに市場に出回っており、主にプライベートジェットやビジネスジェットで利用されています。これらのシステムがより一般的になり、コスト効率も向上するにつれ、民間航空機市場での普及がさらに進むと見込まれています。
明らかに、EVSの導入は航空機の安全性を大幅に向上させる可能性を秘めています。パイロットは、従来の視覚情報のみに頼っている場合には得られない追加情報を得られるようになるからです。しかし、こうしたシステムは運航効率の面でも大きなメリットをもたらします。EVS製品により、視界が悪い状況下でも離着陸が可能となり、悪天候による遅延や迂回を削減することができます。
しかし、EVSの最大のメリットは、まだ実現されていない可能性があります。なぜなら、画像処理および表示技術には、まったく新しい航空ソリューションを切り拓く可能性が秘められているからです。2024年1月、NASAとロッキード・マーティンは、ソニックブームによって発生する衝撃波を大幅に低減することを目指した超音速ジェット機「X-59クエスト」を公開しました。 この航空機の設計における大きな特徴は、前方向きのコックピットウィンドウが完全に排除されている点であり、これによりX-59は極めて細長いノーズコーンを実現している。その代わり、パイロットは視界を確保するために、電子式の「eXternal Vision System（EVS）」に全面的に依存している。EVSが超音速飛行の復活に不可欠となる可能性があるという事実は、この技術分野がいかに有望であるかを如実に示している。
モノのインターネット（IoT）
IoTの進展――一般的には、相互に接続されたデバイスをネットワーク化してデータを収集・分析すること――は、航空業界に劇的な変化をもたらす可能性のあるもう一つの注目分野である。あらゆるレベルにおけるシステム間の相互接続性（航空機内の各種システム間、および異なる航空機と地上システム間）が向上すれば、関係者全員に多大なメリットをもたらすことができる。
軍事分野において、現代の航空機では資産間のデジタルリソースの共有がますます重視されるようになっており、ロッキード・マーティン社のF-35はすでに高度なデータ共有および通信能力を備えています。 この傾向は今後さらに強まる見通しであり、ロッキード・マーティンはF-35と無人ドローンの群れとの相互運用性を実現する計画を発表した。これにより、パイロットはF-35のコックピットから無人ドローンを制御できるようになり、さらなるデータの収集、複数の敵への攻撃、あるいは敵の砲火を引きつけることが可能になる。
IoT対応の航空電子機器は、民間航空分野においても大きな可能性を秘めています。最新の民間航空機（ボーイング787ドリームライナーやエアバスA350など）には、機内のほぼすべてのシステムに、多種多様なセンサーが組み込まれています。これらのセンサーから得られる追加情報は、従来の推定よりも正確に、運航計画の策定や整備要件の予測に活用することができます。
航空宇宙分野におけるIoTの導入は、主に規制要件や航空機システムの安全性が極めて重要であるという性質のため、他の分野に比べて遅れているものの、今後数年間で飛躍的な成長が見込まれています。この市場は2029年までに64億ドルに達し、成長率は19.2％になると予測されています。
人工知能（AI）
近年、AIはテクノロジー分野における定番の流行語となっており、航空電子機器もこの傾向から例外ではありません。新しいプラットフォームで利用可能なセンサーデータの増加と相まって、AIを活用することで、現代の航空機の運用特性を最適化することが可能になります。 その一例が、SITAのOptiClimb®ソフトウェアです。これは、上昇パラメータを最適化して燃料消費量を削減することを目的としています。このソフトウェアは、機械学習モデルを用いて予測性能モデルを構築し、最新の気象データを分析することで、最適な機体速度と上昇率を算出します。SITAによると、これらのパラメータを調整することで、燃料消費量を5％削減できるとのことです。
繰り返しになるが、規制上の制約により、AIの導入は段階的に進む可能性が高い。しかし、業界ではすでに、AIを用いて航空機を能動的に制御し、それによってより高度な自律飛行を実現することが期待されている。今年初め、米空軍は、シミュレーションによる空中戦において、AI制御の航空機が人間のパイロットが操縦する戦闘機と交戦し、勝利を収めたことを初めて実証した。
よりスマートに飛ぶ
アビオニクス分野における今後の進歩の可能性は、明らかに大きなものです。最先端の技術を駆使し、それらを堅牢かつ信頼性の高い形で航空分野に応用することで、アビオニクスが航空業界を新たな高みへと導くことが期待されます。
上述のような技術的進歩により、より安全で、信頼性が高く、効率的な航空機の実現が期待されています。今後20年間で民間航空の旅客数が2倍以上になると予想される中、最新の航空電子機器は、航空会社の運航がこの需要に対応し続けることを可能にするでしょう。さらに、将来の気候変動対策の目標が目前に迫る中、航空電子機器の進歩は、環境に優しい航空旅行の実現に一定程度寄与する可能性があります。
バーカー・ブレテルには、お客様のイノベーションの商用化を支援する専門の航空宇宙グループがあります。当社の弁理士は、コンピュータ実装発明や電子工学から、材料科学、機械工学に至るまで、航空電子機器分野で活用されるあらゆる技術に関する知識と経験を有しています。
「航空電子機器の技術開発により、より安全で、より信頼性が高く、より効率的な航空機の実現が期待される」
