きれいな空

クリーンスカイ共同事業

CSJU
共同事業の概要
形成された	2008年; 16年前 （2008年）
本部	Avenue de la Toison d'Or 56-60, 4 階 1060ブリュッセル ベルギー 50°50′06″N 4°21′17″E / 50.835070°N 4.354600°E / 50.835070; 4.354600
モットー	イノベーションの始まり
年間予算	16億ユーロ（クリーン スカイ）、40億ユーロ（クリーン スカイ 2）
共同事業の幹部	アクセル・クライン、エグゼクティブディレクター
重要な文書	理事会規則（EU）558/2014
Webサイト	クリーンスカイ

クリーン・スカイ共同事業（CSJU）は、欧州委員会と欧州航空産業の官民パートナーシップであり、より静かで環境に優しい航空機を実現するための研究活動を調整し、資金を提供しています。^{[1] [2]} CSJUはクリーン・スカイ・プログラム（CS）とクリーン・スカイ2プログラム（CS2）を管理しており、ヨーロッパ有数の航空研究機関となっています。

航空学は、革新を起こし、何百万もの人々の生活を変える力があることで知られています。また、ハードウェアとシステムが複雑なため、この業界の研究開発サイクル（アイデアが設計図から市場に出るまでの時間）は非常に長く、通常は20年から30年です。技術の進歩を推進するために必要な大規模な投資に伴うリスクは非常に高いです。同時に、この業界の環境への影響は現在、世界の人為的な炭素排出量の3％を占めており、現代社会が人々、国、地域間のより良いつながりを求める中、今後数年間で大幅に増加すると見込まれています。業界の研究活動を調整することにより、CSJUは民間部門が管理可能なリスクを超える新しい技術を開発します。CSJUは、通常では達成できない時間枠内で革新を開発および導入するために必要な資金を提供します。

そのため、CSJU は、欧州航空研究諮問委員会(ACARE) の 2020 年環境目標 の実現に主に貢献する機関となることを目指しています。これらの目標は次のとおりです。

• 二酸化炭素（CO2 _）排出量を50%削減。
• 一酸化窒素（NOx _）排出量を80%削減。
• 飛行中の航空機の騒音を50%低減します。
• 航空機および関連製品のライフサイクルにおける環境への影響を軽減する。(1)

業界と委員会の代表者で構成される CSJU 理事会は、研究とイノベーションが不可欠な戦略的分野を特定します。その後、業界の変化するニーズに応じて「提案募集」が開始されます。中小企業 (SME)、業界リーダー、大学、専門研究機関は、研究活動の詳細な計画と、新技術の開発に必要な資金の概要で募集に応じます。リソースの効率的な割り当てを保証するために、申請は独立した外部専門家のパネルによって評価され、最も可能性の高い提案について CSJU に助言します。優勝した提案は、CSJU から資金およびその他のサポートを受けます。2008 年から 2016 年まで実行される最初の Clean Sky プログラムの予算は 16 億ユーロです。この半分は、欧州委員会のフレームワーク パッケージ 7 研究およびイノベーション プログラムによって提供され、残りの半分は業界リーダーからの資金および現物による寄付によって提供されました。

研究とイノベーションが不可欠な戦略的分野は、統合技術デモンストレーター (ITD) と呼ばれます。ITD は 6 つあり、それぞれ 2 人の業界リーダーが共同で主導し、プログラムの全期間にわたって取り組みます。

グリーン リージョナル エアクラフト (GRA):エアバスとアレニアが共同で主導。この ITD は小型で軽量の航空機に重点を置いています。

スマート固定翼航空機 (SFWA):エアバスとサーブが共同で主導。この ITD は、大型航空機とビジネス ジェット機をカバーする翼の技術と構成に焦点を当てています。

グリーン ロータークラフト (GRC):アグスタウェストランドとエアバス ヘリコプターが共同で主導しています。この ITD は、革新的なローター ブレード、ディーゼル エンジン技術の統合、有害な油圧流体を排除する高度な電気システムに重点を置いています。

持続可能でグリーンなエンジン (SAGE):ロールス・ロイス社とサフラン社が共同で主導。この ITD は、オープンローターやインタークーラーなどの新しい構成に焦点を当てています。

グリーンオペレーションのためのシステム (SGO): LiebherrとThalesが共同で主導。この ITD は、航空機の電気機器、システム アーキテクチャ、熱管理、およびより環境に優しい軌道を実現する機能に重点を置いています。

エコデザイン (ED): Dassault AviationとFraunhofer Gesellschaftが共同で主導。この ITD は、材料とエネルギーの使用を最適化することで、航空機の設計、製造、撤去、リサイクルの環境影響を軽減することに重点を置いています。

6 つの ITD を補完するのが、技術評価者 (TE) です。新技術が開発され、テスト モデルまたは航空機に統合されると、TE はデモンストレーション活動とテスト飛行を実施し、その結果を新技術を搭載していない航空機と比較することで、環境改善を評価します。節約された燃料、放出される騒音などの違いが、技術の成功の程度を表します。

サフランが主導するオープンローターの実証は、8年間で6500万ユーロの資金提供を受けて2008年にプログラムの一環として開始されました。実証機は2015年に組み立てられ、2017年5月にイストルの野外試験装置で地上試験が行われ、現在のCFM56ターボファンと比較して燃料消費量と関連するCO2_排出量を30％削減することを目指しています。^[3]

欧州ブレークスルー層流航空機実証機（BLADE）は、2017年9月からA340で実験的な層流翼セクションの飛行試験を行う枠組みの中でのエアバスのプロジェクトです^。[4]

Clean Sky のサポートを受けて開発されたハードウェアの他の例は次のとおりです。

• オープンローターブレード: 2025～2030 年に就航する単通路ジェット機のエンジンに搭載されるブレード。
• ドループ ノーズデモンストレーター: このデモンストレーターは、高揚力性能を強化した地域型 A/C の 1.1 最先端のものです。ドループ ノーズ デモンストレーターは、完全なモーフィング機能、CNT (カーボン ナノチューブ) ベースの氷防護システム、歪み測定用の OF (光ファイバー)、温度センサー、SMA (形状記憶合金) ベースの内部パッチ アクチュエーター、アクティブ フロー制御用のSJ (合成ジェット) などを実現する技術プラットフォームとして考えられています。
• 高圧縮エンジン モデル: 従来のタービン エンジンに代わる持続可能な代替手段を提供し、燃料消費量と排出量を削減する新しいテクノロジーです。
• スマートフラップ複合荷重導入リブ: 樹脂トランスファー成形製造技術で開発された、DAV ビジネスジェット用途のスマートフラップのフルスケール複合荷重導入リブ。フラップの主要構造部品を含むこの荷重導入リブは、低コスト、軽量、低複雑性の複合フラップの可能性を示しています。
• HEMAS アクチュエータ: 安全クラッチを含むフォールト トレラント電気機械式メイン ローター アクチュエータ。HEMAS システムは、油圧を使わない、より電動化されたヘリコプター アーキテクチャを実現します。
• 燃料噴射装置：ロールスロイス社のクリーンスカイSAGE6リーンバーンプログラム向け技術による初期の燃料噴射装置。^[5]
• H1 パート 6:チタン製ファンホイール: 従来の方法 (バー加工) に代わる方法を提供する積層造形 SLM 技術によって製造された、軽量で環境に優しい空気冷却ユニットの新世代ファンホイール。
• モーフィングフラップ 2 ベイ プロトタイプ: 翼フラップ セグメントのキャンバー モーフィングを可能にするスマートな構造。
• 主な飛行中の氷結検出システム: 航空機の空力表面に氷が付着する原因となる可能性のある大気条件の存在を安全に検出します。
• 電子電源モジュール: 電気航空機向けの柔軟な電力管理機能を備えたモジュール式スマート電力コンバーター。
• 電気エネルギー管理戦略の実装のために高周波電圧チョッピング機能が強化されたソリッド ステート電源コントローラ: 5 分間の容量過負荷がなくなるため、発電機全体の重量を最大 10% 削減できます。
• 統合型電熱防氷および音響減衰機能を備えた GKN スクープ インテーク: 統合型電熱防氷および音響減衰技術を備えた ECS エア インテーク。2011 年に GKN アイシング風洞でテスト済み。
• アニュラス フィラー: 複合アニュラス フィラーはファン ブレードの間に配置され、空気の流れを誘導してファン ブレードの効率を最適化します。
• グリーン PU シートクッション (ヘッドレスト): 3 部構成のシートクッション システムのヘッドレスト。難燃剤を含まない 22 重量% のバイオベースの柔軟なポリウレタンフォーム。
• シームレス モーフィング リーディング エッジ デモンストレーター: モーフィング リーディング エッジをシームレスに変形できるアクチュエーション システムの設計。
• 液体樹脂注入プロセスで製造され、加熱ツールで硬化されたナセル複合部品:加熱ツールで液体樹脂注入を使用してエポキシ樹脂とカーボンファイバーで作られたナセル複合部品。

最初のクリーン・スカイ・プログラムの成功を受けて、その後継プログラムであるクリーン・スカイ2 ^[6]が、 2014年(2)に委員会のホライズン2020研究イノベーション・プログラムの一環として開始されました。クリーン・スカイ2は、ACAREが設定した委員会のフライトパス2050目標への主要な貢献者となることを目指しており、この目標は最初のクリーン・スカイ・プログラムよりも野心的です。

これらの目標は次のとおりです。

• 二酸化炭素（CO2）排出量を75%_削減。
• 一酸化窒素（NOx ）_を90%削減。
• 飛行中の航空機の騒音を65%削減。
• 航空機をリサイクル可能に設計・製造することで、航空機および関連製品のライフサイクルにおける環境への影響を軽減します。(3)

Clean Sky 2 は、ヨーロッパの航空学における世界的なリーダーシップの維持にも貢献します。そのため、Clean Sky 2 には、より多くのメンバー、より大きな予算、そしてより幅広い分野での研究活動が必要になります。

このプログラムでは、2020年初頭までにオーストリアのde:Rail Tec Arsenalにある着氷風洞で、エンジン吸気口とナセルのモックアップに受動的な氷防護システムをテストします。このシステムは、蒸発器内の金属製多孔質「ウィック」での蒸発によって生成される毛細管力を使用して、宇宙用途のように可動部品なしで凝縮器に熱伝達を提供し、重量とエネルギー要件を削減します。^[7]

クリーン・スカイ2では、EUは2つの高速回転翼航空機、エアバスRACER複合ヘリコプターとレオナルド次世代民間ティルトローター（NGCTR）に資金を提供しています。^[8]

2016年、フランスのONERA、ドイツのDLR、オランダのTU Delft / NLRは、2035年から従来の旅客機の設計を置き換える35の根本的な構成を評価する契約を結んだ。これらの構成は、エアバスA320の要件である150人の乗客、マッハ0.78の巡航速度、1,200海里（2,200 km）を満たすものであった。TU DelftとNLRは、2019年1月のAIAA SciTechカンファレンスで、分散型ハイブリッド電気推進（DHEP）研究Under Novairプロジェクトを発表し、より可能性の高い3つの構成を選択した。^[9]

• 離陸と上昇のための並列ハイブリッドブーストターボファンである HS1 。
• HS2、ターボ発電機で駆動される翼前縁に沿って分散されたプロペラを備えたシリアルハイブリッドコンセプト。
• HS3 は、主翼フラップと尾翼上に分散されたダクトファンに動力を供給するターボ発電機を2 つのダクトプロペラに置き換えたシリアルハイブリッドです。

500Wh/kgのバッテリーパックを想定すると、達成可能ではあるものの自動車や産業用途では不可能であり、推進質量はHS2では600%、HS3では730%に急上昇し、他のすべての質量を駆動し、HS3では34%、HS2では51%多くのエネルギーを消費することになるが、HS1では10%優れたエネルギー消費を示した。^[9]

2022年には、クリーン・スカイ2研究プログラムの一環として製作された、エアバスA320の1/8.5スケールの模型であるスケールド・フライト・デモンストレーター [fr]が試験飛行を行った。これは風洞試験と飛行試験の両方に使用でき、スケールモデルの使用を検証して数値シミュレーションと実物大の飛行試験のギャップを縮小することを目的としている。^[10]

2050年までに航空輸送のCO2排出量を80%削減するには、クリーン・スカイ3は逆の計画が必要となる。航空機の寿命を考慮すると_、必要な技術は2030～35年に実用化され、2025～27年に実証される必要がある。2021～27年のEU予算は2019年末までに投票され、2020年には詳細な配分が決定され、ホライズン・ヨーロッパの研究・イノベーション・プログラムにはクリーン・スカイ3が含まれ、早くても2021年1月1日に開始されるだろう。^[11]

2022年3月23日、クリーン・スカイ1および2プログラムの後継であるクリーン・アビエーションは、水素航空機、ハイブリッド電気航空機、短距離および中距離航空機、「横断的」技術、調整およびサポート向けに36か月間で7億3,500万ユーロの資金を提供する最初の提案募集を開始しました。^[12] 水素研究には1億8,200万ユーロが割り当てられ、そのうち1億1,500万ユーロは5,000馬力（3,670kW）のターボプロップと20,000ポンド推力（89kN）のターボファンによる直接燃焼、5,000万ユーロは燃料電池、1,000万ユーロは貯蔵、700万ユーロは「短期的な破壊的技術」です。提案は6月23日まで受け付けており、結果は9月に発表され、12月に助成金が授与されます。^[12] 第2フェーズは2025年に開始され、開発された技術の2035年のサービス開始に向けて、総額17億ユーロの資金が投入される予定。^[12] 英国企業は、ホライズン・ヨーロッパ・プログラムに参加していれば対象となる可能性がある。^[12]

• 大型旅客機、地域航空機、高速回転翼航空機向けの 3 つの革新的航空機デモンストレーター プラットフォーム (IADP) では、完全な航空機/車両レベルで飛行デモンストレーターの開発とテストを行います。
• 3 つの統合技術デモンストレーター (ITD) では、主要な統合システム レベルでデモンストレーターを使用して、機体、エンジン、システムを検査します。
• 2 つの横断的活動 (小型航空輸送、エコデザイン) では、特定のアプリケーション向けにさまざまな ITD と IADP の知識を統合し、共有プロジェクトと結果を通じてさまざまなプラットフォーム間で相乗効果を活用できるようにします。
• 技術評価者 (TE) は、IADP および ITD で開発された技術の環境および社会への影響を監視および評価します。

• クリーンスカイ共同事業
• 欧州航空研究諮問委員会（ACARE）
• フレームワークパッケージ 7 研究イノベーションプログラム
• 欧州委員会ホライズン2020研究イノベーションプログラム