High Eyeの産業用ドローン「High Eye」、最大4時間飛行かつ航続距離550kmの全天候型無人ヘリコプター

同社はその大きさ、重さ、機能から、独自のクラスを作り出し、前例のない小型サイズで産業用途での信頼性をドローン市場にもたらしたという。High Eyeは、自社製品が年間を通じてほぼすべての状況や条件下で安全に運用されるべきだと考えており、8年以上かけて開発されAirboxerはいくつかの大陸で最も過酷な条件下でテストされてきたという。よって、いつどんな場所でも、信頼性と能力を発揮することが証明されている。

技術

一般的な構造

Airboxerは、実績のある航空技術と最新の素材を組み合わせ、最先端のエレクトロニクスと融合させることで、グローバルな運用能力を備えた無人ヘリコプタープラットフォームとなっているという。

Airboxerの技術的な中心はメインドライブトレインで、その周りをローターシステム、燃料システム、アビオニクス、センサー、各種アンテナが取り囲んでいる。ヘリコプター全体は空力複合材のシェルに包まれており、このシェルはすべての内部システムの主要な支持構造としても機能する。

ドライブトレインとローターシステム

High Eyeは、Airboxerにクラシカルなメインローターとテールローターのレイアウトを採用。ローターは、完全密封されたオイル潤滑式ベアリングパックと磨耗から保護されたコンポジット製ローターブレードを使用し、オーバーホール時のメンテナンスフリーを目指して設計されている。

メインローターとテールローターのギアボックスは、オーバーダイメンションギアセットとチタンシャフトをベースにしており、永久潤滑を備えた密閉式で環境的に密閉されている。ギアボックスとローターシステムは共に、標準的な運転条件下で1000時間のTBO（寿命試験）を受けている。

パワープラントと燃料システム

推進力は燃料噴射式の空冷ボクサーエンジンによって供給される。当初から高高度と高温での運用を念頭に置いていたため、パワープラントはこのサイズの機体としては非常に高い定格出力を有している。

エンジンの作動は高度なECUによって監視・制御され、オートパイロットと密接に連動する。強制空冷により、高温・高熱条件下でもパワープラントの寿命に悪影響を与えることなく連続運転が可能だ。エンジンの噴射システムには、メンテナンスフリーの冗長燃料ポンプモジュールによって燃料が供給される。機体のメイン燃料タンクは10.0リットルの大容量となっている。

電子機器とアビオニクス

Airboxerに搭載されるすべての重要な電子機器は、胴体前方のベイにある中央モジュールに収められている。このモジュールは、高レベルの振動保護、MILスペック準拠のEMIシールド、IP-67の防塵・防水等級など、外界からアビオニクスを保護する。このモジュールの中核を成すのはオートパイロットで、冗長CPUとIMUをベースに、3つ目の外部IMUとあらゆる追加センサーと連携している。

このモジュールには、プライマリとセカンダリの通信無線、エンジンのECU、バックアップバッテリーシステム、オルタネーターの電力変換器も含まれている。Airboxerのオルタネーターはメインギアボックスに内蔵され、すべての電子機器とペイロードシステムに電力を供給する。

センサーとアンテナ

どのようなドローンにもセンサーがたくさん搭載されているが、High Eyeはこれを必要最小限に抑えるよう努力している。センサーの故障箇所は可能な限り少なくするか、完全な冗長性によって保護されている。外部センサーは、シールド、フィルタリング、ソフトウェア・バックアップによってEMIの影響から保護されている。

ドローンの飛行制御システムと通信機器は、膨大な数の異なるアンテナを必要とするが、これらは機体に統合され、空気抵抗を減らし、輸送のための機体の堅牢性を向上させている。社内で開発された2本のピトー管は、アビオニクスに気圧入力を提供し、飛行中の氷結防止のために電気的に加熱される。

腐食防止

当初から海上での運航を念頭に置いていたHigh Eyeでは、腐食防止をクラス最高レベルにまで高めているという。ドライブトレインのコンポーネントは、主に航空機グレードのチタンと表面処理アルミニウムで構成されている。繊細な部品は環境的に密閉され、すべてのファスナーは接触侵食の可能性を減らすように設計されている。

機体の残りの部分は、主に複合材と弾力性のあるプラスチックで構成。外部電気コネクターとインターフェースはIP-67の要件を満たし、塩水環境にも耐える。外部ベアリングとヒンジポイントの大部分は工業用ポリマーベアリングを採用しており、過酷な条件下でもメンテナンスフリーを実現している。

パフォーマンス

マルチミッション能力

燃焼エンジン技術、軍用通信機器、そして巧みなデザインの組み合わせにより、Airboxerは真の性能を発揮するという。艦船からの長距離夜間作戦から、北極圏での精巧な野生生物調査ミッションまで、多種多様なミッションでその威力を発揮する。Airboxerの強みは、長時間持続するマルチセンサー能力と、追加ハードウェアなしで基本的に世界中のどの地域からでも運用できる能力の組み合わせにある。

耐久性、重量、高度

ISAの海面条件を基準にすると、Airboxerは7.0kgのペイロードを海面で数時間持ち上げることができる。同じ環境下であれば、2.0kgのペイロードを30ノットの速度で3時間以上飛行させることも、70ノットまで加速させることもできる。海面での航空機の最大離陸重量は32.0kgで、定格使用上限まで徐々に減少し、密度高度10,000フィートとなる。

燃料航続距離と無線航続距離

どんなヘリコプターでも、ある速度に達すると燃費が向上するが、Airboxerは30ノットの速度で最大航続距離と耐久性を達成する。この速度であれば、中程度の積載量で1つの燃料タンクで180km以上をカバーできるという。一次通信データリンクは45Mビット/秒を超える帯域幅を提供し、35km以上の見通しの良い見通し距離でも10Mビット/秒を達成できる。

環境性能

Airboxerの飛行制御設計とパワープラント構成により、ヘリコプターは様々な環境条件下での運用が可能だとしている。標準的な運用は、摂氏マイナス20度まで、摂氏45°まで、湿度95％まで可能だ。ドローンは離着陸時に最大25ノットの風を受け、中程度の雨、雪、あられにも耐える。

電磁干渉は、周波数1MHz～18GHz、電界強度200V/mで、Airboxerにリスクを与えないことが実証されている。船上から操作する場合、甲板のロール角とピッチ角は8°まで、海況は標準操作で5°まで許容されるという。

自律性と飛行モード

刻々と変化するミッション要件にシステムを適応させるため、Airboxerの操作には様々な飛行モードを使用できる。すべての飛行モードは飛行中いつでも起動または変更が可能。オートパイロットは、マルチウェイポイントフォロー機能、自動離着陸、明確に定義されたバックアップモードなど、半自動と全自動両方のフライトモードを提供する。

Airboxerは、動いている船への自動離着陸や、設定可能な方向で船が航行したり進路を変えたりする際に追従することもできる。冗長通信が完全に途絶えた場合、ドローンはあらかじめ決められたルート、ウェイポイント、高度に従い、次の自動着陸のために指定されたエリアに到達できる。

自動航行は、気圧、磁気、GPSベースの外部入力の組み合わせによって可能となり、入力が失われた場合でも高精度を維持できる。複数のセンサーが故障した場合は、あらかじめ設定された飛行モードに移行し、ヘリコプターを安全に回収できる。

ペイロード

設計による柔軟性

複数のペイロード、センサー、その他の追加ハードウェアをAirboxerに簡単に組み込むことができ、機能を拡張して専用のミッションを遂行できる。標準オプションとして用意されている機器もあるが、リクエストに応じて組み込むことも可能。Airboxerは、機体に異型のハードウェアを搭載したり、一定の重量範囲内のあらゆるペイロードシステムに通信や電力を供給したりするための豊富な装備を備えている。

一般的に、ペイロードは最大7.0kgまで搭載できる。ドローンの電気システムからペイロードには、さまざまな電圧や定格電流が供給される。最終的な構成やミッションプロファイルにもよるが、30Mビット/秒を超えるペイロードの通信データレートをAirboxerの通信システムで処理できる。

ペイロードインテグレーション

拡大し続けるドローンペイロードにおいて、High Eyeは様々な固定ペイロードを提供することよりも、ペイロード統合の柔軟性を選択した。Airboxerのペイロード機能に適合するものであれば、サードパーティのペイロードを自由に選択できる。

長年にわたり、High Eyeは電気光学、赤外線、レーザーベースのセンサーを搭載した様々なサイズの安定化ペイロードを統合してきた。要求される高精度を損なうことなく、最適な防振を見つけるために多くの経験を積み重ねてきたという。その他、ライダー、合成開口レーダー、測量用磁力計、ガス検知装置なども統合されている。

空域統合

飛行場や管制空域への統合を支援するために、Airboxerはいくつかの準拠または認証された航空オプションで拡張できる。ADS-Bイン/アウト・トランスポンダーのMXSシリーズは、ドローンのソフトウェアに完全に統合されている。

Airboxerがそのように装備されている場合、トランスポンダはGCSを介して制御され、モードSまで送信できる。標準オプションには、ナビゲーション/ポジションライト、ストロボライト、ビーコン/アンチコリジョンライトを含む、FAR23準拠の航空機用照明がフル装備されている。すべてのライトは、飛行中にGCSで個別に制御できる。

海上オペレーション

万が一、緊急着水が発生した場合、自動膨張式の浮揚キットを使用することで、Airboxerに必要な浮揚能力を提供できる。オプションの自動浮揚バッグは、水没時に膨張し、視認性の高い反射バッグを提供することで、水面からのドローンの発見と回収を支援する。航空輸送や長期保管の際には、武装解除が可能。その他、AIS受信機やEPIRBを搭載することもできる。

スペック

▶︎High Eye