WO2024143489A1 - 水素航空機 - Google Patents

Abstract

水素航空機（１）は、前後方向に延びる胴体（１１）と、胴体（１１）の後端部に取り付けられた尾翼（１３）と、胴体（１１）における尾翼（１３）よりも前側の位置に取り付けられた主翼（１２）と、胴体（１１）内に設けられ、乗客及び貨物の少なくとも一方を収容する収容室（４）と、胴体（１１）内における収容室（４）よりも前側の位置に設けられ、水素燃料を貯蔵する水素燃料タンク（３Ａ）と、を備える。

Description

水素航空機

　本開示は、水素を燃料として使用する水素航空機に関する。

　水素を燃料として使用する水素航空機が知られている。水素航空機では、燃料としての液体水素を貯蔵する水素燃料タンクを機体に搭載する必要がある。

　水素燃料タンクを搭載した航空機の一例として、下記特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１の航空機は、ロケットエンジンを含む推進源と、当該推進源に供給される水素燃料を貯蔵する水素燃料タンクと、を備える。水素燃料タンクは、機体の胴体の内部に配置される。具体的に、特許文献１では、客室の後方に位置する胴体の中央部に水素燃料タンクが配置される。

　上記特許文献１では、重量が嵩む水素燃料タンクが客室の後方に配置されるので、機体の重心が後寄りになる結果、当該重心から尾翼までの距離が短くなりやすい。当該距離が短くなると、航空機の操作性を確保するのに必要な尾翼の面積が増大するので、尾翼を含む航空機の重量が増大する。このことは、航空機の燃費の悪化や航続距離の低下を招く。

特許第５７９１０５５号公報

　本開示は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃費及び航続距離の向上に資するレイアウトで水素燃料タンクを配した水素航空機を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するためのものとして、本開示の一局面に係る水素航空機は、前後方向に延びる胴体と、前記胴体の後端部に取り付けられた尾翼と、前記胴体における前記尾翼よりも前側の位置に取り付けられた主翼と、前記胴体内に設けられ、乗客及び貨物の少なくとも一方を収容する収容室と、前記胴体内における前記収容室よりも前側の位置に設けられ、水素燃料を貯蔵する水素燃料タンクと、を備えたものである。

　本開示によれば、水素燃料タンクを上記のようなレイアウトで配置することにより、水素航空機の燃費及び航続距離を向上させることができる。

本開示の第１実施形態に係る水素航空機を示す斜視図である。 図１の水素航空機の縦断面図である。 図１の水素航空機の前部の横断面図である。 本開示の第２実施形態に係る水素航空機を示す斜視図である。 図４の水素航空機の縦断面図である。 本開示の第３実施形態に係る水素航空機を示す斜視図である。 図６の水素航空機の横断面図である。 上記第３実施形態の変形例を示す図７相当図である。 本開示の第４実施形態に係る水素航空機を示す斜視図である。 図９の水素航空機の横断面図である。 上記第４実施形態の変形例を示す図１０相当図である。

　（１）第１実施形態
　［水素航空機の構成］
　図１は、本開示の第１実施形態に係る水素航空機１を示す斜視図である。本図に示すように、水素航空機１は、機体１０と、エンジン２と、燃料タンク３と、を備える。なお、本実施形態では、水素航空機１の各方向を図１のとおり定義する。すなわち、水素航空機１の飛行時の進行方向を前とし、その反対側を後とする。また、進行方向を向いたときの左手の方向を左、その反対側を右とする。さらに、前後方向及び左右方向の双方と直交する方向の一方であって着陸時に地面を向く側を下、その反対側を上とする。左右方向については、これと平行な方向を幅方向ということがある。これらの方向に関する定義は、後述する第２～第４実施形態でも同様に適用される。

　機体１０は、胴体１１と、左右一対の主翼１２と、尾翼１３と、を含む。胴体１１は、前後方向に延びる筒状体であり、例えば略円筒形の胴体パネルと、その内面に沿って前後方向及び円周方向に延びる各種補強材とを有する。一対の主翼１２は、それぞれ左右方向、つまり幅方向に長尺な板状体からなる。一対の主翼１２は、胴体１１の前後方向の中間部から幅方向の外側に向けて延びる。尾翼１３は、胴体１１における主翼１２より後側の位置に配置されている。具体的に、尾翼１３は、胴体１１の後端部から上方に延びる垂直尾翼１３ａと、胴体１１の後端部から幅方向の外側に延びる左右一対の水平尾翼１３ｂとを有する。

　エンジン２は、水素を燃料として駆動されるエンジンである。例えば、エンジン２は、水素の燃焼エネルギーにより回転するガスタービンを含む水素タービンエンジンである。エンジン２は、機体１０の外部に設けられており、機体１０に推進力を付与する。エンジン２の数は特に限定されないが、本実施形態では２つのエンジン２が、一対の主翼１２にそれぞれ固定されている。

　燃料タンク３は、エンジン２に燃料として供給される水素を液体の状態で貯蔵するタンクである。すなわち、燃料タンク３の内部には、図３で示す極低温の液体水素ＬＨが貯蔵されている。本実施形態において、燃料タンク３は、前側タンク３Ａと、後側タンク３Ｂとを含む。液体水素ＬＨは、各タンク３Ａ，３Ｂ内にそれぞれ貯蔵されている。なお、前側タンク３Ａは本開示における水素燃料タンクに相当し、後側タンク３Ｂは本開示における追加水素燃料タンクに相当する。

　前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂは、所定の燃料配管を介して２つのエンジン２にそれぞれつながっている。すなわち、前側タンク３Ａは、対応する燃料配管を介して２つのエンジン２の少なくとも一方に水素燃料を供給することが可能であり、後側タンク３Ｂは、対応する燃料配管を介して２つのエンジン２の少なくとも一方に水素燃料を供給することが可能である。各タンク３Ａ，３Ｂ用の燃料配管には、燃料の接続先を切り替えるためのバルブがそれぞれ設けられている。

　上記バルブは、各タンク３Ａ，３Ｂの状態等に応じて適宜制御される。例えば、前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂの双方に液体水素ＬＨからなる水素燃料が十分に存在する通常時は、前側タンク３Ａから一方のエンジン２に水素燃料が供給され、かつ後側タンク３Ｂから他方のエンジン２に水素燃料が供給されるように、上記バルブが制御される。また、前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂの一方が何らかの不具合により使用不能となった場合には、不具合が生じていない他方のタンクから２つのエンジン２に水素燃料が供給されるように、上記バルブが制御される。

　図２は、水素航空機１の縦断面図である。図１及び図２に示すように、胴体１１の内部には、操縦室５、客室６、貨物室７、前側タンク室８、及び後側タンク室９が画成されている。操縦室５は、パイロットが搭乗する部屋であり、胴体１１の前端部に設けられている。パイロットが搭乗する部屋はコックピットとも呼ばれる。前側タンク室８は、前側タンク３Ａを収容する部屋であり、操縦室５の後側に設けられている。客室６は、乗客を収容する部屋であり、前側タンク室８の後側に設けられている。貨物室７は、貨物を収容する部屋であり、操縦室５、前側タンク室８、及び客室６の下側に設けられている。後側タンク室９は、後側タンク３Ｂを収容する部屋であり、客室６及び貨物室７の後側にあたる胴体１１の後部に設けられている。

　胴体１１の内部には、上記の各室５～９を区画する壁として、第１圧力隔壁１５、第２圧力隔壁１６、第１仕切壁１７、第２仕切壁１８、及び横壁１９が設けられている。第１及び第２圧力隔壁１５，１６、並びに第１及び第２仕切壁１７，１８は、いずれも前後方向と直交する縦壁であり、胴体１１の内部を前後に区画する。横壁１９は、前後方向に延びる壁であり、胴体１１の内部を上下に区画する。各壁は、前から第１圧力隔壁１５、第１仕切壁１７、第２仕切壁１８、及び第２圧力隔壁１６の順に配置される。

　第１圧力隔壁１５は、胴体１１の前端部に配置された略円形の壁であり、当該前端部において胴体１１の全断面を占める。第１圧力隔壁１５には、横壁１９の前端部が結合されている。

　第２圧力隔壁１６は、胴体１１の後部に配置された略円形の壁であり、当該後部において胴体１１の全断面を占める。第２圧力隔壁１６には、横壁１９の後端部が結合されている。

　第１圧力隔壁１５と第２圧力隔壁１６との間の領域は、水素航空機１の飛行中、適宜の圧力調整装置によって地上気圧に近い圧力に保持される。すなわち、第１圧力隔壁１５と第２圧力隔壁１６との間にある操縦室５、客室６、貨物室７、及び前側タンク室８は、いずれも、圧力が略一定に保たれる与圧空間内に位置している。このため、第１圧力隔壁１５及び第２圧力隔壁１６には、当該与圧空間の圧力と上空の圧力との差に基づく大きな差圧が加わる。両圧力隔壁１５，１６は、このような差圧に耐え得る高い剛性を有する。

　第１仕切壁１７は、胴体１１の断面の上半部を占めるような略半円形の壁である。第１仕切壁１７は、横壁１９の上側領域に配置される。第１仕切壁１７は、第１圧力隔壁１５から後方に離れた位置に配置されている。

　第２仕切壁１８は、第１仕切壁１７と同様の略半円形の壁である。第２仕切壁１８は、横壁１９の上側領域のうち第１仕切壁１７から後方に離れた位置に配置されている。

　第１仕切壁１７及び第２仕切壁１８は、防火性を有する材料からなる防火壁である。両仕切壁１７，１８の材料は、防火性を有する限りにおいて種々の材料から選択し得る。仕切壁１７，１８の材料は、例えば鋼、もしくは鋼と同程度又はそれ以上の防火性（耐熱性）を有する材料であることが好ましい。また、第１仕切壁１７及び第２仕切壁１８は、第１圧力隔壁１５と第２圧力隔壁１６との間の与圧空間、つまり圧力が略一定に保たれる空間にあるので、当該各仕切壁１７，１８にかかる差圧は小さい。このため、仕切壁１７，１８の剛性は、圧力隔壁１５，１６の剛性よりも低く設定されている。

　操縦室５は、第１圧力隔壁１５と第１仕切壁１７との間でかつ横壁１９の上側に配置されている。言い換えると、操縦室５は、第１圧力隔壁１５の上半部を前壁とし、第１仕切壁１７を後壁とし、かつ横壁１９を床とする、断面略半円形の部屋である。図２に示すように、操縦室５には、パイロットが着座するパイロットシート２１や、パイロットにより操作される操縦機器等が配置される。

　前側タンク室８は、第１仕切壁１７と第２仕切壁１８との間でかつ横壁１９の上側に配置される。言い換えると、前側タンク室８は、第１仕切壁１７を前壁とし、第２仕切壁１８を後壁とし、かつ横壁１９を床とする、断面略半円形の部屋である。

　前側タンク３Ａは、図３で示す液体水素ＬＨの貯蔵空間を内包する密閉容器である。前側タンク３Ａの形状は特に限定されないが、本実施形態では略円筒形である。前側タンク３Ａは、その軸心が前後方向に延びる向きで前側タンク室８に配置される。

　客室６は、第２仕切壁１８と第２圧力隔壁１６との間でかつ横壁１９の上側に配置される。言い換えると、客室６は、第２仕切壁１８を前壁とし、第２圧力隔壁１６の上半部を後壁とし、かつ横壁１９を床とする、断面略半円形の部屋である。客室６には、図２に示すように乗客が着座する複数のシート２２が配置される。

　後側タンク室９は、第２圧力隔壁１６の後側に配置される。言い換えると、後側タンク室９は、第２圧力隔壁１６を前壁とする断面略円形の部屋である。

　後側タンク３Ｂは、図３に示す液体水素ＬＨの貯蔵空間を内包する密閉容器である。後側タンク３Ｂの形状は特に限定されないが、本実施形態では略円筒形である。後側タンク３Ｂの断面積は、前側タンク３Ａの断面積よりも大きい。後側タンク３Ｂは、その軸心が前後方向に延びる向きで後側タンク室９に配置されている。

　貨物室７は、第１圧力隔壁１５と第２圧力隔壁１６との間でかつ横壁１９の下側に配置される。言い換えると、貨物室７は、第１圧力隔壁１５の下半部を前壁とし、第２圧力隔壁１６の下半部を後壁とし、かつ横壁１９を天井とする、断面略半円形の部屋である。

　貨物室７は、メイン貨物室７ａとサブ貨物室７ｂとを含む。メイン貨物室７ａは、客室６の下方に位置する。サブ貨物室７ｂは、メイン貨物室７ａよりも前側、かつ操縦室５及び前側タンク室８の下方に位置する。メイン貨物室７ａとサブ貨物室７ｂとの境界ＢＳ１には、例えば壁のような何らかの仕切があってもよいが、本実施形態では当該境界ＢＳ１に仕切は設けられていない。すなわち、本実施形態では、メイン貨物室７ａとサブ貨物室７ｂとが前後方向に連続している。

　メイン貨物室７ａと客室６とは、横壁１９を挟んで上下方向に隣接し、全体として断面略円形の部屋を構成している。すなわち、本実施形態では、胴体１１の前後方向中間部に、客室６及びメイン貨物室７ａを合わせた断面略円形の収容室４が配置されている。言い換えると、収容室４は、乗客及び貨物を収容するために胴体１１の前後方向中間部に配置された断面略円形の部屋である。

　収容室４は、前側タンク３Ａの収容空間である前側タンク室８と第２仕切壁１８を介して隣接している。また、前側タンク室８は、操縦室５と第１仕切壁１７を介して隣接している。すなわち、前側タンク室８は、前後方向について操縦室５と収容室４との間に挟まれている。前側タンク３Ａは、このような位置にある前側タンク室８に収容されることにより、操縦室５の後方かつ収容室４の前方に配置されている。

　また、前側タンク室８は、胴体１１内における操縦室５及び客室６と略同一の高さ、つまり胴体１１の上半部に対応する高さに位置している。言い換えると、前側タンク３Ａは、前後方向視で操縦室５及び収容室４とそれぞれ重なる位置に配置されている。

　図３は、水素航空機１の前部の横断面図である。本図に示すように、前側タンク室８には、左右一対の連絡通路２５が備えられている。一対の連絡通路２５は、操縦室５と収容室４の客室６とをつなぐ前後方向に延びる通路であり、前側タンク３Ａの左右にそれぞれ備えられている。各連絡通路２５の前端は、第１仕切壁１７に形成された開閉可能な扉を介して操縦室５に連通し、各連絡通路２５の後端は、第２仕切壁１８に形成された開閉可能な扉を介して、収容室４のうちの客室６に連通している。

　各連絡通路２５は、上下左右の四方が壁に囲まれた断面矩形状の通路である。連絡通路２５を画成する壁のうち、機体１０の中心側の側壁を内側壁２５ａとする。この内側壁２５ａは、連絡通路２５を前側タンク３Ａから隔絶する壁として機能する。また、内側壁２５ａは、第１仕切壁１７及び第２仕切壁１８と同様の、防火性を有する材料からなる防火壁である。連絡通路２５を画成する壁のうち、内側壁２５ａ及び横壁１９以外の壁も、防火性を有する防火壁であってもよい。

　［作用効果］
　以上説明したように、第１実施形態の水素航空機１は、前後方向に延びる胴体１１と、胴体１１の後端部に取り付けられた尾翼１３と、胴体１１における尾翼１３よりも前側の位置に取り付けられた主翼１２と、胴体１１内に設けられ、乗客及び貨物を収容する収容室４と、胴体１１内における収容室４よりも前側及び後側の位置にそれぞれ設けられ、水素燃料（液体水素ＬＨ）を貯蔵する前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂと、を備える。このような構成によれば、水素航空機１の燃費及び航続距離を向上できるという利点がある。

　すなわち、第１実施形態では、水素燃料を貯蔵する前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂが胴体１１の内部に設けられるので、タンク容量が確保しやすく、水素燃料の搭載量を増やすことができる。このため、エネルギー密度の低い水素燃料を用いながらも、十分な航続距離を確保することができる。

　しかも、前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂが収容室４の前後に分かれて配置されるので、機体１０の重量バランスが取りやすく、水素燃料の搭載量を増やして水素航空機１の航続距離を伸ばすことができる。

　ここで、水素燃料の搭載量（換言すれば航続距離）を同等に確保する別の態様として、前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂの合計容量に相当する大容量の燃料タンクを収容室４の後側（後側タンク室９）に配置すること、つまり前側タンク３Ａを省略することが考えられる。ただし、このようにすると、重量の大きい燃料タンクが機体１０の後部に集中する結果、機体１０の重心が後寄りになって、尾翼１３から重心までの前後方向の距離が縮小してしまう。当該距離が縮小すると、水素航空機１の操作性を確保するのに必要な尾翼１３の面積が大きくなって、機体１０の重量が増大しやすくなる。

　これに対し、第１実施形態では、収容室４の前側にも燃料タンク（前側タンク３Ａ）が配置されるので、上記のように機体１０の後部に燃料タンクを集中配置した場合に比べて、機体１０の重心を前寄りにすることができる。これにより、尾翼１３から重心までの前後方向の距離が拡大するので、尾翼１３の面積を減らしつつ水素航空機１の操作性を確保することができる。その結果、尾翼１３を含む機体１０の重量を軽減することができ、水素航空機１の燃費や航続距離を向上させることができる。

　また、第１実施形態では、前後方向視で収容室４と重なる位置に前側タンク３Ａが配置される。このような構成によれば、前側タンク３Ａの断面積を十分に確保することができ、水素燃料をより多く搭載することができる。

　また、第１実施形態では、胴体１１の前端部に操縦室５が設けられるとともに、当該操縦室５の後方かつ収容室４の前方に前側タンク３Ａが配置される。このように、前側タンク３Ａの前側に操縦室５を配置した場合には、操縦室５からの前方視界を良好に確保することができる。

　また、第１実施形態では、操縦室５と前側タンク３Ａとの間に防火性の第１仕切壁１７が設けられるとともに、前側タンク３Ａと収容室４との間に防火性の第２仕切壁１８が設けられる。このような構成によれば、第１仕切壁１７によって操縦室５が前側タンク３Ａから隔絶されるとともに、第２仕切壁１８によって収容室４が前側タンク３Ａから隔絶されるので、これら操縦室５及び収容室４の安全性を良好に確保することができる。しかも、両仕切壁１７，１８が防火性を有するので、操縦室５及び収容室４の火災に対する安全性を高めることができる。

　また、第１実施形態では、前側タンク３Ａの左右の側方に、操縦室５と収容室４とをつなぐ一対の連絡通路２５が設けられる。このような構成によれば、前側タンク３Ａによって隔てられた操縦室５と収容室４との間を、連絡通路２５を通じて移動することが可能になる。しかも、連絡通路２５が２つ用意されるので、連絡通路２５の１つに不具合が生じても、もう１つの連絡通路２５を通じて操縦室５と収容室４との間を移動することができる。

　さらに、第１実施形態では、連絡通路２５の周囲壁のうち、前側タンク３Ａに近い側の側壁である内側壁２５ａが、防火性を有する防火壁とされる。このように、防火性の内側壁２５ａによって連絡通路２５を前側タンク３Ａから隔絶した場合には、連絡通路２５の火災に対する安全性を高めることができる。

　［変形例］
　上記第１実施形態では、前側タンク３Ａと後側タンク３Ｂとの間に、客室６とその下のメイン貨物室７ａとを含む収容室４を配置したが、収容室の具体例はこれに限られない。例えば、収容室は、乗客のみを収容する単なる客室であってもよいし、貨物のみを収容する単なる貨物室であってもよい。すなわち、収容室は、乗客及び貨物の少なくとも一方を収容できる部屋であればよい。

　上記第１実施形態では、操縦室５と収容室４のうちの客室６とをつなぐ通路として、前側タンク３Ａの左右の側方に一対の連絡通路２５を設けたが、左右いずれか一方の連絡通路２５は省略してもよい。すなわち、前側タンク３Ａの左右いずれかの側方に単一の連絡通路を設けてもよい。このようにすれば、連絡通路に係る構造を簡素化することができる。

　上記第１実施形態では、機体１０に推進力を付与する推進源として、水素タービンエンジンからなるエンジン２を用いたが、推進源は、水素をエネルギー源として推進力を生みだすものであればよく、エンジンに限られない。例えば、推進装置として、燃料電池システムを用いることも可能である。燃料電池システムは、例えば、水素と酸素とを化学反応させて電力を生成する発電部と、発電部で生成された電力を蓄える蓄電部と、蓄電部から供給される電力によりタービンやプロペラを回転駆動するモータとを含むものとすることができる。本開示において、水素燃料タンクは、このような燃料電池システムの発電部に水素を供給する供給源としても用いることができる。

　（２）第２実施形態
　図４及び図５は、本開示の第２実施形態に係る水素航空機１Ａを示す斜視図及び縦断面図である。なお、第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。このことは、後述する第３実施形態及び第４実施形態でも同様である。

　第２実施形態に係る水素航空機１Ａは、機体１０の胴体１１の内部に、操縦室３５と、客室３６と、貨物室３７と、前側タンク室３８と、後側タンク室３９と、を備える。また、胴体１１の内部には、前側タンク３３Ａ及び後側タンク３３Ｂを含む燃料タンク３３が配置されている。これら操縦室３５、客室３６、貨物室３７、前側タンク室３８、後側タンク室３９、燃料タンク３３は、第１実施形態における操縦室５、客室６、貨物室７、前側タンク室８、後側タンク室９、燃料タンク３にそれぞれ対応している。前側タンク３３Ａ及び後側タンク３３Ｂは、第１実施形態における前側タンク３Ａ及び後側タンク３Ｂにそれぞれ対応している。

　ただし、第２実施形態では、操縦室３５と前側タンク室３８との前後の位置関係が、第１実施形態のそれとは逆になっている。また、各室３５～３９を区画する壁の位置が第１実施形態とは異なる。以下、詳しく説明する。

　胴体１１の内部には、上記の各室３５～３９を区画する壁として、第１圧力隔壁４５、第２圧力隔壁４６、第１仕切壁４７、及び横壁４９が設けられている。第１圧力隔壁４５、第２圧力隔壁４６、第１仕切壁４７、及び横壁４９は、第１実施形態における第１圧力隔壁１５、第２圧力隔壁１６、第１仕切壁１７、及び横壁１９にそれぞれ対応している。各壁は、前から第１圧力隔壁４５、第１仕切壁４７及び第２圧力隔壁４６の順に配置される。

　前側タンク室３８は、胴体１１の前端部に配置される。この前側タンク室３８の断面積は、第１実施形態における前側タンク室８のそれよりも大きい。このため、当該前側タンク室３８に収容される前側タンク３３Ａの断面積も、第１実施形態における前側タンク３Ａのそれよりも大きい。

　操縦室３５は、前側タンク室３８の後側に配置される。操縦室３５と前側タンク室３８とは、第１圧力隔壁４５を挟んで前後方向に隣接している。

　客室３６は、操縦室３５の後側に配置される。客室３６と操縦室３５とは、仕切壁４７を挟んで前後方向に隣接している。仕切壁４７には、客室３６と操縦室３５とを連通する開閉可能な扉が設けられる。仕切壁４７は、防火性を有する防火壁であってもよいし、防火壁でなくてもよい。

　後側タンク室３９は、客室３６及び貨物室３７の後側にあたる胴体１１の後部に配置される。後側タンク室３９と客室３６とは、第２圧力隔壁４６を介して前後方向に隣接している。また、後側タンク室３９と貨物室３７とは、第２圧力隔壁４６を介して前後方向に隣接している。

　貨物室３７は、操縦室３５及び客室３６の下側に配置される。貨物室３７と操縦室３５及び客室３６とは、横壁４９を挟んで上下方向に隣接している。

　貨物室３７は、客室３６の下方に位置するメイン貨物室３７ａと、メイン貨物室３７ａよりも前側に配置され、操縦室３５の下方に位置するサブ貨物室３７ｂと、を含む。図５に示すように、メイン貨物室３７ａとサブ貨物室３７ｂとの境界ＢＳ２には例えば壁のような仕切は特に設けられていないが、当該境界ＢＳ２に仕切を設けてもよい。

　胴体１１の前後方向中間部には、メイン貨物室３７ａ及び客室３６から構成された収容室３４が配置されている。すなわち、メイン貨物室３７ａと客室３６とは、横壁４９を挟んで上下方向に隣接し、全体として断面略円形の収容室３４を構成している。言い換えると、収容室３４は、乗客及び貨物を収容するために胴体１１の前後方向中間部に配置された断面略円形の部屋である。

　収容室３４は、操縦室３５と仕切壁４７を介して隣接している。また、操縦室３５は、前側タンク室３８と第１圧力隔壁４５を介して隣接している。言い換えると、操縦室３５は、前後方向について前側タンク室３８と収容室３４との間に挟まれている。

　以上説明したように、第２実施形態では、胴体１１内における前側タンク３３Ａと収容室３４との間に操縦室３５が設けられる。このような構成によれば、収容室３４と操縦室３５とを接近させることができ、両室３４，３５間のアクセス性を向上させることができる。

　ただし、第２実施形態では、操縦室３５の前側に前側タンク室３８が配置されるので、操縦室３５からの前方視界を確保するために何らかの措置が必要になる場合がある。この場合、視界確保のための措置としては、例えば、機体１０の前方を含む領域をカメラで撮影するとともに、その撮影した映像をパイロットに提供するモニターを操縦室３５に設けることが考えられる。あるいは、操縦室３５の少なくとも一部を前側タンク室３８よりも高い位置まで突出させて、その突出部に窓を設けるようにしてもよい。

　また、第２実施形態では、前側タンク３３Ａと操縦室３５との間に第１圧力隔壁４５が設けられるとともに、収容室３４の後側に第２圧力隔壁４６が設けられる。このような構成によれば、第１圧力隔壁４５と第２圧力隔壁４６との間の与圧空間内に操縦室３５及び収容室３４をまとめて配置することができる。また、第１実施形態の仕切壁１８が必要なくなり、水素航空機１Ａの重量を減らすことができる。

　（３）第３実施形態
　図６及び図７は、本開示の第３実施形態に係る水素航空機１Ｂを示す斜視図及び横断面図である。本図に示される水素航空機１Ｂは、機体１０の胴体１１の内部に、４つのタンク５３Ａ～５３Ｄからなる水素燃料タンク５３を備える。すなわち、水素燃料タンク５３は、胴体１１の前部左側に配置された第１タンク５３Ａと、胴体１１の前部右側に配置された第２タンク５３Ｂと、胴体１１の後部左側に配置された第３タンク５３Ｃと、胴体１１の後部右側に配置された第４タンク５３Ｄと、を含む。第１～第４タンク５３Ａ～５３Ｄは、第１実施形態の前側タンク３Ａ又は後側タンク３Ｂと同様の、水素燃料としての液体水素ＬＨを貯蔵するタンクである。

　第１～第４タンク５３Ａ～５３Ｄは、いずれも前後方向に延びる略円筒状である。また、第１～第４タンク５３Ａ～５３Ｄは、上下方向視で互いに重ならないように、前後左右に分散して配置されている。すなわち、第１タンク５３Ａと第２タンク５３Ｂとは、胴体１１の前部において、左右に並ぶように配置されている。第３タンク５３Ｃと第４タンク５３Ｄとは、胴体１１の後部において、左右に並ぶように配置されている。第１タンク５３Ａと第３タンク５３Ｃとは、前後方向に沿って同軸に並ぶように配置されている。第２タンク５３Ｂと第４タンク５３Ｄとは、前後方向に沿って同軸に並ぶように配置されている。

　このように、第３実施形態では、水素航空機１Ｂの胴体１１内に４つの燃料タンク、すなわち第１～第４タンク５３Ａ～５３Ｄが前後左右に分散して配置されるので、機体１０の重量バランスを確保しやすい。

　また、４つの燃料タンク５３Ａ～５３Ｄが用意されるので、燃料タンクの一部に不具合が生じたとしても、残りの燃料タンクを用いて推進源であるエンジン２への燃料供給を継続できる可能性が高く、冗長性を高めることができる。

　各タンク５３Ａ～５３Ｄと２つのエンジン２との接続関係は適宜設定可能であるが、例えば、前側の２つの燃料タンク５３Ａ，５３Ｂと一方のエンジン２とを接続し、後側の２つの燃料タンク５３Ｃ，５３Ｄと他方のエンジン２とを接続してもよい。この場合、前側の２つの燃料タンク５３Ａ，５３Ｂのどちらからでも一方のエンジン２に燃料を供給できるとともに、後側の２つの燃料タンク５３Ｃ，５３Ｄのどちらからでも他方のエンジン２に燃料を供給することができる。

　なお、上記第３実施形態では、胴体１１の内部に４つの燃料タンク５３Ａ～５３Ｄを設けたが、このうちのいずれか１つの燃料タンクを省略してもよい。すなわち、胴体１１の内部に３つの燃料タンクを設けてもよい。

　３つの燃料タンクのレイアウトは適宜設定可能であるが、例えば、上述した第１タンク５３Ａ及び第２タンク５３Ｂに相当する２つの燃料タンクを胴体１１の前部に設けるとともに、残り１つの燃料タンクを胴体１１の後部に設けてもよい。この場合、後側の１つの燃料タンクは、胴体１１の左側、右側、中央のいずれに配置されていてもよい。

　逆に、第３タンク５３Ｃ及び第４タンク５３Ｄに相当する２つの燃料タンクを胴体１１の後部に設けるとともに、残り１つの燃料タンクを胴体１１の前部に設けてもよい。この場合、前側の１つの燃料タンクは、胴体１１の左側、右側、中央のいずれに配置されていてもよい。

　上記第３実施形態では、胴体１１の内部に４つの燃料タンク５３Ａ～５３Ｄを設けたが、このうちの少なくとも１つの燃料タンクを胴体１１の外部に設けてもよい。図８は、その一例を示す図であり、４つの燃料タンクをいずれも胴体１１の外部に設けた例を示している。すなわち、図８の例において、水素航空機は、胴体１１の左側方に配置された第１タンク６３Ａ及び第３タンク６３Ｃと、胴体１１の右側方に配置された第２タンク６３Ｂ及び第４タンク６３Ｄと、を備える。第１タンク６３Ａ及び第３タンク６３Ｃは、胴体１１の左外側面に沿って前後方向に並ぶように配置されており、第２タンク６３Ｂ及び第４タンク６３Ｄは、胴体１１の右外側面に沿って前後方向に並ぶように配置されている。このように、胴体１１の外部に複数の燃料タンクを配置した場合には、客室及び貨物室の少なくとも一方を含む収容室の容積を確保しやすい。

　（４）第４実施形態
　図９及び図１０は、本開示の第４実施形態に係る水素航空機１Ｃを示す斜視図及び横断面図である。本図に示される水素航空機１Ｃは、胴体１１の内外に配置された３つのタンク７３Ａ～７３Ｃからなる水素燃料タンク７３を備える。すなわち、水素燃料タンク７３は、胴体１１の内部に配置された内側燃料タンク７３Ａと、胴体１１の外部に配置された第１外側タンク７３Ｂ及び第２外側タンク７３Ｃと、を含む。第１～第３タンク７３Ａ～７３Ｃは、第１実施形態の前側タンク３Ａ又は後側タンク３Ｂと同様の、水素燃料としての液体水素ＬＨを貯蔵するタンクである。

　内側燃料タンク７３Ａは、前後方向に延びる略円筒状である。内側燃料タンク７３Ａは、胴体１１の内部の上側領域に、軸心が前後方向に延びる向きで配置されている。

　第１外側タンク７３Ｂ及び第２外側タンク７３Ｃは、それぞれ、内側燃料タンク７３Ａよりも軸方向寸法が短い略短円筒状である。第１外側タンク７３Ｂは、左側の主翼１２の下に配置され、第２外側タンク７３Ｃは、右側の主翼１２の下に配置される。各外側タンク７３Ｂ，７３Ｃは、それぞれ主翼１２に着脱自在に取り付けられている。

　推進源である左右一対のエンジン２は、機体１０の幅方向について両タンク７３Ｂ，７３Ｃの内側に配置される。すなわち、左側の主翼１２における第１外側タンク７３Ｂと胴体１１との間に、左側のエンジン２が取り付けられ、右側の主翼１２における第２外側タンク７３Ｃと胴体１１との間に、右側のエンジン２が取り付けられる。

　このように、第４実施形態の水素航空機１Ｃは、第１外側タンク７３Ｂ及び第２外側タンク７３Ｃが主翼１２に着脱自在に取り付けられるので、当該タンク７３Ｂ，７３Ｃを主翼１２から容易に取り外すことができ、その点検や整備を効率的に行うことができる。また、水素航空機１Ｃが空港等の目的地に到着した後で、各タンク７３Ｂ，７３Ｃを、燃料を満タンに積んだ新しいタンクに交換できるので、燃料の補給時間を短縮することができる。さらに、各タンク７３Ｂ，７３Ｃが胴体１１の外部に配置されるので、胴体１１の内部の安全性を高めることができる。

　なお、上記第４実施形態では、左側の主翼１２の下に第１外側タンク７３Ｂを配置するとともに、右側の主翼１２の下に第２外側タンク７３Ｃを配置したが、各タンク７３Ｂ，７３Ｃを主翼１２の上に配置してもよい。

　また、上記第４実施形態では、胴体１１の内部の上側領域に内側燃料タンク７３Ａを配置したが、胴体１１の外部、例えば図１１に示すような胴体１１の上に、内側燃料タンク７３Ａと同様の形状の燃料タンク７３Ａ１を配置してもよい。

　（５）まとめ
　上記各実施形態及びその変形例には、以下の開示が含まれる。

　本開示の第１の態様に係る水素航空機は、前後方向に延びる胴体と、前記胴体の後端部に取り付けられた尾翼と、前記胴体における前記尾翼よりも前側の位置に取り付けられた主翼と、前記胴体内に設けられ、乗客及び貨物の少なくとも一方を収容する収容室と、前記胴体内における前記収容室よりも前側の位置に設けられ、水素燃料を貯蔵する水素燃料タンクと、を備える。

　この第１の態様によれば、胴体内に水素燃料タンクが設けられるので、タンク容量が確保しやすく、水素燃料の搭載量を増やすことができる。このため、エネルギー密度の低い水素燃料を用いながらも、十分な航続距離を確保することができる。

　しかも、重量の大きい水素燃料タンクが収容室の前側に配置されるので、収容室の後側に配置される場合と比べて、機体の重心が前寄りになり、尾翼から重心までの前後方向の距離が拡大する。このことは、航空機の操作性を確保するのに必要な尾翼の面積が小さく済むことを意味する。尾翼の面積が小さくなれば、当該尾翼を含む機体の重量を軽減でき、燃費や航続距離を向上させることができる。

　第２の態様に係る水素航空機は、前記第１の態様において、前記水素燃料タンクは、前後方向視で前記収容室と重なる位置に配置される。

　この第２の態様では、水素燃料タンクの断面積を十分に確保することができ、水素燃料をより多く搭載することができる。

　第３の態様に係る水素航空機は、前記第１又は第２の態様において、前記胴体内に設けられた操縦室をさらに備え、前記水素燃料タンクは、前記操縦室の後方かつ前記収容室の前方に配置される。

　この第３の態様では、水素燃料タンクの前側に操縦室が配置されるので、操縦室からの前方視界を良好に確保することができる。

　第４の態様に係る水素航空機は、前記第３の態様において、前記水素燃料タンクの側方に設けられ、前記操縦室と前記収容室とをつなぐ連絡通路をさらに備える。

　この第４の態様では、水素燃料タンクによって隔てられた操縦室と収容室との間を、連絡通路を通じて移動することができる。

　第５の態様に係る水素航空機は、前記第４の態様において、前記水素燃料タンクの左右の側方に設けられた一対の前記連絡通路を備える。

　この第５の態様では、連絡通路の１つに不具合が生じても、もう１つの連絡通路を通じて操縦室と収容室との間を移動することができる。

　第６の態様に係る水素航空機は、前記第４の態様において、前記水素燃料タンクの左右いずれかの側方に設けられた単一の前記連絡通路を備える。

　この第６の態様では、連絡通路に係る構造を簡素化することができる。

　第７の態様に係る水素航空機は、前記第３～第６のいずれかの態様において、前記操縦室と前記水素燃料タンクとの間に設けられた第１仕切壁と、前記水素燃料タンクと前記収容室との間に設けられた第２仕切壁と、をさらに備える。

　この第７の態様では、操縦室及び収容室の安全性を確保することができる。

　第８の態様に係る水素航空機は、前記第７の態様において、前記第１仕切壁及び前記第２仕切壁は、それぞれ防火性を有する防火壁である。

　この第８の態様では、操縦室及び収容室の火災に対する安全性を高めることができる。

　第９の態様に係る水素航空機は、前記第４～第６のいずれかの態様において、前記連絡通路における前記水素燃料タンクに近い側の側壁は、防火性を有する防火壁である。

　この第９の態様では、連絡通路の火災に対する安全性を高めることができる。

　第１０の態様に係る水素航空機は、前記第１の態様において、前記胴体内における前記水素燃料タンクと前記収容室との間に設けられた操縦室をさらに備える。

　この第１０の態様では、収容室と操縦室とを接近させることができる。

　第１１の態様に係る水素航空機は、前記第１０の態様において、前記水素燃料タンクと前記操縦室との間に設けられた第１圧力隔壁と、前記収容室の後側に設けられた第２圧力隔壁と、をさらに備える。

　この第１１の態様では、第１圧力隔壁と第２圧力隔壁との間の与圧空間内に操縦室及び収容室をまとめて配置することができる。

　第１２の態様に係る水素航空機は、前記第１～第１１のいずれかの態様において、前記胴体内における前記収容室よりも後側の位置に設けられた追加水素燃料タンクをさらに備える。

　この第１２の態様では、機体の重量バランスが取りやすくなる。また、水素燃料の搭載量を増やして航空機の航続距離を伸ばすことができる。

Claims (12)

1. 　前後方向に延びる胴体と、
   　前記胴体の後端部に取り付けられた尾翼と、
   　前記胴体における前記尾翼よりも前側の位置に取り付けられた主翼と、
   　前記胴体内に設けられ、乗客及び貨物の少なくとも一方を収容する収容室と、
   　前記胴体内における前記収容室よりも前側の位置に設けられ、水素燃料を貯蔵する水素燃料タンクと、を備えた、水素航空機。
2. 　請求項１に記載の水素航空機において、
   　前記水素燃料タンクは、前後方向視で前記収容室と重なる位置に配置される、水素航空機。
3. 　請求項１に記載の水素航空機において、
   　前記胴体内に設けられた操縦室をさらに備え、
   　前記水素燃料タンクは、前記操縦室の後方かつ前記収容室の前方に配置される、水素航空機。
4. 　請求項３に記載の水素航空機において、
   　前記水素燃料タンクの側方に設けられ、前記操縦室と前記収容室とをつなぐ連絡通路をさらに備えた、水素航空機。
5. 　請求項４に記載の水素航空機において、
   　前記水素燃料タンクの左右の側方に設けられた一対の前記連絡通路を備えた、水素航空機。
6. 　請求項４に記載の水素航空機において、
   　前記水素燃料タンクの左右いずれかの側方に設けられた単一の前記連絡通路を備えた、水素航空機。
7. 　請求項３に記載の水素航空機において、
   　前記操縦室と前記水素燃料タンクとの間に設けられた第１仕切壁と、
   　前記水素燃料タンクと前記収容室との間に設けられた第２仕切壁と、をさらに備えた、水素航空機。
8. 　請求項７に記載の水素航空機において、
   　前記第１仕切壁及び前記第２仕切壁は、それぞれ防火性を有する防火壁である、水素航空機。
9. 　請求項４に記載の水素航空機において、
   　前記連絡通路における前記水素燃料タンクに近い側の側壁は、防火性を有する防火壁である、水素航空機。
10. 　請求項１に記載の水素航空機において、
    　前記胴体内における前記水素燃料タンクと前記収容室との間に設けられた操縦室をさらに備えた、水素航空機。
11. 　請求項１０に記載の水素航空機において、
    　前記水素燃料タンクと前記操縦室との間に設けられた第１圧力隔壁と、
    　前記収容室の後側に設けられた第２圧力隔壁と、をさらに備えた、水素航空機。
12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の水素航空機において、
    　前記胴体内における前記収容室よりも後側の位置に設けられた追加水素燃料タンクをさらに備えた、水素航空機。

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