知財は空を飛ぶ：航空の未来を発明する

現在の電池は、小型の飛行機が大きなスペースや重量を必要とせずに飛行できる程度のエネルギー密度を有していますが、その規模を拡大する見込みはまだ非常に限られています。それでも、Magni650やロールス・ロイス社のRRP200Dのようなプロトタイプのエンジンは、アイデアを軌道に乗せることができるのです。ロールス・ロイスが取得した多くの特許や出願の中には、空力的なプロファイルに悪影響を与えることなく推力を強化するための密閉型ダブルローターエンジン (double-rotor engine)も含まれています。

しかし、プロペラ駆動の小型飛行機がバッテリー駆動に最適であることを証明するには、エヴィエーション社のアリスを見るまでもないでしょう。それぞれ644キロワットで稼働する2基のMagni650エンジンによって駆動されるアリスは、2022年9月27日にワシントン州のモーゼスレイク空港で初飛行を成功 (Alice completed its maiden flight)させました。飛行速度407km/h（252mph）では物足りないという人には、エヴィエーション社の特許の中では、水素アフターバーナー (hydrogen afterburner)が、環境意識の高いトップガンのため申請中です。

エアタクシー - 合法的な交通渋滞で立ち往生

しかし、航空IPに関しては、すべてが青空というわけではありません。未来学者たちが自らを未来学者と呼ぶのとほぼ同じ期間、いわゆる「空飛ぶ車」("flying car" has been emblematic)は、最初はすぐそこにあると予測された技術、後には挫折した野心と萎んだ希望の象徴でした。この長年の期待を裏切るものとして、電動式垂直離着陸機（eVTOL）があり、この分野ではプレーヤーに事欠きません。

2010年に設立されたカリフォルニア州マウンテンビューのウィスク・エアロ社も、そのような企業の一つです。4人乗りのeVTOL (four-seat eVTOL)を成功に導くには、強力な知的財産の基盤を持ち、ボーイング社およびキティホーク社とのジョイントベンチャーが必要なように思えました。しかし市場の空域は、見た目ほど穏やかではないようです。

アーチャー・アヴィエーション社の登場です。元ウィスク・エアロ社のエンジニアを多数集めて2018年に設立された同社は、旗艦機「ミッドナイト (Midnight)」が4人の乗客とパイロットを100マイルまで運べると主張しています。もちろん、両社とその知的財産を抱えるには十分な広さの空ですが、アーチャー・アヴィエーション社がウィスク・エアロ社のエンジニアを17人引き抜いていたという事実は、深刻な非難を招くことになりました。2021年4月6日、FBIによる元社員の自宅への家宅捜索を受け、ウィスク・エアロ社はライバル社を相手に企業秘密の横領と特許侵害 (trade secret misappropriation and patent infringement)を主張する訴えを起こしたのです。

これに対し、アーチャー・アヴィエーション社は「虚偽で悪質な超法規的中傷キャンペーン」による10億米ドルの収入減を求めて反訴 (countersued for $1 billion USD)しました。両社は、現在進行中の厳しい法廷闘争でポイントを獲得 (have scored points)したが、どちらかが敗れた方は倒産を意味し、再び空飛ぶタクシーの翼を切り落とすことになります。

共同作業とハイブリッドシステム

産業スパイや訴訟もさることながら、革新的な企業は、単独での活動は波乱含み (going it alone can be turbulent)であることを理解しています。そこでEUは、政府間の取り組みと民間企業を結びつけるために、クリーンアビエーション共同事業 (Clean Aviation Joint Undertaking)を設立しました。EU委員会は17億ユーロの拠出を約束し、欧州の民間航空宇宙産業は、業界の構造を劇的に変化させるような破壊的な航空機技術を開発し、2050年までに気候中立な航空システムに移行するために、少なくとも24億ユーロを拠出することになっています。

共同事業の最初の提案募集では、20の研究プロジェクト (20 research projects)に総額7億ユーロが割り当てられ、その中でもハイブリッド推進に大きな注目が集まりました。前述したように、十数人を乗せるような航空機では純粋なバッテリー駆動は不可能であり、そこでハイブリッド化が威力を発揮するのです。

燃料電池は、ティサンディエ兄弟の飛行船と同じように、電気を蓄えるのではなく、機内で発電します。フランスの先駆者たちがカリを使った以外は、水素と酸素の化学反応を利用したもので、排出されるのは水だけです。そして、この技術は急速に成熟しています。エアバス社は最近、水素燃料電池エンジンを発表し、早ければ2035年には100人乗りで1,000海里の航続距離 (100-passenger plane with a range of 1,000 nautical miles)を飛行できるようになるとのことです。

燃料電池を複数個積み重ねることによる出力拡大に加え、既存のエンジン構造に組み込むことで燃費を向上させることができるのも利点のひとつです。現在、民間航空路を維持するために必要な推力を生み出すのは、ターボプロップエンジンとターボファンエンジンのみです。どちらのエンジンも、回転するフィン（外部プロペラまたは内部ブレード）を使って空気を圧縮・加熱し、エンジンに送り込みます。その後燃料を加え、高温の混合気を点火するのです。この仕組みでは、離着陸時など燃焼プロセスがピークに達していないときに、燃料電池が「不足分を補う」ことができます。これと並行して、標準的なケロシンジェット燃料を、いわゆる「ドロップイン」燃料で代用することもできます。この燃料は、藻類、植物性廃油、動物性脂肪など (algae, waste vegetable oils and even animal fats)、さまざまな再生可能資源から製造することができます。

これらの技術を組み合わせることで、短期的には民間航空機からの二酸化炭素排出を抑制できる可能性が非常に高くなります。世界最大級の航空宇宙メーカーであるボーイング社が、2030年までに自社が製造するすべての民間航空機を100％持続可能な航空燃料(SAF) (100% sustainable aviation fuel (SAF) by 2030)で運航できるようにすることに挑戦しているのは、このためなのです。

もちろん、SAFを燃やしても二酸化炭素は排出されますが、フットプリントがネットでマイナス (net-negative footprint)になるような改善プロジェクトが進行中です。最も大規模なものの1つが、エアバス社が支援する直接空気捕捉（DAC）プラントのネットワークです。カーボン・エンジニアリング社が特許 (Patented by Carbon Engineering)を取得し、オクシデンタル社の子会社である1ポイントファイブ社 (1PointFive)が実用化したもので、2035年までに少なくとも70の施設が大気中の炭素を回収、利用、隔離する予定です。大気から除去された炭素は、さらにSAFを生産するために再利用することもできます。

長期的な視点に立って

将来的には、大陸間移動の主流は完全に水素を燃焼させる方式 (hydrogen-burning architecture)になると思われます。しかし、水素の発生と貯蔵という大きなハードルがまだ残っています。

カーボンニュートラルを実現するためには、補助的なインフラを整備することが不可欠となっています。航空産業の「上流」で炭素を排出しないようにするには、水素燃料の製造が完全に再生可能でなければなりません。第二に、さらに厄介なことに、その水素燃料を航空機内に封じ込めるという問題です。一般的に水素は気体だと思われていますが、巨大な飛行機に搭載できるほど大きな圧縮ガスのタンクを運ぶことは不可能なので、液体として貯蔵しなければなりません。液体水素は-253℃に保たなければならなず、「言うは易し行うは難し」なのです。

そこで、クリーンアビエーションは、スペインの企業であるアシトゥリ社のプロジェクトに出資しています。H2eliosと名付けられたこの2500万ユーロの試みは、航空機の胴体の表面を外壁として使用する極低温燃料タンクを作ることを目的としています。同様に、ボーイング社は2016年に、航空機の翼に一体化した極低温タンク (cryogenic tank integrated into the wing)の特許を取得しています。

ネット・ゼロへの道には、推進に関する技術以外にも多くの技術が含まれ、業界の効率を最大化するための全体的な戦略 (a holistic strategy)が必要です。そのため、新しい機体や翼の設計、アビオニクスや安全性の向上、さらには騒音の低減など、すべてが環境目標の達成に関係するものです。そして、新進気鋭の知的財産に関する限り、空は無限大です。

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