ver.1...無人航空機性能評価手順書 ver.1.0 （第三者上空飛行編） 2020年5月...

無人航空機性能評価手順書

Ver.1.0

（第三者上空飛行編）

2020年 5月

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

本性能評価手順書は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構が、経済産

業省「ロボット・ドローンが活躍する省エネルギー社会の実現プロジェクト」の一環として、ロボッ

ト・ドローン機体の性能評価基準等の開発事業を国立研究開発法人産業技術総合研究所に

委託し、同事業における研究成果を取りまとめたものである。

目次

第 1 章概要 ................................................................................................................................. 1

1.1 目的 .................................................................................................................................... 1

1.2 対象無人航空機 ................................................................................................................ 2

1.3 性能評価手順 .................................................................................................................... 3

第 2 章用語 ................................................................................................................................. 4

第 3 章性能項目の全体像 ......................................................................................................... 5

3.1 検討方針 ............................................................................................................................ 5

3.2 検討結果 ............................................................................................................................ 5

第 4 章無人航空機性能評価手順書（第三者上空飛行編）の位置づけ ................................. 8

4.1 無人航空機の事故要因と性能項目の関係 ..................................................................... 8

4.2 無人航空機性能評価手順書（目視内及び目視外飛行編）との対応 ............................. 9

第 5 章性能評価手順 ............................................................................................................... 10

5.1 飛行安定性 ...................................................................................................................... 10

5.1.1 性能評価の考え方 .................................................................................................... 10

5.1.2 試験方法 ................................................................................................................... 10

5.1.3 試験施設・設備・機器 ............................................................................................... 17

5.1.4 性能評価基準例 ....................................................................................................... 19

5.2 誘導精度 .......................................................................................................................... 21

5.2.1 性能評価の考え方 .................................................................................................... 21

5.2.2 試験方法 ................................................................................................................... 21

5.2.3 試験施設・設備・機器 ............................................................................................... 29

5.2.4 性能評価基準例 ....................................................................................................... 32

5.3 落下時の接触防止に関する性能（落下分散試験） ....................................................... 34

5.3.1 性能評価の考え方 .................................................................................................... 34

5.3.2 試験方法 ................................................................................................................... 34

5.3.3 試験施設・設備・機器 ............................................................................................... 40

5.3.4 性能評価基準例 ....................................................................................................... 41

5.4 地上の第三者への危害軽減に関する性能（対人衝突試験） ....................................... 42

5.4.1 性能評価の考え方 .................................................................................................... 42

5.4.2 試験方法 ................................................................................................................... 42

5.4.3 試験施設・設備・機器 ............................................................................................... 48

5.4.4 性能評価基準例 ....................................................................................................... 51

5.5 地上の第三者への危害軽減に関する性能（切創試験） ............................................... 53

5.5.1 性能評価の考え方 .................................................................................................... 53

5.5.2 試験方法 ................................................................................................................... 53

5.5.3 試験施設・設備・機器 ............................................................................................... 57

5.5.4 性能評価基準例 ....................................................................................................... 60

5.6 地上の第三者への危害軽減に関する性能（音響試験） ............................................... 62

5.6.1 性能評価の考え方 .................................................................................................... 62

5.6.2 試験方法 ................................................................................................................... 62

5.6.3 試験施設・設備・機器 ............................................................................................... 69

5.6.4 性能評価基準例 ....................................................................................................... 72

5.7 水素燃料容器の安全性に関する性能（水素燃料容器落下試験） ............................... 74

5.7.1 性能評価の考え方 .................................................................................................... 74

5.7.2 試験方法 ................................................................................................................... 74

5.7.3 試験施設・設備・機器 ............................................................................................... 78

5.7.4 性能評価基準例 ....................................................................................................... 83

図目次

図 1 性能項目の全体像の検討ステップ ................................................................................... 5

図 2 無人航空機の事故要因と関連性能項目の関係 .............................................................. 9

図 3 試験の概念図（飛行安定性） .......................................................................................... 10

図 4 Cd 値算出の考え方 ......................................................................................................... 11

図 5 試験のシステム構成例（飛行安定性） ............................................................................ 12

図 6 Y 軸まわりのモーメントの計測（飛行安定性） ................................................................. 13

図 7 試験の流れ（飛行安定性） .............................................................................................. 14

図 8 風洞設備とドローンを支持して計測する装置 ................................................................. 17

図 9 ドローンを支持して力を計測する装置の操作画面 ........................................................ 18

図 10 試験の概念図（誘導精度） ............................................................................................ 21

図 11 試験のシステム構成例（誘導精度） .............................................................................. 22

図 12 試験装置全体図（誘導精度） ........................................................................................ 23

図 13 飛行中の機体の位置決め誤差（誘導精度） ................................................................. 24

図 14 試験の流れ（誘導精度） ................................................................................................ 25

図 15 3D モーションキャプチャ用カメラの配置（誘導精度） ................................................... 26

図 16 データ解析のイメージ（誘導精度） ................................................................................ 28

図 17 ビデオカメラ、マルチ画面による録画（誘導精度） ....................................................... 30

図 18 保護ネット（誘導精度） ................................................................................................... 31

図 19 離発着部（誘導精度） .................................................................................................... 31

図 20 試験の概念図（落下分散） ............................................................................................ 34

図 21 試験のシステム構成例（落下分散） .............................................................................. 35

図 22 ロードセルの座標軸（落下分散） ................................................................................... 36

図 23 試験の流れ（落下分散） ................................................................................................ 36

図 24 小型ビデオカメラシステムの例（落下分散） .................................................................. 37

図 25 操作盤の例（落下分散） ................................................................................................ 39

図 26 試験の概念図（対人衝突） ............................................................................................ 42

図 27 試験のシステム構成例（対人衝突） .............................................................................. 44

図 28 試験装置全体図（対人衝突） ........................................................................................ 44

図 29 試験の流れ（対人衝突） ................................................................................................ 45

図 30 機体の吊り下げ（対人衝突） .......................................................................................... 46

図 31 衝撃力の記録データ例（対人衝突） ............................................................................. 47

図 32 設置された頭部インパクター（対人衝突） ..................................................................... 49

図 33 投頭機（シーソー）（対人衝突） ..................................................................................... 50

図 34 試験の概念図（切創） .................................................................................................... 53

図 35 試験のシステム構成例（切創） ...................................................................................... 54

図 36 試験装置全体図（切創） ................................................................................................ 55

図 37 試験の流れ（切創） ........................................................................................................ 55

図 38 設置されたダミー（切創） ............................................................................................... 58

図 39 プロペラ回転装置（切創） .............................................................................................. 59

図 40 試験の概念図（音響） .................................................................................................... 62

図 41 試験のシステム構成例（音響） ...................................................................................... 64

図 42 試験装置全体図（音響） ................................................................................................ 65

図 43 試験の流れ（音響） ........................................................................................................ 66

図 44 音響パワーレベルの例 .................................................................................................. 68

図 45 計測架台と荷重計の表示盤（音響） ............................................................................. 70

図 46 残響室の例 .................................................................................................................... 71

図 47 試験の概念図（水素燃料容器落下） ............................................................................ 74

図 48 試験のシステム構成例（水素燃料容器落下） .............................................................. 75

図 49 試験の流れ（水素燃料容器落下） ................................................................................ 76

図 50 試験で使用した容器の例（水素燃料容器落下） .......................................................... 79

図 51 アングル材の例（水素燃料容器落下） .......................................................................... 80

図 52 糸で吊るした状態の容器（水素燃料容器落下） ........................................................... 81

図 53 保護材の例（水素燃料容器落下） ................................................................................ 82

表目次

表 1 無人航空機性能評価基準検討委員会構成員 ................................................................ 2

表 2 性能項目の全体像 ............................................................................................................ 6

表 3 計測するデータ及び計測条件（飛行安定性） ................................................................ 10

表 4 取得したデータの解析方法（飛行安定性） .................................................................... 13

表 5 飛行安定性の性能評価基準例 ...................................................................................... 19

表 6 計測するデータ及び計測条件（誘導精度） .................................................................... 21

表 7 取得したデータの解析方法（誘導精度） ........................................................................ 23

表 8 誘導精度の性能評価基準例 .......................................................................................... 32

表 9 計測するデータ及び計測条件（落下分散） .................................................................... 34

表 10 取得したデータの解析方法（落下分散） ...................................................................... 36

表 11 落下分散の性能評価基準例 ........................................................................................ 41

表 12 計測するデータ及び計測する条件（対人衝突） ........................................................... 43

表 13 取得したデータの解析方法（対人衝突） ...................................................................... 45

表 14 対人衝突の性能評価基準例 ........................................................................................ 51

表 15 計測するデータ及び計測条件（切創） .......................................................................... 53

表 16 取得したデータの解析方法（切創） .............................................................................. 55

表 17 切創の性能評価基準例（AIS） ...................................................................................... 60

表 18 切創の性能評価基準例（保護手袋の耐切創性レベル） ............................................. 60

表 19 計測するデータ及び計測条件（音響） .......................................................................... 63

表 20 取得したデータの解析方法（音響） .............................................................................. 65

表 21 音響の性能評価基準例 ................................................................................................ 72

表 22 計測するデータ及び計測条件（水素燃料容器落下） .................................................. 74

表 23 取得したデータの解析方法（水素燃料容器落下）....................................................... 75

表 24 水素燃料容器の安全性の性能評価基準例 ................................................................. 83

1

第1章概要

1.1 目的

本性能評価手順書（以下、「本書」と略記）は、無人航空機の第三者上空飛行に関する性能項

目についての性能評価手順を定めることを目的とする。本書は、平成 30年度から令和元年度に実

施された「第三者上空での飛行に向けた無人航空機の性能評価基準の研究開発」の成果として

策定したものであり、今後のレベル 3 やレベル 4 の展開に向けて、第三者上空等における飛行を

安全かつ環境にも配慮して行えるようにするための性能評価手順を示す。例えば、福島ロボットテ

ストフィールド等の試験施設において、必要な試験設備・機器等を導入し、無人航空機の性能検

証等に活用していくことを想定している。

本書では、性能評価の軸となる性能項目の全体像を整理したうえで、関連性能項目に対する性

能評価の考え方を示し、その性能項目に対する性能評価基準を設け、試験方法及び試験施設・

設備・機器を示す。本書で示す性能評価基準は、無人航空機の性能を測る目盛を定めるものであ

り、共通的な目盛の採用により、無人航空機の性能比較、性能目標の設定、ユーザ視点からの機

種選定等に役立てることが可能となる。

無人航空機の技術開発は急速に進んでいる。技術の進歩等により、本書で規定された性能評

価手順は、実情に合わなくなることが予想される。性能項目についても、新規で追加すべき項目や

規定する必要性がなくなる項目が発生すると考えられる。したがって、本書の内容は、タイムリーに

更新される必要がある。

なお、本書の作成に当たっては、表 1 に示す委員で構成される無人航空機性能評価基準検討

委員会に諮り、議論を行った。

2

表 1 無人航空機性能評価基準検討委員会構成員

委員河村暁子国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所

電子航法研究所監視通信領域主幹研究員

委員佐々木徹一般社団法人日本航空宇宙工業会技術部部長

委員鈴木真二一般社団法人日本 UAS 産業振興協議会理事長

委員野波健蔵一般社団法人日本ドローンコンソーシアム会長

委員原田賢哉国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構航空技術部門

次世代航空イノベーションハブ研究領域主幹

委員三浦龍国立研究開発法人情報通信研究機構

ワイヤレスネットワーク総合研究センター上席研究員

委員山本善彦マクセル株式会社エナジー事業本部電池事業部

企画部企画課課長

委員和田昭久一般社団法人日本産業用無人航空機工業会理事

オブザーバ経済産業省製造産業局産業機械課ロボット政策室

オブザーバ国土交通省航空局安全部安全企画課

オブザーバ国土交通省航空局安全部航空機安全課

オブザーバ国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

ロボット・AI 部

オブザーバ国立研究開発法人産業技術総合研究所知能システム研究部門

オブザーバ国立大学法人東京大学

オブザーバ独立行政法人労働者健康安全機構

オブザーバイームズロボティクス株式会社

オブザーバ株式会社自律制御システム研究所

オブザーバ株式会社プロドローン

1.2 対象無人航空機

本書は、航空法第 2 条 22 項及び航空法施行規則第 5 条の 2 で規定される無人航空機のうち、

回転翼型の小型無人航空機を対象としており、各章の記述のなかで対象とする無人航空機の機

種がさらに限定される場合には、その機種名を明記する。以下に航空法第 2 条 22 項及び航空法

施行規則第 5 条の 2 の条文を示す。

航空法第 2 条 22 項

第 2条この法律において「航空機」とは、人が乗つて航空の用に供することができる飛行機、回転

翼航空機、滑空機、飛行船その他政令で定める機器をいう。

22 項この法律において「無人航空機」とは、航空の用に供することができる飛行機、回転翼航空

機、滑空機、飛行船その他政令で定める機器であつて構造上人が乗ることができないもののうち、

3

遠隔操作又は自動操縦（プログラムにより自動的に操縦を行うことをいう。）により飛行させることが

できるもの（その重量その他の事由を勘案してその飛行により航空機の航行の安全並びに地上水

上の人及び物件の安全が損なわれるおそれがないものとして国土交通省令で定めるものを除く。）

をいう。

航空法施行規則第 5 条の 2

航空法第二条第二十二項の国土交通省令で定める機器は、重量が二百グラム未満のものとする。

1.3 性能評価手順

性能評価手順は、性能評価の考え方、試験方法、試験施設・設備・機器、性能評価基準例から

構成される。性能評価の考え方では、性能項目の目的や概要を示す。試験方法では、試験の概

要、試験実施体制、試験系のシステム構成、計測データの解析方法、試験手順等を示す。試験施

設・設備・機器では、試験で使用する施設、設備、機器を概説する。性能評価基準例では、性能ラ

ンク（最大幅でランク 0 からランク 8 までの 9 段階）を一例として設定するとともに、各性能ランクの

定義や閾値を示す。性能ランクは、各性能項目の性能を測る物差しとなりうる。

屋内での飛行試験が可能な小型の回転翼機と屋内での飛行試験が不可能な中大型の固定翼

機の試験方法が当然ながら異なるように、機種の違いに伴い、試験方法が異なる。また、エンジン

駆動の機体とバッテリー駆動の機体とでは、性能項目によっては、試験方法が異なる。さらに、同

一の性能項目においても、物流応用、災害対応、目視外飛行、第三者上空飛行等の適用分野に

応じて、同一の機体であっても、性能評価手順が異なることに留意する。

4

第2章用語

各性能評価手順で使用する用語について解説する。

AIS：Abbreviated Injury Scale の略であり、傷害の「人命に対する危険度」の尺度。【切創試験】

HIC：Head Injury Criterion の略であり、頭部損傷を評価する指標。自動車の安全性評価試験

で使用する指標。【対人衝突試験】

音響パワーレベル：音源が出す音響パワー（1 秒あたりの音エネルギー）を基準音響パワーと

の dB で表示した値。【音響試験】

残響室：壁、床、天井を反射性のある材質により仕上げ、音エネルギーの密度が一様の施設。

【音響試験】

終端速度：物体が重力や遠心力等の体積力及び速度に依存する抗力を受けるとき、それらの

力が釣り合い、変化しなくなったときの速度。【落下分散試験】

ロードセル：6 軸力覚センサ。力 3 軸とトルク 3 軸の合計 6 軸で測定可能。【飛行安定性、落

下分散試験、対衝突試験】

5

第3章性能項目の全体像

3.1 検討方針

諸外国の規制文書や標準規格等にもとづき、無人航空機の性能項目の全体像を整理した。具

体的には、以下の 3 ステップで性能項目の全体像を整理し、その結果を俯瞰することにより、性能

項目区分を検討した（図 1 参照）。

STEP1：諸外国の規制文書等から無人航空機の要件を整理

対象とした規制文書等：米国、英国、仏国、中国、EASA、カナダ、豪州、スイス、シンガ

ポールの規制文書等

STEP2：標準規格から無人航空機の性能規格を整理

対象とした標準規格：ASTM 規格、UL 規格のうち、無人航空機の機体やコンポーネント

に関する標準規格

STEP3：性能項目の全体像を俯瞰し、性能項目区分を整理

STEP1 及び STEP2 の整理結果にもとづき、性能項目の全体像を俯瞰し、無人航空機性

能評価手順書 Ver.1.0（目視内及び目視外飛行編）の性能項目も踏まえて、適切な性能

項目区分を検討

図 1 性能項目の全体像の検討ステップ

3.2 検討結果

検討方針にもとづき検討した結果、性能項目区分は、飛行性能、安全性能、信頼性能、耐久性

能、耐環境性能、環境負荷性能に分けられた。飛行性能は、基本飛行性能、離着陸性能に分けら

れた。安全性能は、衝突回避に関する性能、異常発生時の落下防止に関する性能、落下時の接

触防止に関する性能、地上の第三者への危害軽減に関する性能に分けられた。信頼性能は、シ

ステム全般に関する性能、通信系統に関する性能、推進系統に関する性能、電気系統に関する

性能、自動制御系統に関する性能に分けられた。耐環境性能は、耐気象環境性能、耐周囲環境

性能、耐電磁環境性能、耐危険環境性能に分けられた。また、性能項目区分と紐づくかたちで性

能項目例も整理した（表 2 参照）。

6

表 2 性能項目の全体像

性能項目区分性能項目例

飛行性能

基本飛行性能

飛行速度

航続時間

航続距離

飛行高度

積載重量

飛行安定性

誘導精度

離着陸性能

基本離着陸性能

（離発着面積等）

狭隘空間における離着陸性能

安全性能

衝突回避に関する性能視認性

衝突回避

異常発生時の落下防止に関する性能飛行継続（異常回復）

飛行継続（飛行経路逸脱防止）

落下時の接触防止に関する性能落下時の警告

落下分散

第三者への危害軽減に関する性能

対人衝突

切創

落下速度低減

落下時の衝撃吸収

発火・誘爆

信頼性能

システム全般に関する性能

システム全般

HW 全般

SW 全般

冗長性

通信系統に関する性能

アンテナ

送信機

受信機

テレメトリ

通信品質・セキュリティ

推進系統に関する性能推進システム

冷却システム

電源系統に関する性能バッテリー

7

ジェネレータ

ケーブル

自動制御系統に関する性能

慣性計測装置（IMU）

フライトコントローラ（FC）

航法機器

耐久性能

寿命

強度

耐食性

耐環境性能

耐気象環境性能

耐風

耐雨

耐雪

耐氷

耐雷

耐静電気

耐温度

耐湿度

耐結露

耐高度

耐周囲環境性能

耐塩霧

耐砂塵

耐かび

耐電磁環境性能耐電波干渉・耐電波妨害

耐危険環境性能

耐防爆

耐放射熱

耐化学

耐生物

耐放射性雰囲気

環境負荷性能騒音

8

第4章無人航空機性能評価手順書（第三者上空飛行編）の位置づけ

4.1 無人航空機の事故要因と性能項目の関係

無人航空機の飛行のリスクは、グランドリスクとエアリスクに大別され、各リスクに対する対応策と

して、それぞれ未然防止策及び危害軽減策が挙げられる。本書では、これらのリスク対応策に関連

する性能項目の内、設計基準のみによる性能の担保が難しく、性能評価が特に必要とされる性能

項目を対象に、性能評価手順を整理した。本書の対象とした性能項目の抽出の考え方を図 2 に

示す。

無人航空機の第三者上空飛行の安全確保に関連する性能項目を抽出するため、国土交通省

航空局より公開されている「無人航空機に係る事故等の一覧（平成 27 年度から平成 30 年度）」に

もとづき、事故状況を整理したところ、「機体の墜落」が 6 割程度、「人・物件への衝突」が 3 割程度

となっている。また、事故による被害状況については、8 割以上は特段の被害はなく、「人の負傷」

は数パーセント程度となっている。さらに、事故の端緒については、6 割以上が「機体の制御不能」

であり、その他の主な端緒としては、「通信悪化・途絶」「操縦ミス・見失い」「電源喪失・停止」「姿勢

異常」等が挙げられる。事故の端緒と機体性能との関連について、「機体の制御不能」「姿勢異常」

は、機体性能と深く関連する一方、「通信悪化・途絶」「操縦ミス・見失い」「電源喪失・停止」は、機

体性能よりも飛行計画の不備や人為的なミスとのつながりが強い。

「機体の制御不能」「姿勢異常」の主な発生要因の内、機体性能に関するものは、「機材の故障

（通信系統、推進系統、電源系統、自動制御系統、構造等）」「航法系統の不具合」「気象環境」等

が挙げられる。「機材の故障」や「航法系統の不具合」の未然防止に寄与する性能項目の中で、機

体の性能評価が特に必要とされる性能項目として、飛行安定性、誘導精度を取り上げた。一方、

異常発生時の落下防止に関する性能や耐久性能については、無人航空機の設計基準により概ね

担保されうるものと考えた。「気象環境」による事故の未然防止に関連する耐環境性能の性能評価

手順については、無人航空機性能評価手順書（目視内及び目視外飛行編）で作成済みである。

次に、「人の負傷」の事例をみると、「制御不能となった機体が操縦者に衝突し、右肘を骨折し

た」、「通信途絶に伴い自動帰還中の機体がクレーンに衝突及び落下、工事作業者に接触し、顔

に切傷を負った」、「制御不能となった機体が関係者に接触し、右手親指を数針縫う程度の負傷し

た」、「イベント中に機体がバランスを崩して落下し、観客 3 名が軽傷した」、「機体が離陸時に突風

に煽われ機体が横転し、操縦者が右足膝を裂傷した」、「離陸時に降着装置が誤作動して機体が

姿勢を崩し、操縦者に接触して裂傷や打撲した」といった事例が挙げられる。

こうした人に対する危害の軽減に寄与する性能項目として、本書では機体の落下時の接触防止

に関する性能（落下分散）、及び地上の第三者への危害軽減に関する性能（対人衝突、プロペラ

による切創、騒音）を取り上げた。

加えて、今後レベル 3 やレベル 4 の飛行が展開されるにつれて、他の航空機と空中で衝突し、

無人航空機の電源由来で発火するというようなエアリスクも高まっていくことが予想されるため、エ

アリスクの危害軽減策の一環として、空中衝突時における電源の安全性能についても取り上げた。

9

図 2 無人航空機の事故要因と関連性能項目の関係

4.2 無人航空機性能評価手順書（目視内及び目視外飛行編）との対応

平成 29 年度の研究開発の一環で策定された無人航空機性能評価手順書（目視内及び目視外

飛行編）は、共通性能、物流応用、災害対応に関する性能評価手順を規定しているのに対して、

本書は第三者上空飛行に関する性能評価手順を規定する。同じ性能項目において、同一の機体

を用いたとしても、適用分野に応じて、性能評価手順が異なることに留意する。

リスク大区分とその対応策無人航空機の事故要因や事例等と関連性能項目

リスク大区分リスク対応策

グランドリスクの未然防止策については、信頼性能に資する飛行安定性及び誘導精度に着目し、性能評価手順を新規作成

未然防止策

グランドリスクグランドリスクの危害軽減策については、落下時の接触防止及び危害軽減に関する性能に着目し、性能評価手順を新規作成

危害軽減策

リスク

エアリスクの未然防止策については、衝突回避性能が挙げられ設計基準で担保されうるものと想定。したがって、本性能評価手順書の対象外

未然防止策

エアリスク

エアリスクの危害軽減策については、機体の空中衝突時における電源の安全性能に着目し、性能評価手順を新規作成

危害軽減策

関連性能項目方針

飛行安定性性能評価手順を新規作成誘導精度

異常発生時の落下防止に関する性能

設計基準で担保

耐久性能設計基準で担保

耐環境性能作成済

関連性能項目を抽出

機体性能に係る無人航空機の

事故要因を整理：

機材の故障（通信系統、推進系統、電気系統、自動制御系統、構造等）

航法系統の不具合

気象環境等

関連性能項目方針

落下時の接触防止に関する性能

性能評価手順を新規作成（落下分散）

地上の第三者への危害軽減に関する性能

性能評価手順を新規作成（対人衝突、プロペラによる切創、騒音）

関連性能項目を抽出

無人航空機の事故事例を整理：

制御不能となった機体が関係者に接触し、右手親指を数針縫う程度の負傷

離陸時に降着装置が誤作動して機体が姿勢を崩し、操縦者に接触し裂傷や打撲等

10

第5章性能評価手順

5.1 飛行安定性

5.1.1 性能評価の考え方

飛行安定性の性能に関する指標の内、空気抵抗係数を評価する試験の性能評価手順を以下

に示す。空気抵抗係数の大きさは、風の影響等の安定した飛行に影響を及ぼすため、飛行安定

性に関する指標の一つとして位置付けた。本試験は、ドローンを支持して計測する装置に固定さ

れた無人航空機に対して、風洞設備から一定風速の風を当てながら飛行させることにより、空気抵

抗係数（以下、「Cd 値」と記す）を計測かつ記録し、無人航空機の性能として評価することを目的と

する。

5.1.2 試験方法

(ア) 試験の概要

本試験は、Cd 値を計測かつ記録し、飛行安定性の性能を評価するものである。試験の概念図

を図 3 に示す。無人航空機の前面投影面積が風洞の開口面積の 15％以下とすることに留意する。

また、計測するデータ及び計測条件を表 3 に示す。加えて、Cd 値算出の考え方を図 4 に示す。

図 3 試験の概念図（飛行安定性）

＊試験指揮者と設備運転者は密に連携すること

表 3 計測するデータ及び計測条件（飛行安定性）

パラメータ計測するデータ計測条件

1 空気抵抗係数（Cd 値）一定風速における機体の

推力をロードセルで計測

以下の要素を変動させて計測

・風速

・流体の流れ方向に対する機体角度

・その他、機体のCd値に影響を与える要

素（例えば、保護ネット等）

11

図 4 Cd 値算出の考え方

12

(イ) 試験実施体制例

1) 試験指揮者 1 名

2) 安全管理者 1 名

3) 機体操作者 1 名

4) 計測担当 1 名

5) 設備運転者 2 名

6) 試験記録担当 4)と兼務

(ウ) 試験のシステム構成

本試験は、図 5 のように機器等を構成し、データを取得かつ記録する。

図 5 試験のシステム構成例（飛行安定性）

13

(エ) 取得したデータの解析方法

試験結果にもとづき、取得したデータを表 4 のように解析する。また、Y 軸まわりのモーメントの

計測イメージを図 6 に示す。

表 4 取得したデータの解析方法（飛行安定性）

パラメータ計測データの解析方法

1 空気抵抗係数（Cd 値）・一定風速の中でロードセル荷重を確認しながら、プロペラの回

転数を上昇させてホバー状態（Fz=0）を作り、そのときの Fx を

計測する

・計測された Fx から Cd 値を算出する。

図 6 Y 軸まわりのモーメントの計測（飛行安定性）

14

(オ) 試験手順

1) 試験の流れ

試験の流れを図 7 に示す。

図 7 試験の流れ（飛行安定性）

2) 試験の実施手順

① 設備の準備

操作は、備え付けのマニュアルを参照。操作は、試験担当者のうち、風洞設備の運転技量を有

する者が行う。

A) 風洞設備

起動し、正常な稼働を確認する。

要すれば、暖気運転を行う。

B) ドローンを支持して計測する装置

ロボット操作の教育を終了した者のみがロボットを操作すること。

起動し、正常な稼働を確認する。

機体の取り付けが容易となる姿勢に位置決めする。

操作卓にて「空気抵抗測定」メニューから「操縦モード：飛行時の Cd 値計測」を選択する。

15

② 無人航空機の設置

ドローンを支持して計測する装置のロボット部に、マウント器具を用いて機体を取り付ける。下記

事項に留意すること。

設置前に機体重量を計測しておくこと。

事前に調整されているインターフェースで確実に固定すること。

機体から機体制御用PCまでのケーブルを適切に処置すること。ただし、プロポにより、直接操

縦する場合は不要である。

機体制御用 PC（あるいはプロポ）から動作確認を行うこと。

設置後、ロボット部は計測用位置へ位置決めしておくこと。

③ 条件設定あるいは変更

機体の取り付け角度、風速等の条件を、あらかじめ用意した試験計画に沿って設定、あるいは

変更する。

④ 計測準備

ドローンを支持して計測する装置と風洞装置の各種表示の最終確認を行う。以下の初期値を計

測しておくこと。

前面投影面積を画像処理で算出する場合は、必要な撮影を行うこと。

無風状態で取り付け角度でのロードセルの Fx0 値を計測すること。

⑤ 安全確認

安全確認者は、計測開始前に下記事項を確認あるいは各担当者に指示すること。

計測作業のために風洞設備室内で作業する関係者は、試験中は立入り禁止区域に入らない

こと。

試験関係者が試験準備のために風洞設備室内に入室する場合は、ヘルメットとゴーグルを着

用すること。

ドローンを支持して計測する装置のロボット部の操作の際は、産業用ロボットの安全対策に準

拠して作業を行うこと。

試験参加者は、試験室の外からモニタを通じて観察すること。

16

⑥ Cd 値の計測

A) 試験番号をコールし、試験を開始（試験指揮者）

B) ビデオ撮影を開始（試験記録担当）

C) 無人航空機の飛行を開始し、fz=0 の状態を維持するように回転数を調整（機体操作者）

D) 風洞による送風を開始（設備運転者（風洞操作担当））

E) 操作・計測卓でモニタを開始（設備運転者（ドローンを支持して計測する装置操作担当））

F) 試験計画で定めた風速に達した段階でコール（設備運転者（風洞操作担当））

G) 操作・計測卓でデータの正常な記録を確認し、コール（設備運転者（ドローンを支持して計測

する装置操作担当））

H) 30 秒間の計測後、試験終了をコール（試験指揮者）

I) 送風を停止（設備運転者（風洞操作担当））

J) ビデオ撮影を停止（試験記録担当）

⑦ データ確認と保存

試験記録担当、毎回の測定結果を付録に示した結果を様式に記録する。

17

5.1.3 試験施設・設備・機器

(ア) 試験施設

風洞設備、ドローンを支持して計測する装置（図 8、図 9 参照）

図 8 風洞設備とドローンを支持して計測する装置

18

図 9 ドローンを支持して力を計測する装置の操作画面

(イ) 試験設備・機器

1) 機体

下記事項について、担当者と調整しておくこと。

ドローンを支持して計測する装置のロードセルの耐荷重は 1000N であるため、機体重量を連

絡

ドローンを支持して計測する装置のロボット部へ取り付けるためのインターフェースを調整

2) 機体制御用 PC（プロポで制御する場合は不要）

機体の姿勢制御機能を無効とし、モーターに対して直接速度指令を与えることにより、プロペラ

を回転させるための PC である。

3) その他

ビデオカメラ、デジタルカメラ

温度、湿度計

ヘルメット、ゴーグル等の保護具

19

5.1.4 性能評価基準例

ホバリング時、風に対抗して姿勢角を変化させたときの空気抵抗係数 Cd 値により、飛行安定性

を評価する。性能ランク例として、ランク 0 からランク 3 の 4 段階を設定した（表 5 参照）。

表 5 飛行安定性の性能評価基準例

性能ランク性能評価基準性能評価基準の考え方

ランク 0 Cd 値が 0.5 超であるランク 1 をみたさない無人航空機を想定して

設定した。Cd 値が明示されていない無人航

空機は、このランクに該当する。

ランク 1 Cd 値が 0.5 の飛行安定性を有する「球形」相当の Cd 値として設定した。

ランク 2 Cd 値が 0.3 の飛行安定性を有する「自動車」相当の Cd 値として設定した。

ランク 3 Cd 値が 0.03 の飛行安定性を有する「旅客機」相当の Cd 値として設定した。

20

付録：試験記録シート（飛行安定性）

21

5.2 誘導精度


誘導精度の中で、ビジョンセンサを用いた誘導精度の性能を評価する試験の性能評価手順を

以下に示す。本試験は、無人航空機が与えられた位置指令に対して、機体に搭載したビジョンセ

ンサにより迅速かつ高精度に位置決め制御できる性能（以下、「誘導精度」と記す）を計測かつ記

録し、無人航空機の性能として評価することを目的とする。

5.2.2 試験方法


本試験は、位置決め誤差を計測かつ記録し、誘導精度の性能を評価するものである。試験の概

念図を図 10 に示す。無人航空機の前面投影面積が風洞の開口面積の 15％以下とすることに留

意する。また、計測するデータ及び計測条件を表 6 に示す。

図 10 試験の概念図（誘導精度）

＊試験指揮者と風洞操作者は密に連携すること

表 6 計測するデータ及び計測条件（誘導精度）


1 位置決め誤差自動離陸後、機体が自律的に位

置決めしようとする位置と実際の

飛行位置の差分


・風速（一様風、変動風）

・機体種別

・その他、飛行性能に影響を与える要素

（例えば、安全ケージの取付け有無）

22






5) 風洞操作者 1 名

6) 試験記録担当 1 名

※風洞操作者とは、試験で使用する風洞装置の操作技量を有する者


本試験は、図 11 のように機器等を構成し、データを取得かつ記録する。また、試験装置全体図

を図 12 に示す。

図 11 試験のシステム構成例（誘導精度）

23

図 12 試験装置全体図（誘導精度）


試験結果にもとづき、取得したデータを表 7 のように解析する。また、位置決め誤差のイメージ


表 7 取得したデータの解析方法（誘導精度）


1 位置決め精度自律飛行により、ホバーで位置決めしている機体の飛行位置を

モーションキャプチャシステムで 3D データとして記録し、機体が

制御しようとしている位置と風洞設備からの風圧により変位して

いる現在位置との差分を評価する。

24

図 13 飛行中の機体の位置決め誤差（誘導精度）

(オ) 試験手順

1) 試験の流れ

試験の流れを図 14 に示す。テストランにおいて、下記事項を確認し、要すれば環境、条件設定、

手順を改善してから以降の試験を継続すること。

機体の運動を観察し、用意された保護ネットが安全対策として機能していること。

立入り禁止の区域の設定が適切であり、関係者の安全を十分に確保できていること。

室内の狭いエリアでの飛行において、センサによる予期せぬ飛行制限がないこと。

GPS ではなく、ビジョンポジショニングシステムと IMU による制御であることに起因する不安定

な機体挙動がないこと。

特殊な狭所環境での飛行であるが、操縦者が安全に飛行できること。

各機体固有のモード（手動でセットするもの、自動的にセットされるものの両方を含む）を確認

し、記録しておくこと。

25

図 14 試験の流れ（誘導精度）


① 風洞設備の準備

通風に必要な屋内設備の起動、屋外設備の起動や開口部の開作業等を行う。

一様風発生用コンフィギュレーション、あるいは変動風発生用コンフィギュレーションの切替を

行う。最初に予備試験として、一様風にて各機体が耐えられる風速の上限値を確認し、次に

本試験として、変動風での挙動を試験する段取りである。

運転前点検、暖気を行う。

保護ネット、保護クッションを設置する。特に離発着用の保護ネットは、十分に張力を加え、機

体が水平に離発着できるように張力をかけること。

② 測定機器の準備

A) 3D モーションキャプチャシステムの準備

機体の動作を確実に記録できるよう、三脚に取り付けたカメラを配置する。機体の動作は、

保護ネット内で広く移動することを想定する。

各カメラをケーブルで接続し、3D モーションキャプチャシステム用 PC へ入力する。

機体にマーカーを張り付ける。

26

図 15 3D モーションキャプチャ用カメラの配置（誘導精度）

B) 機体の準備

機体の飛行前点検を行う。

機体の飛行試験を行う。機体操作者は、機体と保護ネットの距離感を把握しておくため、

前後左右にも飛行させる。

バッテリーは常にフル充電する。

送信機も充電する。

カメラに異常がなく、クリアに撮影できていることを確認する。

C) ビデオカメラの配置

対象物が映っていることを画像で確認する。


A) 風洞設備に対して、以下条件を設定する。

一様風あるいは変動風

風速

27

B) 対象とする機体に対して、以下条件を設定する。

機種の変更

安全ケージの取り付け、取り外し

④ 計測準備

モーションキャプチャシステムを起動して、動作チェックを行う。

機体のバッテリー残量確認を含む事前チェックを行う。

各種記録装置の設置、画像や画角調整等、設定の健全性を確認する。

試験指揮者、風洞操作者、機体操作者の間で、「風速を上げる」「試験を終了する」のコミュニ

ケーション方法を調整する。

⑤ 安全確認

安全管理者は、計測開始前に下記事項を確認あるいは各担当者に指示すること。

A) 風洞設備付近

立入り禁止区域が適切に安全を確保できていることを確認する。

B) その他

機体操作者は、異常時の緊急停止に常に備える。

次の試験の準備作業者は、関係者に周知することなく、室内でプロペラを回転させない。

⑥ 位置決め精度の計測

A) 計測開始と試験番号の読み上げ（試験指揮者）

B) ビデオ録画システムの開始（試験記録担当）

C) ビデオカメラに試験番号を撮影（試験記録担当）

D) カメラの同期のためのフラッシュ発光（試験記録担当）

E) 機体のモード確認（機体操作者）

F) 機体バッテリー残量の読み上げ（機体操作者）

G) 周囲の安全確認（機体操作者）

H) エラーの有無を確認し、「エラー無し」発声（機体操作者）

I) 「自動離陸開始」発声（機体操作者）

J) 正常な飛行確認後、「風速上昇」発声（機体操作者）

K) 飛行中は操縦者が緊急停止に備える（機体操作者）

L) 風速を目的の風速まで徐々に上昇（風洞操作者）

例：1 m/s 単位で上昇

機体が風速に耐えられず、流されていないか目視で判断

流されていないと判定された場合に、風速をさらに 1 m/s 単位で上昇

28

微速で流される場合のみ、機体が保護ネットに接触しないように、操縦者が位置修正して

記録を継続

上記以外で、安定にホバーできない場合は、速やかに停止を判断

M) 目的の風速で所定時間のモーションキャプチャを実施（計測担当者）

N) 「飛行停止」発声（試験指揮者）

O) 風洞の風速を徐々に低下（風洞操作者）

例：10m/s→2m/s を約 1 分で実施

P) 機体は送信機で風洞中央に手動で位置決め（機体操作者）

Q) 風速を発声（風洞操作者）

R) 機体を着陸（機体操作者）


計測者はモーションキャプチャ、機体カメラ映像を含む計測データの健全性を確認する。

3) 記録データの解析

試験記録担当は、毎回の測定結果を付録に示した試験結果の様式に記録する。

モーションキャプチャのデータ解析により、下記を算出する（図 16 参照）。

図 16 データ解析のイメージ（誘導精度）

29


(ア) 試験設備・機器

1) 機体、送信機

事業者が持ち込む機体

機体に内蔵されたカメラ画像をもとに解析をするため、カメラ内蔵あるいはペイロードとし

てカメラを搭載している機体であること。

風洞内で飛行するため、風洞の構体を検知してしまうことを回避する必要があり、近接セ

ンサによる飛行制限機能を無効にできる機体であること。

送信機

送信機に接続するタブレット端末（機体の種類によってはスマートフォン）

タブレット端末、スマートフォンには、フライト用アプリケーションをインストールしておくこと。

試験中、アプリケーションの更新メッセージが表示された際は、都度更新し、最新版で試

験を実施すること。

バッテリー

風洞内では冷却効果により、バッテリー消費が通常よりも早いため予備バッテリーを用意

すること。

バッテリー充電器

送信機充電用ケーブル

送信機―タブレット端末接続用ケーブル

予備プロペラ

2) 3D モーションキャプチャシステム

3D モーションキャプチャ用カメラ、三脚

3D モーションキャプチャシステム用 PC

機体に取り付けるマーカー

3) ビデオカメラ、ビデオカメラ画像モニタ用 PC

ビデオカメラの画像を表示するための PC において、以下を記録する。また、ビデオカメラ画像モ

ニタ用 PC は、解析作業の利便性を考慮し、マルチ画面で表示すること。マルチ画面を録画するソ

フトウェアをあらかじめインストールして使用することが望ましい（図 17 参照）。

飛行中の機体の挙動

機体操作者の送信機とタブレット端末（あるいはスマートフォン）の表示

風洞設備操作盤の風速情報

試験風景全体

30

図 17 ビデオカメラ、マルチ画面による録画（誘導精度）

(イ) その他の試験関連機器

1) 保護ネット（機体と風洞設備の破損防止用）

風洞中を飛行させて実施する試験であるため、風洞には保護ネットを張り、風洞及び機体の破

損を防止する。下記事項に留意すること。

保護ネットと風洞の開口部の固定は、木材の板を当て木にしてシャコ万で挟むこと。

風洞上流側の保護ネットがたるんでいる場合、風によるバタつきの原因となるため、空間を広

く使用するためにも、保護ネットには張力を加えて張ること。

風洞と保護ネットが近接している箇所には、保護クッションを当てて保護すること。

機体カメラの画像には、保護ネットが映しこまれるため、解析の妨げとならないよう、網のつな

ぎ目や支柱の位置に注意すること。

31

図 18 保護ネット（誘導精度）

2) 保護ネット（離発着用）

機体の離発着は、風洞内の中央下部分から行う。プロペラが網に接触しないように、離発着用

には目の細かい網を別途張ること。これにより、離陸時の機体の平行を維持する。

図 19 離発着部（誘導精度）

3) 離発着台

離発着用のネットを用意するが、多少の弾力が残り、着陸の際に転倒する可能性があることから、

軽量の板（発砲スチロール等）を離発着台として、中央に配置して着陸する。

32

4) デジタルカメラ

試験状況の撮影用である。

画素数：1200 万画素以上で約 500 枚を記録可能なこと。


水平方向、垂直方向の誘導精度を評価する。性能ランク例として、ランク 0 からランク 5 の 6 段階

を設定した（表 8 参照）。

表 8 誘導精度の性能評価基準例


ランク 0 誘導精度が水平 50m 超、

垂直 100m 超である

ランク 1 をみたさない無人航空機を想定して設定した。

誘導精度が明示されていない無人航空機は、このラン

クに該当する。

ランク 1 水平 50m、垂直 100m の

誘導精度を有する

水平精度は、米国規定上のGPSの最大誤差として設定

した。垂直精度は、GPS や準天頂衛星等の垂直精度が

概ね水平精度の 1.5 から 2 倍程度であることから、水平

精度の 2 倍の値として設定した。

ランク 2 水平 5m、垂直 10m の誘

導精度を有する

水平精度は、「ヘリポート」に着陸できる程度の精度とし

て設定した。垂直精度は、GPS や準天頂衛星等の垂直

精度が概ね水平精度の 1.5 から 2 倍程度であることか

ら、水平精度の 2 倍の値として設定した。

ランク 3 水平1m、垂直：2mの誘導

精度を有する

水平精度は、「駐車場」に着陸できる程度の精度として

設定した。垂直精度は、GPS や準天頂衛星等の垂直精

度が概ね水平精度の 1.5 から 2 倍程度であることから、

水平精度の 2 倍の値として設定した。

ランク 4 水平 6cm、垂直 12cm の

誘導精度を有する

内閣府発行の「準天頂衛星システムの運用等業務業

務要求水準書」のセンチメータ級測位補強サービスの

静止体に対する要求精度にもとづき設定した。

ランク 5 水平 1cm、垂直 2cm の誘

導精度を有する

水平精度は、RTK-GPS 相当の精度として設定した。垂

直精度は、GPS や準天頂衛星等の垂直精度が概ね水

平精度の 1.5 から 2 倍程度であることから、水平精度の

2 倍の値として設定した。

33

付録：試験記録シート（誘導精度）

34

5.3 落下時の接触防止に関する性能（落下分散試験）


落下時の接触防止に関する性能を評価する試験として、落下分散試験の性能評価手順を以下

に示す。落下分散は、落下時の接触防止、つまり第三者上空飛行を回避するという観点から、グラ

ンドリスクの危害軽減策として位置付ける。本試験は、無人航空機に垂直下方から制御された風速

を与え、落下時の状況を模擬することにより、機体の落下時における姿勢特性を計測かつ記録し、

落下分散に関連する無人航空機の性能として評価することを目的とする。

5.3.2 試験方法


本試験は、落下時における姿勢特性を計測かつ記録し、落下時の接触防止（落下分散）に関す

る性能を評価するものである。試験の概念図を図 20に示す。また、計測するデータ及び計測条件

を表 9 に示す。

図 20 試験の概念図（落下分散）

＊試験指揮者と風洞操作者は密に連携すること

表 9 計測するデータ及び計測条件（落下分散）


1 ・終端速度

・姿勢安定の有無

機体に取り付けたロードセ

ルからの荷重情報


・風速

・機体特性（形状、重量）

・プロペラ特性（形状、材質、長さ、枚数等）

35





4) 風洞操作者 1 名


※風洞操作者とは、試験で使用する風洞装置の操作技量を有する者



図 21 試験のシステム構成例（落下分散）


試験結果にもとづき、取得したデータを表 10 のように解析する。また、ロードセル座標軸のイメ

ージを図 22 に示す。

36

表 10 取得したデータの解析方法（落下分散）


1 終端速度ロードセルで計測される X 軸方向荷重（機体上部から腹部への荷重）

が、機体重量と等しくなったときの風速と機体の空気抵抗から算出

2 姿勢安定の有無ロードセルで計測される X 軸、Y 軸、Z 軸回りのモーメントの変動から、

揺動の有無、機体の傾きを立て直す方向の力の発生を解析

図 22 ロードセルの座標軸（落下分散）

(オ) 試験手順

1) 試験の流れ


図 23 試験の流れ（落下分散）

37


① 風洞設備の準備

風洞設備担当は、通風準備を行う。要すれば、暖気を行っておく。

② 測定機器の準備

ロードセル荷重記録装置の動作確認と校正を行う。

手順は、備え付けのマニュアルを参照すること。

計測用 PC を起動し、計測用ソフトウェアを立ち上げ、動作確認を行う。

ビデオ録画システムを設置する。

小型ビデオカメラシステムにより、試験状況を記録する（図 24 参照）。

通信の制約に注意し、遠隔から監視するカメラは最小限とすることが望ましい。

解析を容易とするため、複数画面を同時に表示、録画することが望ましい。

図 24 小型ビデオカメラシステムの例（落下分散）


供試体に以下条件を設定する。

機体の選定と設置

要すれば、プロペラ条件の変更

④ 計測準備

機体の架台への取り付け

デジタル水平器で角度を正確に計測し、振動で緩まないように、ねじ止めする。

38

⑤ 安全確認

安全管理者者は、計測開始前に下記事項を確認あるいは担当者に指示すること。

立入り禁止区域が適切に安全を確保できていることを確認する。

プロペラフリーでの風洞試験時は、逆回転でプロペラが回転することで電流が流れ、発火する

危険もあるため、検知した場合は、すぐに停止することを周知する。

上記に備えて、消化器も用意する。

風洞設備エリア内は足場が悪いため、移動時には注意する。

⑥ 計測

A) 計測直前の記録作業を行う。

試験番号を声で通知（試験指揮者）

機体と試験条件の組み合わせについて、あらかじめ試験一覧表を作成して全員で

共有

ビデオシステムの記録開始（試験記録担当）

全てのビデオの電源 ON→モニタ画面への表示確認→録画開始

中心となるビデオカメラに試験番号を映し込み（試験記録担当）

ロードセル荷重記録装置の記録を開始（計測担当）

計測用 PC による計測を開始（計測担当）

B) 試験開始を指示（試験指揮者）

風洞操作者は、あらかじめ試験指揮者と調整したステップ（0.5～１m/s）で徐々に風速を

上昇させて目的の速度へ達成させるテストランを行う。

39

図 25 操作盤の例（落下分散）

C) ロードセルによる荷重が機体重量と同一値に達成した状態を確認し、コール（試験計測担当）

D) 風速を読み取ってコール（風洞操作者）

E) この状態を最低 10 秒保持してから停止を指示（試験指揮者）

F) 運転を停止（風洞操作者）

G) ビデオシステムを停止（試験記録担当）


試験記録担当は、データの健全性を確認し、ファイル名を付けて保存する。

3) データの解析

① 終端速度

計測用 PC により算出され、表示される終端速度 Vt（m/s）を記録する。

② 姿勢安定の有無

記録された X 軸、Y 軸、Z 軸回りのモーメントから、以下を解析する。

終端速度における揺動の有無

全体を通じて、傾斜した機体を元に戻そうとする力の発生の有無

40


(ア) 使用設備・機器

1) 機体

下記事項について、担当者と調整しておくこと。

ロードセルへ取り付けるためのインターフェースを調整

2) 計測機器

① 計測架台（ロードセル付き）

機体を取り付け、風洞に設置するための架台。ロードセルにより、機体に付加される 6 軸の荷重

を計測可能である。

② ロードセル荷重記録装置

ロードセルからの荷重情報を表示、記録するための装置である。

③ 計測用 PC

ロードセル荷重記録装置からのデータ、風洞からの風速データを自動的にプロットするソフトウェ

アを搭載し、結果も保存する。また、機体重量、機体の空気抵抗値を入力しておくことで、機体重

量と同一のロードセル荷重が記録された風速値から、終端速度を自動計算し、表示する。

④ 試験記録用カメラ

試験の様子を記録するためのビデオカメラである。HD 以上の画質であること。

ビデオカメラ、SD カード、映像配信用ケーブル、三脚を用意する。

小型カメラの場合は、固定用のマウント、PC への映像配信用ケーブルを用意する。

⑤ カメラ画像モニタ用 PC

風洞周辺に設置したビデオ画像表示用の PC である。

Windows 10 CPU Corei5 以上

⑥ デジタルカメラ


41


飛行高度に対する落下範囲半径により、落下分散を評価する。性能ランク例として、ランク 0 から

ランク 2 の 3 段階で設定した（表 11 参照）。

表 11 落下分散の性能評価基準例


ランク 0 飛行高度と同等の落下範囲半径ランク 1 をみたさない無人航空機を想定して

設定した。

ランク 1 飛行高度の 1/2 の落下範囲半径「飛行高度の 1/2」に着陸できる程度のものと

して設定した。

ランク 2 飛行高度の 1/3 の落下範囲半径「飛行高度の 1/3」に着陸できる程度のものと

して設定した。

42

5.4 地上の第三者への危害軽減に関する性能（対人衝突試験）


地上の第三者への危害軽減に関する性能を評価する試験として、対人衝突試験の性能評価手

順を以下に示す。衝撃力の大きさは、衝突時の速度に依存することから、本試験は別途計測もしく

は設定された衝突速度により無人航空機を頭部インパクターに衝突させることで、機体が人体（頭

部）に衝突した場合の衝撃度を計測かつ記録し、無人航空機の性能として評価することを目的とす

る。

5.4.2 試験方法


本試験は、衝撃力と頭部傷害値を計測かつ記録し、対人衝突の性能を評価するものである。試

験の概念図を図 26 に示す。また、計測するデータ及び計測条件を表 12 に示す。

図 26 試験の概念図（対人衝突）

43

表 12 計測するデータ及び計測する条件（対人衝突）


1 衝撃力衝撃による荷重以下の要素を変動させて計測

・機体特性（形状、重量、機体姿勢等） 2 頭部傷害値 HIC 値

(イ) 試験の前提条件

本試験は、衝突速度が最大約 10m/s のときの衝撃度を計測することを前提条件としている。また、

頭部インパクターの質量は、治具を入れて約 5kg であるため、同等の質量の機体に対しては有効

であるが、機体重量が大きい機体に対しては、運動量が異なることから、有効性の検証が必要であ

る。

(ウ) 試験実施体制例



3) 錘引上げ作業者 1 名

4) データ記録者（含高速度カメラ操作） 1 名

5) 試験記録担当（含ビデオ撮影） 1 名

6) 大型クレーン操作者（含玉掛け） 1 名

※大型クレーン操作者については、装置設置時のみ必要

(エ) 試験のシステム構成



44

図 27 試験のシステム構成例（対人衝突）

図 28 試験装置全体図（対人衝突）

(オ) 取得したデータの解析方法

試験結果にもとづき、取得したデータを表 13 のように解析する。

45

表 13 取得したデータの解析方法（対人衝突）


1 衝撃力頭部インパクター内に取り付けたロードセルのデータから読み取る。

2 頭部傷害値（HIC 値）頭部インパクター内に取り付けた加速度センサ（3 軸）と、高速度カメ

ラで記録した衝突時間から算出する。

(カ) 試験手順

1) 試験の流れ


図 29 試験の流れ（対人衝突）


① 条件設定あるいは変更

以下の条件を設定する。

機体姿勢

機体と頭部インパクターの位置関係

② 機体の吊り下げ

頭部インパクターを投頭機の設置場所にセットする。衝撃による飛び出しを防止するため、頭

部インパクターには、ワイヤ数本（4 本程度）にてトリップセンサを固定台に留めておく。

衝突箇所が頭部インパクター側に向くように、吊り下げ装置に機体を取り付ける。取り付けに

おいては、頭部インパクターの飛び出し方向、期待している機体の衝突箇所、機体の重心位

置を考慮して、可能な限り一直線上に並ぶよう設定する。

機体及び頭部インパクターの落下時の衝撃吸収のため、周辺にはマット等を敷く。

46

高速度カメラ動画表示、記録用 PC、記録用機材（静止画カメラ、ビデオカメラ、高速度カメラ、

プロペラ回転数計測機）を各種機器が供試体を適切に観察できる位置に設置する。また、供

試体を適切に観察できる位置に照明を設置する。

図 30 機体の吊り下げ（対人衝突）

③ 安全確認

投頭機の変形、錘吊り下げ用ワイヤの健全性（ほつれ、キンク等）、頭部インパクターに取り付

けた飛び出し防止ワイヤの健全性を確認する。

立入り禁止エリアから出て、ヘルメットやゴーグルを着用するか、防御壁の後ろから観察するよ

うに注意喚起する。試験開始時には、周囲にコールしてから試験を実施する。

④ 頭部インパクターの衝突と記録

A) 計測の準備を完了し、試験指揮者へ合図（データ記録者）

B) 落下準備完了を試験指揮者へ合図（錘引上げ作業者）

47

C) 周囲の安全を最終確認し、落下することをアナウンス（試験指揮者）

D) 試験状況を記録するビデオ撮影を開始（試験記録者）

E) 錘引上げ作業者へ、錘落下を指示（試験指揮者）

F) データが記録されていることを確認（データ記録者）

G) データを保存（データ記録者）

⑤ 機体の状況確認

機体の損傷状態を確認し、写真で記録する。

破片等の清掃を行い、次の試験に備える。


試験実施後、解析担当は、記録された試験データを付録に示した試験結果の記録様式に記録

する。

① 衝撃力

ロードセルからのデータを経過時間（sec）、荷重（kN）でグラフ化し、最大値を記録する。記録デ

ータの例を図 31 に示す。

図 31 衝撃力の記録データ例（対人衝突）

48

② 頭部傷害値（HIC 値）

A) 頭部インパクター内の加速度センサから頭部並進合成加速度（G）を算出する。

B) 衝突開始（t1）、終了時間（t2）から読み取り記録する。

C) 下式より、HIC 値を算出する。



1) 機体

外観形状、重量、重心、材料（硬度）、構造、質量分布等を模擬した無人航空機のモックアッ

プ（バッテリー駆動不要）。

プロペラの有無は問わない。

落下による破損も考慮し、予備の機体も試験回数に応じて用意する。

2) 頭部インパクター

内部に以下を配備した衝突受け止め装置である。データはロガーで記録する。

ロードセル（10t、kyowa 製）

加速度計（500G×3 式、kyowa 製）

49

図 32 設置された頭部インパクター（対人衝突）

3) 投頭機（シーソー）

錘を落下させると、錘についた鋼鉄ワイヤが引っ張られ、滑車を介して投頭機の一端が引き

下げられる。その結果、他端に設置された頭部インパクターが上方に飛び出す構造となって

いる。

作動動の衝撃により、投頭機自体が飛び上がらないように、土台の部分は地面にアンカーを

打つ必要がある。

打ち出しの衝撃により、頭部インパクターが飛んでいかないように、ワイヤにより飛び出し防止

を施すこと。

50

図 33 投頭機（シーソー）（対人衝突）

(イ) 計測機器

1) データロガー

実験データの処理を目的として、最低 6ch 以上の信号を記録可能なこと。

トリガーからの信号 1ch

トリップセンサからの信号 2ch

頭部インパクターからの信号 3ch

2) トリップセンサ

落下のタイミングを検知し、高速度カメラとロガーへ記録開始のトリガー信号を送信することを目

的としたセンサである。

頭部インパクターと機体が衝突する高さではなく、信号送信の遅延を考慮して、設置高さを決

定する。

高さ方向に約 10cm の間隔を開けて 3 個のセンサで機体の通過を確実に検知する。そのた

め、高さ方向の位置が調整可能であること。

端子台を用いて、配線処理を行う。

51

3) 高速度カメラ

トリガーからの信号を受けて撮影を開始し、衝突時間を詳細に確認するためのカメラである。

1280×800 ピクセルにて 3200 コマ／秒相当の撮影が可能なこと。

外部信号をトリガーとして撮影を開始すること。

4) 温度・湿度計

計測範囲：約 20 度

(ウ) その他、試験支援機器

ビデオカメラ、三脚

4K 相当の画質で約 2 時間の記録が可能なこと。

デジタルカメラ


電源 100V（要すれば、屋外用発電機）

AC-DC 変換器（24V）

安定化電源（DC5V）（トリップセンサ用）


頭部傷害値（HIC15）により、対人衝突を評価する。性能ランク例として、ランク 0 からランク 4 の 5

段階を設定した（表 14 参照）。

表 14 対人衝突の性能評価基準例

性能ランク性能評価基準性能評価の考え方

ランク 0 傷害リスク 50％超の HIC15 を

有する

ランク 1 をみたさない無人航空機を想定して設

定した。HIC が明示されていない無人航空機の

ランクに該当する。

ランク 1 傷害リスク 50％相当の HIC15

を有する

1/2 の確率で傷害を負うものとして設定した。

ランク 2 傷害リスク 10％相当の HIC15

を有する


ランク 3 傷害リスク 2％相当のHIC15を

有する


ランク 4 傷害リスク 1％相当のHIC15を

有する


52

付録：試験記録様式（対人衝突）

53

5.5 地上の第三者への危害軽減に関する性能（切創試験）


地上の第三者への危害軽減に関する性能を評価する試験として、切創試験の性能評価手順を

以下に示す。本試験は、手を模擬したダミー（以下、「ダミー」と記す）に回転するプロペラを衝突さ

せることにより、手への被害度合いを計測かつ記録し、プロペラガード等の安全対策を含め、無人

航空機の性能として評価することを目的とする。併せて、保護手袋をダミーに装着した状態で試験

を行うことで、保護手袋の有効性を評価すると共に、保護手袋の規格にもとづき、切創に関する危

害軽減の性能評価を実施することを目的とする。

5.5.2 試験方法


本試験は、簡易損傷スケールを計測かつ記録し、切創の性能を評価するものである。試験の概

念図を図 34 に示す。また、計測するデータ及び計測条件を表 15 に示す。

図 34 試験の概念図（切創）

表 15 計測するデータ及び計測条件（切創）


1 簡易損傷スケール AIS

（Abbreviated Injury Scale）


・プロペラ特性（大きさ、おりたたみ可否等）

・保護手袋特性（メーカ、型番、耐切創性

のレベル等）

54

(イ) 試験の前提条件

本試験は、回転するプロペラによる手指の切創性を試験するにあたり、無人航空機を模擬した

プロペラ回転装置の射出速度は 2m/s とした。設定した理由は、機体の離着陸時や落下時に操縦

者や関係者、その他第三者等に機体が接触することを想定したからである。

(ウ) 試験実施体制例

1) 試験指揮者（含データ記録者） 1 名


3) プロペラ射出装置作業者 1 名

4) プロペラ回転制御装置操作者 1 名

5) 高速度カメラ操作者 1 名

(エ) 試験のシステム構成



図 35 試験のシステム構成例（切創）

55

図 36 試験装置全体図（切創）

(オ) 取得したデータの解析方法


表 16 取得したデータの解析方法（切創）


1 AIS ダミーの損傷を目視し、AIS 基準に則って、傷害レベルを決定する。

(カ) 試験手順

1) 試験の流れ


図 37 試験の流れ（切創）

56


① 条件設定あるいは変更

対象とする機体に対して、以下条件を設定する。

プロペラ及びプロペラ径に合ったモーター

ダミーの種類及び保護手袋の有無

プロペラの高さとダミーの位置関係

② プロペラのセット

プロペラ及びプロペラ径に合ったモーターをプロペラ回転装置にセットする。プロペラには、レー

ザー回転計による計測用として、プロペラ先端の 1 か所に反射テープを貼り付ける。なお、安全を

考慮して、プロペラ回転装置の電源投入は、実験開始直前に入れることとし、この時点では投入し

ない。

③ プロペラ回転装置のセット

プロペラ回転装置をプロペラ射出装置にセットする。

④ ダミーのセット

ダミーを所定の位置に設置し、確認する。プロペラの高さがダミーの指の高さに合うように、ダミ

ーの高さをセットする。

⑤ 安全確認

立入り禁止から出て、ヘルメット及びゴーグルもしくはフェースガードを着用し、防御壁の後ろ

から観察するように注意喚起する。試験開始時には、周囲にコールしてから、試験を実施する。

回転するプロペラの揚力により、プロペラ回転装置が浮上し、天井や壁に激突する可能性が

あるほか、ダミーへのプロペラ衝突により、プロペラやその破片の飛散が広範囲に及ぶ可能性

があるため、試験エリア上部をネットで、また防御壁で覆い、計測機材の上にもクッション材を

置く等して試験を実施する。

火気発生に備えて、消火器近くに配置する。

⑥ プロペラ回転装置の射出

A) 照明のセット

ダミーが高速度カメラで撮影できるように照明を当てる。

B) プロペラ回転装置の電源投入

プロペラ回転装置の電源を投入する。プロペラ回転装置に電源を投入する際は、作業者

は厚手の革手袋を着用し作業を行うこと。電源投入後、作業者は速やかに立入り禁止区

域から出ること。

57

C) プロペラの回転

プロペラ回転制御装置により、プロペラの回転を開始し、徐々に出力を上げていき、フル

スロットルまで上げる。また、回転数の上昇に応じて、レーザー回転計の回転数が上がっ

ていることを確認する。なお、出力を上げていく過程で異常事象に気が付いたときは、速

やかに回転を停止すること。

D) すべての装置、供試体、計測機器類、記録装置の正常状態を確認する。

E) 試験番号、試験条件、試験開始時刻等をコールする。

F) 射出装置を起動させ、プロペラ回転装置を 2m/s でダミーに向けて射出する。

G) プロペラとダミーの接触後、プロペラ回転制御装置により、回転を停止させる。

H) 試験終了をコールし、記録装置の記録を終了モードにする。

I) 記録された動画を確認し、名称を付けて保存する。

J) プロペラ回転装置の電源を遮断する。電源操作時は、作業者は厚手の革手袋を着用し作業

を行うこと。

⑦ ダミー及びプロペラの状況確認

ダミー、保護手袋（装着ありの場合）及びプロペラの損傷状態及び破片等の飛散状態を確認

し、静止画カメラで撮影する。

試験に供されたダミー、保護手袋（装着ありの場合）及びプロペラを試験番号や試験名称等を

明記したうえで、1 つにまとめて保存する。



1) 供試体

無人航空機用プロペラ及びプロペラ径に対応したモーター

一度試験に供したプロペラは、内部損傷等がありうるため、試験回数分を用意すること。

保護手袋

一度試験に供した保護手袋は、外観から分からない損傷等がありうるため、試験回数分

を用意すること。

2) ダミー

手を模擬したダミー（図 38 参照）

薄手のゴム手袋にシリコンを入れたもの。シリコンの硬さを人間に近づける。

58

図 38 設置されたダミー（切創）

3) プロペラ射出装置（ベルトコンベア）

プロペラ射出装置は、制御されたベルトコンベアにより、2m/sでダミーに射出する装置である。

4) プロペラ回転装置

プロペラ回転装置は、プロペラ及びプロペラに適したモーターを取り付け、射出するプロペラ

を回転するための装置である（図 39 参照）。

プロペラの回転は、プロペラ回転制御装置からの無線により、制御される。

59

図 39 プロペラ回転装置（切創）

5) プロペラ回転制御装置

プロペラ回転制御装置は、プロペラ回転装置のプロペラを無線により、制御する装置である。

(イ) 計測機器

レーザー回転計

プロペラを回転後、射出する直前の回転を計測する。

プロペラに反射テープを貼り、その部分にレーザーが当たるように設置する。

高速度カメラ

手動にて撮影を開始、終了する。

シャッタースピードは 1/25000 以上が可能なこと。

(ウ) その他、試験支援機器

ビデオカメラ、三脚

4K 相当の画質で約 2 時間にわたり記録可能なこと。

デジタルカメラ


電源 100V

60


プロペラによる切創の程度を評価する。性能ランク例として、ランク 0 からランク 6 の 7 段階を設

定した（表 17 参照）。

表 17 切創の性能評価基準例（AIS）


ランク 0 AIS6 AIS は「即死」レベルのものとして設定した。

ランク 1 AIS5 AIS は「瀕死」レベルのものとして設定した。

ランク 2 AIS4 AIS は「重篤」レベルのものとして設定した。

ランク 3 AIS3 AIS は「重傷」レベルのものとして設定した。

ランク 4 AIS2 AIS は「中等傷」レベルのものとして設定した。

ランク 5 AIS1 AIS は「軽傷」レベルのものとして設定した。

ランク 6 AIS0 AIS は「無傷」レベルのものとして設定した。

また、使用する保護手袋の規格にもとづき、ダミーの損傷有無からプロペラによる切創の程度を

評価することも可能であり、その場合の性能ランク例として、欧州 CE 規格 EN388 の耐切創性のレ

ベルにもとづき、ランク 0 からランク 4 の 5 段階を設定した（表 18 参照）。

表 18 切創の性能評価基準例（保護手袋の耐切創性レベル）


ランク 0 保護手袋の耐切創性 5 で貫通無し EN388 規格の耐切創性レベル 5





61

付録：試験記録様式（切創）

62

5.6 地上の第三者への危害軽減に関する性能（音響試験）


危害軽減の観点から、飛行中の騒音を評価するための音響試験の性能評価手順を以下に示す。

本試験は、無人航空機の飛行中の騒音を計測かつ記録し、無人航空機の性能として評価すること

を目的とする。

5.6.2 試験方法


本試験は、音響パワーレベルを計測かつ記録し、騒音の性能を評価するものである。試験の概

念図を図 40 に示す。また、計測するデータ及び計測条件を表 19 に示す。

図 40 試験の概念図（音響）

63

表 19 計測するデータ及び計測条件（音響）


1 騒音レベル音響パワーレベル（dB）以下の要素を変動させて計測

・機体重量

・プロペラ特性（形状、材質、長さ）

・各メーカによる騒音対策（例えば、プロペラの上

下取り付け向きを変更）

・モーター出力

・その他、飛行性能に影響を与える要素（例え

ば、ESC、安全ケージの取り付け）






5) 計測架台作業者 1 名


※計測担当は、音響計測に関する専門家あるいは音響データ計測に関する教育を受けた者

64




図 41 試験のシステム構成例（音響）

65

図 42 試験装置全体図（音響）



表 20 取得したデータの解析方法（音響）


1 音響パワーレベルマイクロホンからの全周波数帯のソフトウェアでパワーレベルへ変換する

66

(オ) 試験手順

1) 試験の流れ


図 43 試験の流れ（音響）


① 測定機器の準備

計測架台の設置とケーブル接続

計測架台の荷重計からの重量データを受信できていること。

機体の準備

計測架台への取り付け用機械的インターフェースをあらかじめ確認しておくこと。

バッテリーは、フル充電しておくこと。

バッテリーは、機体中央に配置すること。

マイクロホン（三脚）の配置確認

カメラの配置

計測架台全体が映っていることを画像で確認する。

② 条件設定あるいは変更

対象とする機体に対して、以下条件を設定する。

プロペラの種類（形状、材質、長さ等）

安全ケージの取り付けの有無

その他、騒音軽減のための施策（プロペラの上下取り付け向き変更等）

67

③ 計測準備

A) 荷重計の値をリセットして 0kg とする（計測架台作業者）。

B) 機体を計測架台に取り付け、確実にボルトを締め付ける（機体操作者）。

C) 荷重計で表示されている値を全員へ伝達する（計測架台作業者）。

D) マイクロホンからのデータ入力を確認し、データ取得開始に備える（計測担当）。

④ 安全確認

安全管理者は、計測開始前に下記事項を確認あるいは各担当者に指示すること。

A) 残響室内

初回測定のみ、測定架台のベースと土台の組立ボルトは、確実に固定されていること。

機体が確実に計測架台に固定されていること。

測定架台とプロペラ回転に干渉がないこと。

ドアを閉じてロックする際、中に作業者が残っていないことを目視確認すること。

B) 残響室外

制御用 PC 操作者は、カメラ画像を監視できる場所で試験を実施し、異常時の緊急停止

に備えていること。

次の試験の準備作業者は、関係者に周知することなく、プロペラを回転させないこと。

⑤ 騒音計測

A) 騒音計測するモーター出力を決定する。

ホバー状態となる（荷重計表示が 0kg となる）モーター出力（％）を調査する目的で、30％

（5 秒）→40％（5 秒）と順に上昇させながら飛行し、荷重計の表示が 0kg となるモーター

出力（％）を決定する。

機体操作者は、決定した出力で 20 秒間の自動運転を行うプログラムをセットして備える。

B) 決定したモーター出力で 20 秒間の飛行を行う。

計測架台に横方向の振動を与えないように、3 段階で徐々に出力を上げることとし、試験

指揮者から指示する。低出力では、計測架台に少し横揺れが発生する場合も、出力を上

昇し、推力を高めることで安定する状況となる。

試験指揮者の「開始」の合図で機体操作者は飛行を開始する。

C) 計測者は、計測を開始し、20 秒間のデータを取得して「終了」と合図する。

荷重計の表示が 0kg となっていることを確認しながら、計測する。

68

D) 機体操作者は飛行停止を確認する。

決定されたモーター出力（％）の値は、バッテリーの消費により変動することに注意する。つまり、

同じバッテリーで繰り返し試験を行うと同じ出力（％）であっても推力は落ちてくるため、正確な計測

ができない。この状態を回避するため、測定は極力完全充電されたバッテリーで行うこと。

⑥ データ確認と保存

計測者は、データの健全性を確認し、名前を付けて保存する。


試験記録者は、毎回の測定において、付録に示した試験結果の様式に記録する。

データ処理用 PC にて処理された結果は、以下のようにグラフ表示される（図 44 参照）。

図 44 音響パワーレベルの例

69



1) 機体（事業者が持ち込み）

機体

フライトコントローラは、姿勢制御機能を無効にできること。

バッテリー

計測架台への取り付け用インターフェース

2) 機体制御用 PC（事業者が持ち込み）

本試験は、正確に、同一出力を一定時間連続させて騒音を計測するため、プロポではなく機体

制御用ソフトウェアがインストールされた PC を用いて、機体にコマンドを送る。

モーター出力を手動で 1％ずつ変更できること。

モーター出力時間を秒単位で設定できること。

緊急停止できること。

3) データ処理用 PC

マイクロホンからの出力信号はアンプを介して入力し、専用ソフトウェアを用いて、音響パワーレ

ベルに変換処理する。


音響解析用ソフトウェアをインストール済み

4) カメラ画像・荷重モニタ用 PC

残響室内に設置した残響室監視用カメラの画像表示、計測用架台に取り付けられた重量デー

タの表示を目的とした PC である。


カメラ画像表示用ソフトウェアをインストール済み

荷重計からのデータをテキストデータでリアルタイム表示するソフトウェアをインストール済み

70

5) 計測架台

機体取り付け用の支柱、荷重計から構成され、機体を取り付けて飛行させることにより、機体の

推力を計測することを目的とした架台である。飛行前は機体重量を表示するが、ホバー状態にお

いては荷重がゼロとなることを利用し、ホバー状態での騒音を測定する。

荷重計の重量データは、外部出力機能により、PC へリアルタイムで配信可能

荷重計の値は、リセット可能

機体を固定するためのインターフェースあり

荷重計は最大 150kg まで測定可能

図 45 計測架台と荷重計の表示盤（音響）

71

6) 残響室

本試験は、音響パワーレベルを測定するため、残響室を用いて試験を実施する。残響室とは、

音を反射する壁で覆って響きを良くし、音のエネルギー分布が均一となるように作られた施設であ

る。図 46 の例では、壁、天井、床を固い材料（10cm 厚の花崗岩）で覆っている。

図 46 残響室の例

(イ) 計測機器

1) マイクロホン（含プリアンプ）

10Hz から 20kHz の範囲で計測可能（周波数特性±4dB 推奨）

6 式

三脚を使用（あらかじめ最適化された配置あり。床面の設置場所の目印を確認する）

残響室から室外のアンプまでケーブル接続（BNC コネクタ）

2) マイク用アンプ

入力：6ch 以上

マイクロホンからの出力を処理してデータ処理用 PC へ出力

1Hz から 20kHz の範囲で処理可能（周波数特性±0.5dB 推奨）

3) 室内監視用カメラ

試験中の残響室内の様子を監視するためのカメラである。

万が一、機体や計測架台の異常が確認された場合は、すぐに緊急停止できるように、機体操

作者と試験指揮者は飛行中常に監視しておくこと。

4) バッテリー充電器

バッテリーの種類や個数に応じて用意する。

72



6) 電源 100V


音響を評価する。性能ランク例は、ランク 0 からランク 2 の 3 段階を設定した（表 21 参照）。

表 21 音響の性能評価基準例


ランク 0 音響パワーレベルが 100 dB を

超える

ランク 1 をみたさない無人航空機を想定して設

定した。音響パワーレベルが明示されていない

無人航空機は、このランクに該当する。


超えない

平均的な機体で 100 dB を超えないという研究

開発成果にもとづき、設定した。


超えない

静粛性の高い機体で 95 dB を超えないという

研究開発成果にもとづき、設定した。

73

付録：試験記録様式（音響）

74

5.7 水素燃料容器の安全性に関する性能（水素燃料容器落下試験）


水素燃料電池ドローンを想定した試験の準備として、水素燃料容器の安全性に関する性能評

価手順を以下に示す。本試験は、水素燃料容器単体を落下させバースト圧低下を確認することに

より、水素燃料容器の安全性に関する性能として評価することを目的とする。なお、高圧ガス保安

法等の関連法令を理解及び遵守したうえで、試験を実施することに留意する。

5.7.2 試験方法


本試験は、水素燃料容器単体を落下させ破損箇所を確認し、水素燃料容器の漏洩とバースト

圧評価を行う試験供試体を生成し落下条件を記録するものである。試験の概念図を図 47 に示す。

高圧ガス保安法に則り、床面は鉄板及び鉄製アングルとすることに留意する。また、計測するデー

タ及び計測条件を表 22 に示す。

図 47 試験の概念図（水素燃料容器落下）

表 22 計測するデータ及び計測条件（水素燃料容器落下）


1 水素燃料容器の

変形、破損

・水素燃料容器の変形

・水素燃料容器の破損


・容器の落下の向き

・容器の保護の有無

・アングル材上への落下

75




3) 容器落下担当 1 名

4) 高速度カメラ担当 1 名

5) 試験記録者（試験記録、ビデオ） 1 名



図 48 試験のシステム構成例（水素燃料容器落下）

(エ) 性能評価のためのデータ解析方法


表 23 取得したデータの解析方法（水素燃料容器落下）


1 水素燃料容器の

変形、破損

・落下後の容器の目視により、容器の変形、破損の有無を確認する。

・高速度カメラ映像の確認により、落下時の容器の瞬間的な変形の有無と

その復元状況を確認する。

(オ) 試験手順

1) 試験の流れ


76

図 49 試験の流れ（水素燃料容器落下）


① 設備の準備

A) 落下環境の設置

容器吊下げと落下作業のための梯子や架台

容器を吊下げるためのクレーン

クレーン真下の床面にテープによるマーキング

B) 立入り禁止区域の明確化

安全のために設置する。水素燃料容器の破裂の場合には破片が飛散し、かつ大きな音

が発生するため、考慮して禁止区域を広く設定すること。

② 条件設定や変更

あらかじめ検討した試験計画に沿って、以下条件を安定して設定できるように用意する。

水素燃料容器の向きを変更（垂直落下、水平落下、アングルへの水平落下）

容器の保護用部材を使用した落下

③ 容器の設置

落下させる容器を以下のように設置する。また、落下高さについて、指定された高さから落下さ

せるケース（高圧ガス保安協会における容器落下試験の条件は 3m）、飛行している機体に搭載し

た容器が地面に衝突するエネルギーを同等とする落下試験（容器の重量及び機体の落下時の終

端速度から衝突エネルギーを算出し、同等の衝突エネルギーを加えられる高さから落下）から選定

する。

容器に紐と糸を取り付ける。

クレーンのフックに取り付ける。

試験計画に沿って、容器の地面からの高さをメジャーで測定し、クレーンで高さを調整する。

77

④ 試験準備

試験の記録は以下のとおり準備する。

落下の瞬間が確実に高速度カメラで撮影されるように、カメラの位置を決定する。

高速度カメラを起動してズーム、フォーカス等を調整する。

照明を点灯する。

試験記録のためのビデオカメラも設置する。

⑤ 安全確認

試験の安全を確保するため、安全管理者が以下を行う。

機体の破片が飛散することを想定し、立入禁止区域の順守

破片の飛散等に備えて、落下作業担当は全員ヘルメットとゴーグルを着用

落下は、試験指揮者が関係者全員に確実に周知してから、容器落下担当へ指示

⑥ 試験

テストランを実施し、試験環境の妥当性と安全を確認した後、本番の試験を行う。

A) テストラン

（アングル材なしの場合）事前に、ハサミでの切断後、容器が回転を伴わずに水平あるい

は垂直に地面に接触することを確認（吊下げる角度で調節）。

（アングル材ありの場合）、アングルに容器が衝突する前に、バルブが地面に衝突するこ

とがないことを確認（吊下げる角度で調節）。

上記は、目視では判断がつかないため、高速度カメラでの確認が有効。

以下の観点から、危険な状態がないことを確認。

落下した容器の跳ね返りによる参加者への危険

衝撃音による人体への影響

B) 本番

試験番号とともに、開始をコール（試験指揮者）

録画を開始（高速度カメラ担当）

落下を合図（試験指揮者）

周囲の安全を再確認し、ハサミでロープ切断（容器落下担当）

落下を確認して終了をコール（試験指揮者）

カメラで写真撮影（試験記録担当）


試験記録者と高速度カメラ担当は、データを確実に保存する。

78

3) 試験結果の記録

撮影・記録者は、あらかじめ用意されたフォーマットに必要事項を記録する。記録フォーマットを

付録に示す。


試験実施後、解析担当は以下を行う。

目視及び画像の調査により、容器の破損及び変形の有無を記録する。

容器自体の破損、変形等の区別

変形の場合には、その深さ

塗装の剥がれ等の表面変化

バルブの破損及び変形

保護剤を用いた場合の効果を評価する。

詳細の変形を評価する場合は、KHK 等に依頼し、3 次元解析を行う。


(ア) 供試体（水素燃料容器）

供試体として、水素燃料容器を使用する。水素を充填しない状態で容器を落下させる試験を行

う。内圧がない分、変形が生じやすいため、実際よりも厳しい条件を課す試験となり、評価としては

適当であるとの考えである。

試験計画に沿った本数を用意する。

基本的に、1 本の容器に対する試験は 1 回のみとすることが好ましいが、試験準備のために 1

本の容器に対して、複数の落下試験を行う場合には、想定損傷度合いが低い条件から高い

条件へと進める。

79

図 50 試験で使用した容器の例（水素燃料容器落下）

(イ) 高速度カメラ

衝突の瞬間に、容器が大きく変形し、その後に復元している可能性もあるため、衝突の瞬間を高

速度カメラで記録しておく。

5000 コマ／秒

700×700 ピクセル程度の場合には、十分にズームして撮影

高速度カメラ画像モニタ用 PC に必要なアプリケーションをインストール

(ウ) 試験補助のための各種備品

1) アングル材

高圧ガス保安協会（KHK）においては、容器の試験として、アングル材の上への落下試験も要

求していることから、本試験でもアングル材を使用する。

長さ：約 1m（ただし、容器の大きさに応じて選択）

80

図 51 アングル材の例（水素燃料容器落下）

81

2) 容器を吊るすための紐、糸、ガムテープ

紐を容器にテープで貼り付け、中央部に糸を結んで吊り下げる。

糸が太い、あるいは固くて切りにくい場合、糸に振動を与えてしまい、水平に落下しないため、

水糸あるいは釣り用のテグス等の細い糸を推奨。

図 52 糸で吊るした状態の容器（水素燃料容器落下）

3) 上記の糸を切断するためのハサミ

容器落下担当者は、容器に回転を与えないように注意して、糸を切断して容器を落下させる。テ

ストランにて、切断の練習も行うこと。

4) 水平器

水素燃料容器を吊り下げるときに角度を計測するために使用する。水素燃料容器は、先端にバ

ルブが取り付けられていることから、非対象な荷重分布であるため、完全な水平状態から落下させ

るのではなく、微小角度をつけなければ、容器本体部分が水平に地面に接触しない。

82

5) 衝撃検知ラベル

参考データとして、衝撃検知ラベルを使用することを推奨。

6) メジャー

吊り下げ高さの確認のために使用する。5m 用を推奨。

7) 荷重計

水素燃料容器の重量を測定する。

8) 保護剤（各種）

容器の破損を軽減させる目的で保護材を取り付けた試験も推奨。保護材の例としては、以下の

とおり。

ケプラー（シート状）

EVA 材（Ethylen Vinyl Acetate Copolymer）（EVA 樹脂ともいう）

その他、各社で開発している保護手法があれば持参

図 53 保護材の例（水素燃料容器落下）

83

9) 温度・湿度計

計測範囲：-10～+50℃

10) ビデオカメラ、三脚

目安として、4K 相当の画質で約 4 時間の記録が可能なこと。


1200 万画素以上で約 500 枚を記録可能なこと。

毎秒 120 コマ、あるいは 240 コマを選択できることが望ましい。


水素燃料容器の破損の有無により、水素燃料容器の安全性を評価する。性能ランク例として、ラ

ンク 0 からランク 1 の 2 段階を設定した（表 24 参照）。

表 24 水素燃料容器の安全性の性能評価基準例

性能ランク性能評価基準性能評価の考え方

ランク 0 水素燃料容器のバースト圧低下

が 10％以上

ランク 1 をみたさない場合は、このランクに該

当する。

ランク 1 水素燃料容疑のバースト圧低下

が 10％未満

水素燃料容器のバースト圧が 10％未満の場

合は、このランクに該当する。

84

付録：試験記録シート（水素燃料容器落下）

85

なお、本書に記載している事項については、研究開発プロジェクト※の成果の一部であり、機体

やシステムの安全性や信頼性などを保証するものではない。本書に基づく試験等など本書の

利用に関連して利用者または第三者に生じた損害について、一切の責任を負わないものとす

る。

※ロボット・ドローンが活躍する省エネルギー社会の実現プロジェクト

プロジェクト期間は 2017 年度～2021 年度の 5 年間

https://www.nedo.go.jp/activities/ZZJP2_100080.html

ver.1...無人航空機性能評価手順書 ver.1.0 （第三者上空飛行編） 2020年5月...

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