米空軍研究所、XQ-67Aの初の無人飛行に成功。低コストで信頼性の高い航空機を目指す

XQ-67Aは、第2世代の自律型共同プラットフォーム(ACP)の第1号機である。AFRL航空宇宙システム本部の自律型共同プラットフォーム能力主任であるダグ・メアドール氏によれば、信頼性の高い手頃な多数の戦闘機を提供することを目的とした初の低コスト無搭乗飛行体であるXQ-58Aバルキリーの成功に続き、XQ-67Aは航空機の設計、製造、試験に対する共通シャーシまたは「属人的」アプローチを証明するものだという。このアプローチは、他の航空機"種"を標準的な"属"シャーシ上で迅速に複製する道を開くものだ。

この新しいアプローチはまた、手頃な価格で高度な能力を戦闘員に提供するスピードを速めることで、大国間競争という課題に応えるものでもある。

メドール氏は次のようにコメントしている。

メドール氏:このアプローチは、自動車産業が製品ラインを構築する方法と同様に、標準的な下部構造とサブシステムを活用することで、時間とコストを節約するのに役立ちます。そこから、他の航空機のために属を構築することができます。それは車両のフレームに似ています。例えば、オフボードセンシングステーションやオフボードウェポンステーション(またはOBWS)といった、異なる航空機キットをフレームに追加する可能性です。

では、自律的協調プラットフォームとは何だろうか?

メドール氏:我々は、自律性、人間システム統合、センサーと武器ペイロード、ネットワークと通信、そして飛行体という、戦闘員がこれらをどのように見ているかに従って分解しました。我々は、LCAAT(Low Cost Attritable Aircraft Technologies)構想が始まって以来、このクラスのシステムを進化させてきました。 属人的/種の概念を最初に探求した主要な取り組みは、LCAAPS(Low Cost Attritable Aircraft Platform Sharing)プログラムであり、このプログラムは、XQ-67Aの製造と飛行で頂点に達したOBSSプログラムに技術と知識をもたらしました。 LCAAPSの初期の意図は、これらのシステムは有人航空機に取って代わるものではなく、補強するものでした。

LCAATイニシアチブの初期である2014年後半から2015年前半にかけて、チームはいくつかの社内設計から始めたが、ミードール氏は、LCASD(Low Cost Attritable Strike Demonstrator)の共同能力技術実証(Joint Capability Technology Demonstration)の要件定義へと発展した初期段階の研究を主導したホワイト氏の功績を称えている。LCASDチームは、2019年に初めてXQ-58を定義、設計、製造、テストした。

ホワイト氏:第一世代はXQ-58であり、それは本当に関連する戦闘能力を迅速かつ安価に構築できるという概念を証明することでした。 OBSSプログラムは、第一世代以降に行われた設計と製造技術の研究を活用することで、LCASDが証明した低コスト能力を基礎とし、将来の世代の開発におけるリスクを低減するよう指示されました。 我々はLCAATの開発当初から、複数の車両開発スパイラル、または車両開発のスレッドを持つことを意図していました。車両が準備できたことが証明されれば、センサー、自律性、武器、ペイロード、電子機器などの統合を開始することができます。

XQ-67Aでは、チームはプラットフォーム・シェアリング・アプローチを採用し、自動車業界の慣行を活用している。

ホワイト氏:我々はXQ-58以来、つまり第一世代以来行われてきた技術開発を活用しようとしています。

XQ-58以来の製造技術の進歩に伴い、チームはそのシステムと技術の進歩を利用し、より低コストで迅速な製造を念頭に置いたシステム設計を目指した。

ホワイト氏:ここでは、低コストと応答性がすべてです。

チームは2018年にLCAAPSの議論を開始し、「有人航空機を製造する従来の方法とは異なる、より優れた、より迅速な航空機の新しい購入方法を買収者に提供できるか」という概念に焦点を当てた。

メドール氏:つまり、毎回ゼロからやり直すということです。

その代わりにチームは、自動車メーカーが車種を製造するのと同じアプローチで、時間をかけて継続的に開発することが航空機にも有効であると考えた。

ホワイト氏:自動車産業やその他の産業で見られるベストプラクティスを活用することで、市場投入までの時間が短縮される一方、軍用機の初期運用能力までの時間は驚くほどの速さで増加しています。 この属人的なプラットフォームがあれば、使用可能な航空機を低コストでより早く作ることができ、数年ごとに新モデルを開発し展開するのであれば、技術の更新や挿入の機会がより多く得られるます。 AFRLは、有意義な軍事能力が確実に戦闘員の手に届くよう、特定の運用要件に科学技術の革新を活用している。XQ-67は、この共有プラットフォームから設計・製造される最初の機種です。 ここでの主な目的は、ハードウェアとソフトウェアのオープンな航空機システムコンセプトを検証し、迅速な市場投入と開発コストの低さを実証することです。

このプロジェクトでは、OBSSとOBWSの側面を異なる能力コンセプトに組み込むことを検討したという。OBSSは、センサーを搭載している間は遅いが、より長い耐久性を持つと考えられていた。一方、OBWSは、より速く、より機動的で、耐久性は劣るが、より優れた航続距離を持つと考えられていた。

メドール氏:私たちはその両方をデザインしたかったのですが、このシャシー属種のようなアプローチに従うことができるように、2つのうちのどれだけを共通化できるかを考え出したかったのです。

XQ-67Aは、設計、製造、飛行のプロセスを迅速に進めながら、2年強の歳月をかけて完成した。チームは当初5つの業界ベンダーと協力したが、AFRLは2021年末にゼネラル・アトミクスの設計を採用することを決定した。

この飛行の成功は、属人的アプローチが機能し、航空機がシャーシから製造できることを最初に証明するものである。

メドール氏:これはすべて大きな計画の一部であり、この手頃な塊がすべてです。このプログラムの目的は、関連性のある戦闘機という目的地と同様に、迅速で低コストの生産という旅路でもありました。 このことは、ゼロから始める従来の方法から脱却し、航空機を製造する新しいアプローチがあることを他社に示すものです。 我々にはそのようなことをする時間も資源もない。私たちは今、より迅速に行動しなければならないのです。

▶︎アメリカ空軍研究所

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