日本における小型無人機の利用概況 １．概要 １-１．無人機とは 外見は、大型ラジコン模型飛行機と類似している。動力も、電動モーター、ガソリンエ

ンジン、タービンエンジン等とほぼ共通である。大型ラジコン模型飛行機と大きな違いは

ないが、操縦する人が飛行中に機体をコントロールするのではなく、無人機が自律飛行を

行い、操縦する人の視界外でも自由に飛行できるという利点がある。飛行時間も模型飛行

機では 30 分以内という短時間が主流であるが、無人機（UAV：Unmanned Air Vehicle）には 24 時間飛行できるタイプもある。 １-２．自律飛行とは 機体内に装備された GPS、姿勢制御システム、気圧センサー等によって、指定された高

度・速度・座標を正確に飛行することができる。気象条件が悪くなければ、指定された高

度・速度・座標から、高度差±5m、速度差±5km、座標±3m 以内の精度で飛行する。ま

た、約 100～200 ヶ所のウェイポイント（通過地） を、それぞれの条件を入力することに

より通過させることができる。 １-３．機体サイズ スケール比 1:1 の実機と同じサイズの機体から、主翼巾 30cm･重量 2kg 程度の機体ま

である。ある会社では、主翼巾 4m･重量 50kg から、主翼巾 1.2m･重量 3kg までの、約 30機ほどの無人機の開発・製作が手がけられてきた。最も利用されている機体は、この会社

の型式名で B 型機、B-Ⅱ型機と呼ばれ、それぞれ主翼巾 2.8m、主翼巾 3.2m の機体である。

これらの機体は、動力として 86cc ガソリンエンジン（馬力 7.2 PS）を装備している。サイ

ズに関する明確な規格はないが、その会社では、エンジンサイズにより、40cc～100cc まで

の機体を小型機、101cc～300cc までの機体を中型機、301cc 以上かつ機体重量が 70kg 以

上を大型機と位置づける。 以下では、無人機の開発･製造･運用で我が国の先端を走るある企業の開発の経緯の例を、

現在の状況を含めて取り上げる。

（公財）航空機国際共同開発促進基金 【解説概要 23-6】

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２．開発の歴史 ２-１．機体の開発 2002 年

(1) トラクター型の機体の開発を行い、地上機ではなく河を利用した、水上機を製造した。

外部からの制御を一切行わず、内蔵した制御回路だけで 30 分間の飛行を行った。 エンジン： 50cc ガソリンエンジン/単気筒/2 サイクル 主翼長/全長/重量： 1.6m/1.5m/9kg (ドライ)

(2) 陸上型機を開発･製造し、86cc 水平対向 2 気筒エンジンを採用した。エンジン出力を

上げるため、チューンドパイプ型マフラーを使用し、オリジナルの約 1.6 倍の出力 8HP を発揮した。

エンジン： 86cc ガソリンエンジン/水平対向 2 気筒 2 サイクル 主翼長/全長/重量： 2.4m/1.7m/12kg (ドライ)

2004 年 機体前方に、測定機･カメラ等を搭載するため、プッシャー型の機体である B 型機を開

発･製造した。 エンジン： 86cc ガソリンエンジン/水平対向/2 気筒チューンドマフラー付/

内蔵式電動スターターを搭載 主翼長/全長/重量： 2.8m/2.3m/18kg (ドライ)

2005 年 (1) B 型より小型な A 型 UAV を開発･製造した。

エンジン： 43cc ガソリンエンジン/単気筒 2 サイクル 主翼長/全長/重量： 3.2m/1.8m/11kg (ドライ) この機体は、全体を軽量化し、カタパルトによって発進できることを目的と

した。 (2) ぺイロードと荷重を増すため、大型 UAV 機体を製作した。

エンジン： 172cc/4 気筒/2 サイクル。 主翼長/全長/重量： 4.4m/3.3m/40kg (ドライ)

(3) 長距離型として、A-2 型機を製造した。 エンジン：34cc/4 サイクル/単気筒ガソリンエンジンを前後に計 2 台搭載。

(4) 1000km を飛行できる機体として、A-3 型機を開発･製造した。 エンジン： 47cc/2 サイクルガソリンエンジン。 機体寸法： A-1 及び A-2 とほぼ同じ。燃料搭載量 15 リットル。

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2006 年 (1) B-2 型機を製造。B 型機は運用面でもっとも優れていたため、この機体を大型化した

B-2 型機を、開発･製造した。 エンジン： 86cc/2 サイクル/2 気筒ガソリンエンジン 出力： 7.5HP (中速回転の出力を向上した) 主翼長/全長/重量： 3.2m/2.6m/28～30kg (ドライ)

(2) B-2 型機を双発にした機体を製造。 エンジン：47cc/単気筒/2 サイクルガソリンエンジンを主翼に 2 台搭載。

(3) 上記の 47cc では推力不足であり、また、ペイロードを増すため、86cc/2 気筒 2 サイ

クルエンジンを主翼に 2 台搭載した。 機体寸法：B-2 とほぼ同じサイズ。

2007 年 電動 D 型機を開発。 カタパルトとパラシュートにより、広い離着陸地がない所でも運用できる目的で製造。

プッシャー型単発機とトラクター型双発機を開発。 モーター： ブラシレスモーター 主翼長/全長/重量： 1.8m/1.4m/3.5kg 飛行時間： 30 分～45 分

2008 年 大型 UAV を開発。

エンジン： 250cc 主翼長/全長/重量： 3.0m/2.1m/40kg (ドライ)

2010 年～2011 年 長距離用 UAV の開発を JAXA と共同で行い、E 型機として完成。22 時間/2500km の飛行が可能となった。

ペイロード： 2kg を搭載。 エンジン： 75cc/４サイクル/単気筒ガソリンエンジン、5HP/6000RPM

＜以下、開発中＞ 2012 年

B-3 型機、タンデム型機を開発予定。 より安全性を高めるため、エンジンを前後に配置し、どちらか一方のエンジンが故障し

ても安全に飛行できることを目的とする。 エンジン： 43cc/47cc/ガソリンエンジン各 1 台を直列に配置する。

2012 年～ タービンエンジン機 高々度 主翼長/全長/重量： 2.7m/2.6m/25kg (ドライ) 推力： 16kgf

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２-２．エンジンの開発 2-2-1. BT-50 47cc/2 サイクル/単気筒ガソリンエンジン 2-2-2. BF-34 34cc/4 サイクル/単気筒ガソリンエンジン 2-2-3. BT-86 86cc/2 サイクル/水平対向 2 気筒ガソリンエンジン

運用高度 6000m まで飛行可能 2-2-4. BT-172 172cc/2 サイクル/水平対向 4 気筒ガソリンエンジン 2-2-5. BT-43 43cc/2 サイクル/単気筒ガソリンエンジン 2-2-6. BT-250 250cc/2 サイクル/水平対向ガソリンエンジン 2-2-7. BF-75 75cc/4 サイクル/単気筒ガソリンエンジン

低燃費型エンジンの開発 9000cc/時 (巡航時) このエンジンの開発により最長航続距離 2500～2600km の E 型機を完成した。

2-2-8. 発電器もエンジンと共に開発を進めてきた。 初期 20W/シャフトに直結型 40W～60W/ベルトドライブ型 100W～150W/シャフト直結型

自己の UAV に利用される電源だけではなく搭載機器の電力消費の増加に

伴ない、発電器の大型化が必要になってきたため、150W までの発電器を開

発した。 ２-３．フライトコントロール (FCC) の開発 2002 年～2005 年

離着陸は手動で行い、機体の傾きは制御を行わず、100 ヶ所のウェイポイントを目標に

自動飛行を行った。初の 200km 飛行に成功した。 2006 年～2009 年

上記の FCC を改造し、自動着陸を可能にし、5m/s までの横風着陸が可能になった。 2010 年～2011 年

飛行中と姿勢制御を行い、自動離着陸が可能になった。着陸時、横風 10m/s まで安全

に運用できるようになった。 2012 年～2013 年

新型コントローラを開発中。 UAV の運用頻度が多くなるに伴い、航続時間が１０時間を超え、飛行高度も 3000m ま

でカバーするようになり、より安全性が求められるようになってきた。 そのため、FCC の２重化や実機との衝突防止システム等の開発計画を進めている。

２-４．サーボの開発 通常の模型用サーボの耐久時間は 60～80 時間であるため、無人機としては短かすぎた。

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このため、耐久時間 1000 時間、入力電圧 10-15V を開発した。トルクは、6kgf･18kgf･34kgf の 3 種類である。 ２-５．安全対策の開発 2-5-1. エンジン停止時に再スタートできる電動オンボードスターターを開発。

2003 年度から 2011 年の間、3 機種を開発、現在に至る。 2-5-2. エンジン停止時の対策

機体を安全な速度で滑空させ、指定した高度でパラシュートを開傘させる。 2-5-3. 燃料タンクに残量センサーを取り付け、計算値より消費量が多くなった場合、帰還

等が出来るシステムを開発。 ３．小型無人機の民間利用現状 ３-１．地磁気探査 3-1-1. 2006 年 3 月 西オーストラリア州で 500km の磁場観測を行った。

(国立極地研究所) 3-1-2. 2007 年 九州五島海上を延べ 1,000km にわたり高度 1,000m で観測を行った。

(国立極地研究所) 3-1-3. 2008 年 12 月 南極大陸、オングル海峡で 1 時間の気候、磁場観測を行った。

(国立極地研究所) ３-２．気象観測 3-2-1. 2003 年 黄砂の空中摂取を大分にて行った。 (九州大学/日本飛行機) 3-2-2. 2004 年 高度 4,000m までの観測を鳥海山にて行った。 (国立極地研究所) 3-2-3. 2005 年 高度 5,700m までの観測を北海道にて行った。 (国立極地研究所) 3-2-4. 2007 年 水平 1,000km 距離の観測を行った。 (国立極地研究所) 3-2-5. 2008 年 北海道サロマ湖で観測を行った。 (国立極地研究所) 3-2-6. 2 011 年 3,000m までの観測を行った。 (海洋研究開発機構) ３-３．火山観測用ビデオ撮影 3-3-1. 2003 年 桜島上空を観測 (国立極地研究所) 3-3-2. 2010 年 新燃岳を観測 (エアフォートサービス) 3-3-3. 2011 年 浅間山を撮影 (エアフォートサービス) 3-3-4. 2011 年 新燃岳にて高度 3,000m で水蒸気摂取

(産業技術総合研究所/エアフォートサービス)

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３-４．放射線観測 3-4-1. 2011 年 福島上空にて測定 (エアフォートサービス) 3-4-2. 2012 年 福島上空にて測定 (株式会社情報科学テクノシステム)

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３-５．写真撮影 3-5-1. 2003 年～2012 年 火山火口/災害地/福島原発上空

写真 1：浅間山火口 (高度 3000m から撮影。(株)エアフォート･サービス様ご提供)

写真 2：福島県･災害地 (高度 300m から撮影。(株)エアフォート･サービス様ご提供)

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写真 3：福島第一原発 (高度 300m から撮影。(株)エアフォート･サービス様ご提供) ４．製作した実用機種 ４-１．電動機 4-1-1. D 型プッシャー型機 4-1-2. D-Ⅱ型 双発 トラクター型 ４-２．レシプロエンジン機 4-2-1. A 型機 単発機 47cc 2 サイクル ガソリンエンンジン 4-2-2. B 型機 単発機 86cc 2 サイクル ガソリンエンンジン 4-2-3. B-Ⅱ型機 単発機 86cc 2 サイクル ガソリンエンンジン 4-2-4. C 型機 双発 86cc 2 サイクル ガソリンエンンジン 4-2-5. E 型機 単発機 75cc 4 サイクル ガソリンエンンジン ４-３．タービンエンジン機 4-3-1. タービンエンジン機 ・ 機体 (Aviation 社製を改造) ・ エンジン タービンエンジン 推力： 16kgf

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4-3-2. 機体写真

写真 4： B-II 型

写真 5： 南極観測に使用した無人機(国立極地研究所様の HP より)

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５．機種別性能表 (A 型機/B 型機/C 型機/D 型機/E 型機) ＊製造年代順の開発機体

No. 種 類 エンジン 主翼長 ペイロード＋燃料 機体重量 航続距離

1 単発機 50cc 1.8m 4.5kg 7.0kg 200km 2 単発機 86cc 2.2m 6.0kg 9.0kg 400km 3 単発機 86cc 2.4m 8.0kg 12.0kg 500km 4 タンデム型双発機 50cc/64cc 3.8m 12.0kg 25.0kg 500km 5 プッシャー式単発 172cc 4.4m 20.0kg 30.0kg 800km 6 水上単発機 86cc 2.2m 5.0kg 9.0kg 400km 7 B型機 86cc 2.8m 17.5kg 17.5kg 1400km 8 C型機 47cc x 2 2.8m 15.0kg 14.0kg 500km 9 双発機 長距離型 34cc (4サイクル) 3.2m 4.0kg 8.0kg 1000km 10 A型機 長距離型 47cc 3.6m 13.0kg 11.0kg 1200km 11 双発機 タービンエンジン推力 13kg x 2 2.3m 10.0kg 50.0kg 600km 12 D型機 電動モーター 1.8m 1.0kg 3.0kg 80km 13 DⅡ型機 電動モーター 1.8m 1.0kg 3.0kg 80km 14 単発機 250cc (2サイクル) 3.0m 25.0kg 35.0kg 500km 15 B型機 86cc 2.8m 17.5kg 17.5kg 1400km 16 JAXA オープンラボ機 (超長距離型) 75cc (4サイクル) 4.2m 24.0kg 25.0kg 2000km 17 A-Ⅳ型機 47cc 3.2m 13.0kg 28.0kg 500km 18 B型機 (長距離型) 86cc 2.8m 16.0kg 28.0kg 1400km 19 DⅡ型機 電動モーター x 2 1.8m 1.0kg 3.0kg 80km

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No. 種 類 エンジン 主翼長 ペイロード＋燃料 機体重量 航続距離

20 CⅡ型機 86ｃｃ x 2 3.0m 15.0kg 35.0kg 500km 21 BⅡ型機 86cc 3.2m 13.0kg 30.0kg 500km 22 AⅣ型機 43cc 3.2m 8.0kg 15.0kg 400km 23 デルタ型機 34cc 1.8m 5.0kg 8.0kg 400km 24 E型機 75cc 4サイクル 4.2m 24.0kg 25.0kg 2600km 25 E型機 86cc 4.2m 20.0kg 23.0kg 1600km 26 デルタ型機 15cc 1.6m 1.0kg 8.0kg 400km 27 三発機 47cc ｘ1、 43ccｘ2 3.0m 15.0kg 35.0kg 500km 28 DⅡ型機 電動モーター x 2 1.8m 1.0kg 3.0kg 80km

＊上記開発機体の製造年代 Ｎｏ．１～Ｎｏ．３： ２００２年～２００３年 Ｎｏ．４～Ｎｏ．７： ２００４年～２００５年 Ｎｏ．８～Ｎｏ．１３： ２００６年～２００７年 Ｎｏ．１４～Ｎｏ．１９： ２００７年～２００８年 Ｎｏ．２０～Ｎｏ．２４： ２００９年～２０１０年 Ｎｏ．２５～Ｎｏ．２８： ２０１１年以降

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６．目的別運用例 6-1. 火山観測 B、B-2 型 6-2. 火山灰採集 C、B 型 6-3. 地磁気測定 A、B 型 6-4. 初山林火災発見 A、D、D-2 型 6-5. 写真撮影 A、E、B、B-2 型 6-6. 写真測量 B-2 型 6-7. 気候観測 B 型 6-8. 動画撮影 B、B-2、E 型 ７．小型無人機の課題 ７-１．現状の安全性 機体が何らかの故障等で飛行不能になった場合、機体ごとパラシュートで安全に降下さ

せるシステムが備わっているため、通常の墜落発生の可能性が極めて低い。 ７-２．将来の安全性 高度が 5,000m までと飛行高度の範囲が広いため、実機との衝突を避けるべく、現在は

航空局がノータムを発出し、無人機が飛行する時間帯と地域を知らせることで、運用され

ている。将来的には、何らかの理由で実機に遭遇した場合、無人機が全自動で衝突回避飛

行を行えるシステムを開発することを考えている。 ７-３．データ通信 現在の電波法の下では、地上と無人機間の通信距離は、10～20km 程であるため、デー

タ及び、映像を数 10km は通信できるようなシステムを開発することが必要である。特に

動画をリアルタイムで通信できることが切望されている。方法としては、サテライトを利

用する方法があるが、ランニングコストが高価なため、民間での利用は制限を受けると思

われる。ランニングコストが安価な通信方法が必要となる。

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