貨物機

貨物機（貨物航空機、貨物機、航空輸送機、貨物ジェット機とも呼ばれる）は、旅客ではなく貨物の輸送用に設計または改造された固定翼航空機である。このような航空機には通常、貨物を積み込むための1つ以上の大きなドアがある。乗客用のアメニティは取り外されているか、取り付けられていないが、大型の飛行機には通常、乗務員用の基本的な快適設備、例えば調理室、トイレ、寝台がある。^{[1]貨物機は、民間の旅客航空会社や}貨物航空会社、個人、または軍隊などの各国の政府機関によって運航されることがある。

貨物飛行用に設計された航空機は、通常、従来の旅客機とは異なる特徴を備えています。胴体断面が広くて高いこと、貨物エリアを地面近くに配置できるように翼が高くなっていること、不整地への着陸を可能にする多数の車輪があること、貨物を航空機に直接乗り入れたり降ろしたりできるように尾翼が高く取り付けられていることなどです。

2015年までに、専用貨物機は7000億ATK（有効トンキロ）の容量の43％を占め、57％は旅客機の貨物室で運ばれる。また、2015年にボーイングは、2035年にはベリー貨物が63％に上昇し、特殊貨物が1兆2000億ATKの37％を占めると予測した。^[2] カーゴファクトコンサルティング会社は、2019年から2039年までに世界の貨物機の保有数が1,782機から2,920機に増加すると予測している。^[3]

航空機は、1911 年にはすでに航空郵便の形で貨物を運ぶために使用されていました。初期の航空機は主に貨物輸送用に設計されたものではありませんでしたが、1920 年代半ばまでに航空機メーカーは専用の貨物航空機を設計し、製造していました。

1920年代初頭の英国では、中東の新たに占領された地域で発生した部族の反乱を鎮圧するために、兵士と物資を迅速に輸送する貨物機の必要性が認識されていた。ヴィッカース ヴィミー コマーシャルの開発機であるヴィッカース バーノンは、1921年に最初の専用兵員輸送機としてイギリス空軍に就役した。1923年2月にはイギリス空軍のイラク司令部がこの機体を使用し、約500人のシク教徒の兵士をキンガルバンからキルクークまで輸送するという史上初の戦略的な兵員輸送が行われた。^{[4] [5]}ヴィッカース ビクトリアは1928年11月から1929年2月にかけてのカブール空輸で重要な役割を果たし、内戦で危険にさらされていたアフガニスタン王族とともに外交官とその扶養家族を避難させた。^{[6]ビクトリアはまた、}インペリアル航空のハンドレページ HP.42旅客機の航空路線開拓にも貢献した。^[7]

第二次世界大戦でドイツが設計したアラド Ar 232 は、初の専用貨物機であった。Ar 232 は、初期のユンカース Ju 52貨物機改造に取って代わることを目的としていたが、製造されたのはごく少数であった。他のほとんどの部隊も貨物機として旅客機の貨物バージョンを使用しており、最も有名なのはダグラス DC-3のC-47 スカイトレイン版で、これはほぼすべての連合国で使用された。将来の貨物機設計における重要な革新の 1 つは、1939 年に導入されたユンカース Ju 90 4 発軍用輸送機の 5 番目と 6 番目のプロトタイプであり、これには後部積載ランプの最も初期の例として知られているものがあった。この航空機は、同時代のほとんどの航空機と同様に、着陸時に航空機が明らかに後方に傾く尾部引きずり式の着陸装置を使用していた。これらの航空機にはトラポクラッペが導入されました。これは、車両軌道ランプの中央に人員用階段を備えた強力なランプ/油圧リフトであり、航空機の後部を空中に持ち上げて簡単に積み込みを可能にしました。^{[8]同様の後部積載ランプは、}前輪ギアを装備した第二次世界大戦後期のアメリカのバッドRB-1コネストーガ双発貨物機 にも多少異なる形で登場しました。

戦後のヨーロッパも、現代の航空貨物および航空貨物業界の発展に大きな役割を果たした。冷戦の真っただ中にあったベルリン大空輸のとき、ソ連がベルリンと西側を結ぶ陸路を閉鎖・封鎖した後、西側諸国は航空機を大量に動員して、事実上24時間体制の空中橋で西ベルリンに食料や物資を補給した。必要な数の航空機を迅速に補給するため、多くの旧型、特にダグラス C-47 スカイトレインが投入された。運用してみると、これらの旧型機では、着陸時に動きやすい、はるかに大型の三輪式着陸装置を備えたダグラス C-54 スカイマスターと同じかそれ以上の時間がかかることが判明した。C - 47はすぐに退役し、それ以降、フラットデッキはすべての新しい貨物設計の必須要件となった。

戦後数年間で、多くの新しい特注貨物機が導入され、しばしば「実験的な」特徴を備えていた。例えば、米国のC-82 パケットは取り外し可能な貨物エリアを備え、C-123 プロバイダーは現在では一般的な後部胴体/上向き尾翼形状を導入し、はるかに大きな後部積載ランプを可能にした。しかし、このクラスが成熟することができたのもターボプロップの導入によるものであり、その最も初期の例の 1 つであるC-130 ハーキュリーズ(21 世紀ではロッキード マーティン C-130J)は、今でも新しい軍用輸送機の設計を測る基準となっている。より大きく、より小さく、より高速な設計が長年提案されてきたが、C-130 は生産を継続できるペースで改良を続けている。

「戦略」貨物機は、 1960年代のロッキード C-5 ギャラクシー、1970年代と80年代のソ連の類似設計の数々、そして世界最大の航空機であるアントノフ An-225に始まり、それ自体が重要なクラスとなった。これらの設計は、地球規模の距離で主力戦車さえも含む最も重い荷物を運ぶ能力を提供する。ボーイング 747 は、もともと C-5 と同じ仕様で設計されたが、後に旅客バージョンまたは完全貨物バージョンとして提供できる設計に修正された。胴体上部の「隆起」により、事故の際に前方から滑り落ちる 貨物コンテナから乗員エリアを守ることができる。

エアバスA380が発表された際、同社は当初、貨物機バージョンであるA380Fの注文を受け付けていた。同機は、貨物機としてはAn-225に次ぐ2番目に大きな積載量を提供していた。^[9]航空宇宙コンサルタントは、A380Fは747-8Fよりも積載量と航続距離が7%優れているが、飛行コストも高くなると見積もっている。2020年5月からポルトガルのハイフライは、COVID-19の発生に対応して中国から世界各地に医療物資を運ぶA380による貨物便のチャーターを開始した。^[10]これにより、ほぼ3つのデッキの間には320m3の貨物スペースがある。[  11 ^{] 2020}年11月、エミレーツ航空は機体の腹部に50トンの貨物を搭載できるA380ミニ貨物機の提供を開始した。^{[12] [13]}

貨物機は長年にわたって多くの用途に使用されてきましたが、現在、貨物機の重要性についてはあまり語られていません。今日の貨物機は、生鮮食品や物資から完成車や家畜に至るまで、ほぼあらゆるものを運ぶことができます。貨物機が最も多く使用されるようになったのは、AmazonやeBayなどの小売業者を通じたオンラインショッピングの増加によるものです。これらの品目のほとんどは世界中で製造されているため、^[14]航空貨物は、それらをA地点からB地点にできるだけ早く運ぶために使用されます。航空貨物は世界貿易の価値を大幅に高め、^[15]航空貨物は6兆米ドル以上の商品を輸送し、金額ベースで世界貿易の約35％を占めています。これにより、生産者は商品のコストを抑えることができ、消費者はより多くの商品を購入できるようになり、店舗は商品を棚に残すことができます。  

航空貨物は配送や輸送の面で重要であるだけでなく、雇用産業としても非常に重要です。米国各地の航空貨物会社は25万人以上の労働者を雇用しており、^[16]米国の貨物航空会社は2023年8月に268,730人の労働者を雇用しており、これは業界全体の34％に相当します。

現在保有されている商業用貨物機のほぼすべては旅客機の派生型または改造型である。しかし、貨物機の開発には他に3つの方法がある。^[17]

多くの機種は、メインデッキの貨物ドアとその制御システムを設置し、貨物積載用の床梁をアップグレードし、乗客用機器と家具を新しい内張り、天井、照明、床、排水溝、煙探知機に交換することで、旅客機から貨物機に改造できる。エアバスやボーイングに匹敵する専門のエンジニアリング チームが、航空機の寿命をさらに 15～20 年延ばす。Aeronautical Engineers Inc は、ボーイング 737-300 /400/ 800、マクドネル ダグラス MD-80、ボンバルディア CRJ200を改造する。 イスラエル航空宇宙産業の Bedek Aviation は、737-300/400/700/800 を約 90 日で、767-200 /300 を約 4 か月で、747-400 を5 か月で改造し、ボーイング 777、エアバス A330、A321も検討している。^[18]オンタリオ州ノースベイにあるボヤージャー・アビエーションは、 DHC-8-100をDHC-8-100パッケージ貨物機に改造しました。^[19]

A300B4 -200Fの改造費用は 1996 年に 500 万ドル、A300 -600F は 2001 年に 800 万ドル、マクドネル・ダグラス MD-11 F は 1994 年に 900 万ドル、B767 -300ERF は 2007 年に 1,300 万ドル、ボーイング 747-400 PSF は 2006 年に 2,200 万ドル、A330 -300 P2F は 2016 年に 2,000 万ドル、ボーイング 777 -200ER BCF は 2017 年に 4,000 万ドルと見積もられました。LCF Conversions は、メインデッキドアの設置を避け、デッキ間の軽量エレベーターを利用することで、A330/ A340または B777 を 650 万ドルから 750 万ドルで改造したいと考えています。^[20] 2000年代半ばには、旅客機747-400のコストは2500万ドルの改造前は3000万～5000万ドル、ボーイング757は改造前は1500万ドルだったが、2018年には1000万ドル以下に下がり、737クラシックは500万ドルだったが、 2018年にはボーイング737-400では200万～300万ドルに下がった。^[21]

派生型貨物機は、開発コストの大半がすでに償却されており、生産までのリードタイムはすべての新型航空機よりも短くなっています。改造貨物機は古い技術を使用しているため、直接的な運用コストは現在の技術で達成できるコストよりも高くなります。航空貨物専用に設計されていないため、積み込みと積み下ろしが最適化されておらず、航空機が必要以上に加圧されていたり、乗客の安全のために不要な装置が取り付けられている場合があります。

専用の商業航空貨物機とは、最初から貨物機として設計された飛行機であり、乗客や軍事上の要件による制限はありません。長年、このような飛行機の費用対効果については論争があり、一部の貨物運送業者は、このような飛行機があれば継続的に利益を上げることができると主張していました。この意見の相違を解決するために、米国航空宇宙局 (NASA) は、1990 年までにこのような貨物機を製造する可能性を独自に評価するために、ダグラス エアクラフト社とロッキード ジョージア社の 2 つの請負業者を選択しました。これは、貨物/ロジスティクス航空輸送システム研究 (CLASS) の一環として行われました。同等の積載量の場合、専用の貨物機は他の貨物機と比較して、旅行費用が 20 パーセント削減され、機体価格が 15 パーセント低下すると言われています。ただし、これらの調査結果は、燃料費と人件費に関する想定、特に航空貨物サービスの需要増加に非常に左右されます。さらに、将来の派生型航空貨物機の資本コストの低下によってもたらされる競争状況も無視されています。

専用航空貨物機の主な利点は、航空貨物需要に合わせて特別に設計できることです。このため、その任務に最適化した積み込みと積み下ろし、床、機体構成、与圧が提供されます。さらに、NASA の ACEE の結果を最大限に活用できるため、運用コストと燃料使用量を大幅に削減できる可能性があります。このような高い諸経費は、航空機の価格と直接的な運用コスト (減価償却費と保険費用のため) を引き上げ、投資家の財務リスクを高めます。特に、ユニットあたりの開発コストがはるかに低く、コスト削減技術の一部が組み込まれている派生型と競合することになるからです。

共同開発の利点の 1 つは、開発コストが民間部門と軍事部門で分担され、航空会社が購入して緊急時に軍が利用できる民間予備機の数だけ、軍が必要とする航空機の数を減らすことができることです。共同開発によって課される制約、民間航空機と軍事航空機の両方が受ける罰則、妥協を認める組織構造を見つけることの難しさなど、いくつかの欠点が考えられます。軍用航空機に適した機能の一部は、民間貨物機には適さないため、拒否する必要があります。さらに、各航空機は、個別に設計した場合には運べない重量を運ぶ必要があります。この追加重量により、商用バージョンのペイロードと収益性が低下します。これは、取得時の譲渡金または運用ペナルティ補償金のいずれかで補償できます。最も重要なことは、民間バージョンに十分な市場があるかどうか、または旅客機の派生型とコスト競争力があるかどうかが明確ではないことです。

迅速な配送の需要と電子商取引の成長が2020年のUAV貨物機の開発を刺激する：^[22]

• カリフォルニアのエルロイ・エアは、非効率な路線でトラックを置き換えたいと考えており、小型の試作機を飛ばす予定だ。
• カリフォルニアのナティラス社はボーイング747サイズの太平洋横断無人貨物機を計画しており、小型の試作機を飛ばす予定である。
• カリフォルニアのセイバーウィング・エアクラフト社は、小型の地域無人貨物機を目標としており、2018年秋に65%スケールの機体を飛行させる予定。
• 中国科学院は、ニュージーランドのPAC P-750 XSTOL汎用ターボプロップ機をベースにした1.5トン（3,300ポンド）のペイロードAT200を2017年10月に飛行させた。
• 中国の小包運送業者SFエクスプレスは、 2017年12月に天豪科技のTB001中高度無人機で緊急物流テストを実施し、8基のターボファンエンジンで20トン（44,000ポンド）の荷物を7,600キロメートル（4,100海里）以上運ぶ計画である。
• ボーイングは、垂直離着陸機（eVTOL）であるボーイング・カーゴ・エア・ビークルの試作機を飛行させた。

カリフォルニア州カーピンテリア- 新興企業ドーサル・エアクラフトは、軽量のISO規格コンテナを無人貨物機構造の一部にしたいと考えている。この無人貨物機では、主翼、エンジン、尾翼が胴体後部に取り付けられている。長さ1.5～15.2メートル（5～50フィート）のアルミ製コンテナを連結して飛行荷重を運び、海外航空輸送コストを60％削減することを目指しており、旅客機から貨物機への改造で経験豊富なサンディエゴのワグナー・エアロノーティカルの協力を得てC-130 Hを改造する予定である。^[23]

北京に拠点を置く北航無人機科技は、貨物輸送用の高高度長距離無人機 BZK-005を開発した。高度5,000メートル（16,000フィート）で1,200キロメートル（650海里）の距離を1.2トン（2,600ポンド）運ぶことができる。ガルーダ・インドネシア航空は、第4四半期に運用を開始する前に、2019年9月からまず3機の無人機をテストする予定である。ガルーダは、マルク、パプア、スラウェシの限られた空港と遠隔地を結ぶために最大100機の貨物無人機を計画している。^[24]

• アブロ ランカスターリアン(大西洋横断郵便)
• アブロ ヨーク(ベルリン空輸)
• ボーイング C-7000
• カーチス JN-4
• ダグラス M-2
• ダグラス DC-3
• ダグラス DC-4
• ダグラス DC-6

• ヒューズ H-4 ハーキュリーズ(「スプルース グース」)
• ロッキード R6V コンスティチューション
• LTV XC-142

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• コンビ航空機
• モジュール式航空機
• プレイター

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• 空輸貨物機
• 航空郵便サービスの歴史
• インドロシア輸送機 (IRTA)