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貨物機[ a ]は、乗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機です。このような航空機は通常、貨物を積み込むための1つ以上の大きなドアを備えています。乗客用のアメニティは取り外されるか設置されませんが、大型機の場合は通常、ギャレー、トイレ、二段ベッドなどの乗務員用の基本的な快適設備があります。[ 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場合があります。
貨物輸送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る。例えば、胴体の断面が幅広く背が高いこと、貨物室を地面近くに配置できるように翼が高いこと、未整備の場所にも着陸できるように車輪が多数装備されていること、そして貨物を機体に直接積み下ろしできるように尾部が高く取り付けられていることなどが挙げられる。
2015年までに、専用貨物機は7,000億ATK（利用可能なトンキロ）の輸送能力の43%を占め、57%は旅客機の貨物室で輸送されています。また、2015年にボーイングは、2035年には貨物室貨物が63%に増加し、特殊貨物が1兆2,000億ATKの37%を占めると予測しました。[ 2 ] カーゴ・ファクツ・コンサルティング社は、世界の貨物機の保有数が2019年から2039年にかけて1,782機から2,920機に増加すると予測しています。[ 3 ]
航空機は1911年には既に航空郵便という形で貨物輸送に利用されていた。初期の航空機は主に貨物輸送機として設計されたものではなかったが、1920年代半ばまでには航空機メーカーは貨物専用機を設計・製造するようになっていた。
1920年代初頭の英国では、新たに占領された中東の地域で部族の反乱を鎮圧するために、兵員と物資を迅速に輸送する貨物機の必要性が認識された。ビッカース・ヴィミー・コマーシャルの発展型であるビッカース・ヴァーノンは、1921年に最初の専用兵員輸送機として英国空軍に就役した。 1923年2月、この機体は英国空軍のイラク司令部によって使用され、史上初の戦略空輸作戦で、約500人のシーク教徒の兵士をキンガルバンからキルクークへ空輸した。 [ 4 ] [ 5 ]ビッカース・ヴィクトリアは、1928年11月から1929年2月にかけてのカブール空輸作戦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室のメンバーとともに外交官とその家族を避難させた。[ 6 ]ビクトリアは、インペリアル航空のハンドレーページ HP.42旅客機の航空路線開拓にも貢献した。[ 7 ]
第二次世界大戦中のドイツ設計のアラド Ar 232 は、貨物専用機として初めて作られた機体でした。Ar 232 は、それ以前のユンカース Ju 52貨物機改造機に取って代わることを目的としていましたが、製造されたのはごく少数でした。他のほとんどの軍隊も旅客機の貨物機バージョンを貨物輸送に使用しており、最も有名なのはダグラス DC-3のC-47 スカイトレインバージョンで、これは事実上すべての連合国で使用されました。将来の貨物機設計にとって重要な革新の 1 つは、1939 年にユンカース Ju 90 4 発軍用輸送機の 5 番目と 6 番目の試作機で導入され、後部積載ランプの最も初期の例が知られています。この機体は、その時代のほとんどの機体と同様に、尾輪式着陸装置を使用していたため、着陸時に機体が大きく後方に傾きました。これらの航空機は、車両用トラックウェイランプの中央に人員用階段を備えた強力なランプ/油圧リフトであるトラポクラッペを導入し、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た。 [ 8 ]同様の後部積載ランプは、第二次世界大戦末期のノーズホイールギアを備えたアメリカの双発貨物機バッドRB-1コネストーガにも、やや異なる形で登場した。
戦後のヨーロッパは、現代の航空貨物および航空輸送産業の発展においても重要な役割を果たしました。冷戦の最盛期に行われたベルリン空輸作戦では、ソ連がベルリンと西側諸国との陸路を封鎖したため、西側諸国は西ベルリンに食料や物資を供給するため、事実上24時間体制の空輸作戦を展開し、航空機を大規模に動員しました。必要な数の航空機を迅速に供給するため、特にダグラスC-47スカイトレインなどの旧型機が多数投入されました。しかし、運用してみると、これらの旧型機は、着陸時に移動が容易な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等かそれ以上の荷降ろし時間を要することが判明しました。C-47はすぐに運用から外され、それ以降、フラットデッキはすべての新型貨物機の設計要件となりました。
戦後、数多くの新型特注貨物機が導入され、その多くは「実験的」な機能を備えていた。例えば、米国のC-82パケットは取り外し可能な貨物室を備え、C-123プロバイダーは現在では一般的な後部胴体と上向き尾翼の形状を採用することで、後部積載ランプを大幅に拡張した。しかし、このクラスの機体を成熟させたのはターボプロップエンジンの導入であり、初期の機体の一つであるC-130ハーキュリーズ（21世紀にはロッキード・マーティンC-130Jとして登場）は、今なお新型軍用輸送機の設計基準となっている。より大型、小型、高速の設計案が長年にわたって提案されてきたが、C-130は生産を継続できるほどのペースで改良が続けられている。
「戦略」輸送機は、1960年代のロッキードC-5ギャラクシー、70年代と80年代のソ連の類似設計機の数々を皮切りに、独自の重要なクラスとなり、世界最大の航空機であるアントノフAn-225で頂点に達しました。これらの設計は、主力戦車を含む最も重い積荷を世界規模の航続距離で輸送する能力を提供します。ボーイング747は、当初C-5と同じ仕様で設計されましたが、後に旅客バージョンと全貨物バージョンの両方を提供できる設計に変更されました。胴体上部の「膨らみ」は、事故の際に貨物コンテナが前方から滑り落ちて乗員エリアに当たらないようにするためのものです。
エアバスA380が発表された際、メーカーは当初、貨物機バージョンのA380Fの受注を受け付けており、これはAn-225に次ぐ貨物機として2番目に大きな積載量を誇る。[ 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%向上するものの、運航コストも高くなると推定している。2020年5月から、ポルトガルのHi FlyはCOVID-19の発生に対応して、中国から世界各地へ医療物資を輸送するA380による貨物便の運航を開始した。[ 10 ]これにより、ほぼ 3つのデッキの間には320 m 3の貨物があります。 [ 11 ] 2020年11月、エミレーツ航空は機体下部に50トンの貨物を積載できるA380ミニ貨物機の提供を開始しました。[ 12 ] [ 13 ]
貨物機は長年にわたり多くの用途に使われてきましたが、現在の貨物機の重要性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まで、ほぼあらゆるものを運ぶことができます。貨物機の最大の用途は、AmazonやeBayなどの小売業者によるオンラインショッピングの増加です。これらの商品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、A地点からB地点へできるだけ速く運ぶために使われています。航空貨物は世界の貿易価値を大幅に高めており、[ 15 ]航空貨物は6兆米ドル以上の商品を輸送し、世界貿易額の約35%を占めています。これは、生産者が商品のコストを抑えるのに役立ち、消費者がより多くの商品を購入できるようになり、店舗が商品を棚に並べ続けることができるようになります。
航空貨物は配送や輸送の面で重要なだけでなく、雇用産業においても非常に重要です。米国中の航空貨物会社は25万人以上の従業員を雇用しており、[ 16 ]米国の貨物航空会社は2023年8月に268,730人の従業員を雇用しており、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、貨物積載用に床梁をアップグレードし、乗客用機器や家具を新しいライニング、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ます。 専門のエンジニアリングチームはエアバスやボーイングに匹敵し、航空機の寿命をさらに15〜20年延ばします。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を改造しています。イスラエル・エアロスペース・インダストリーズのBedek Aviationは、737-300/400/700/800を約90日、767-200 /300を約4ヶ月、747-400を5ヶ月で改造しており、ボーイング777、エアバスA330、A321も検討しています。[ 18 ]オンタリオ州ノースベイにあるVoyageur Aviationは、DHC-8-100をDHC-8-100パッケージ貨物機に改造している。[ 19 ]
1996年にA300B4 -200Fの改造費用は500万ドル、 2001年にA300 -600Fは800万ドル、1994年にマクドネル・ダグラスMD-11 Fは900万ドル、 2007年にB767 -300ERFは1300万ドル、2006年にボーイング747-400 PSFは2200万ドル、 2016年にはA330 -300 P2Fが2000万ドル、2017年にはボーイング777 -200ER BCFが4000万ドルと見積もられた。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る。[ 20 ] 2000年代半ば、旅客用747-400型機は2500万ドルの改造費用を差し引く前で3000万～5000万ドル、ボーイング757型機は改造費用を差し引く前で1500万ドル、2018年には1000万ドル以下に、737クラシックは500万ドル、 2018年にはボーイング737-400型機は200万～300万ドルにまで下がった。[ 21 ]
派生型貨物機は開発コストの大部分が既に償却されており、生産までのリードタイムは新型機よりも短い。改造貨物機は旧式の技術を使用しているため、現行技術で実現できるよりも直接的な運航コストが高くなる。また、貨物専用に設計されていないため、積み下ろし作業が最適化されておらず、機内が不必要に加圧されている場合や、乗客の安全のために不要な装置が搭載されている場合もある。
専用貨物機とは、旅客や軍事の要件による制約を受けず、最初から貨物機として設計された航空機のことです。長年にわたり、このような航空機の費用対効果について議論が続いており、一部の貨物運送会社は、このような航空機を保有すれば継続的に利益を上げられると主張しています。この意見の相違を解決するため、米国航空宇宙局（NASA）は、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社を選定し、1990年までにこのような貨物機を製造できる可能性を独自に評価させました。これは、貨物/物流空輸システム研究（CLASS）の一環として行われました。同等の積載量の場合、専用貨物機は他の貨物機と比較して、輸送コストを20%削減し、機体価格を15%削減できるとされています。しかし、これらの調査結果は、燃料費や人件費、そして特に航空貨物サービスの需要増加に関する仮定に非常に左右されます。さらに、将来の派生型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を無視している。
専用貨物機の主な利点は、貨物輸送の需要に合わせて設計できるため、積載・荷降ろし方法、床材、機体構成、与圧など、任務に最適な仕様にできる点です。さらに、NASAのACEE（航空貨物効率評価）の成果を最大限に活用できるため、運用コストと燃料消費量を大幅に削減できる可能性があります。しかし、このような高額な諸経費は、航空機の価格と直接的な運用コスト（減価償却費と保険料のため）を押し上げ、投資家にとっての財務リスクを高めます。特に、開発コストがはるかに低く、コスト削減技術の一部を既に組み込んでいる派生機と競合することになるため、そのリスクは増大します。
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によって、軍が必要とする航空機の数を減らすことができる点です。しかし、共同開発による制約、民間機と軍用機の両方が被るであろうペナルティ、そして両者の妥協を認める組織構造を見つけることの難しさなど、いくつかの潜在的な欠点もあります。軍用機に適した機能の中には、民間貨物機には適さないため、採用できないものもあります。さらに、各航空機は、個別に設計された場合には搭載しない重量を積載しなければなりません。この追加重量は、商用バージョンの積載量と収益性を低下させます。これは、取得時の譲渡金、または運用ペナルティ補償金によって補償される可能性があります。最も重要なのは、商用バージョンの十分な市場が存在するかどうか、また旅客機の派生型とコスト競争力があるかどうかが不明確であることです。
迅速な配送需要と電子商取引の成長が、2020年のUAV貨物機の開発を促進する: [ 22 ]
カリフォルニア州カーピンテリア発 - スタートアップ企業のDorsal Aircraftは、翼、エンジン、尾部が胴体上部に取り付けられた無人貨物機の構造に、軽量の標準ISOコンテナを組み込むことを計画している。 相互接続された長さ1.5～15.2メートル（5～50フィート）のアルミニウム製コンテナが飛行貨物を運び、海外航空貨物コストを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経験を持つサンディエゴのWagner Aeronauticalの協力を得て C-130 Hを改造する計画である。 [ 23 ]
北京に拠点を置く北京航空航天科技は、貨物輸送用の高高度長距離無人航空機BZK-005を開発しました。この無人航空機は、高度5,000m （16,000フィート）で1,200km （650海里）以上、 1.2トン（2,600ポンド）の貨物を運搬できます。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3機を試験運用する予定です。ガルーダ航空は、マルク諸島、パプア、スラウェシ の限られた空港しかない遠隔地を結ぶために、最大100機の貨物無人航空機を計画しています。[ 24 ]
