1. ツールの位置づけと保証範囲
VP-REQは、バーティポートの候補地や初期計画に対し、離着陸場寸法、運用面積、処理能力、舗装厚、電力容量、旅客施設、要員、標識数量を一括で概算する初期成立性スクリーニングツールです。
| 項目 | 本ツールでできること | 本ツールで保証しないこと |
|---|---|---|
| FATO/TLOF | 機体寸法から概算必要寸法を推定 | 正式な設置許可、個別機体の認証要件充足 |
| 舗装 | MTOW・CBR・便数から概算層厚を推定 | FAARFIELD正式解析、PCN決定、構造設計 |
| 電気 | 充電器台数・BESS・PVを含む概算容量 | 電力会社の接続回答、保護協調、受変電設備詳細 |
| 消防 | H1/H2/H3相当の要員目安 | eVTOL電池火災の最終対応設計、消防同意 |
| 空域 | 分離間隔・進入方向・風向制限による概算処理能力 | ATC/UTMの正式運用容量、空域調整結果 |
2. 入力値の分類
入力値は、単なる諸元ではなく、後段の計算に直接効く「支配因子」です。特に舗装では、MTOW、動的荷重係数、車輪配置、タイヤ接地圧、CBR、運航回数が層厚を決めます。
| 分類 | 入力 | 主に影響する出力 |
|---|---|---|
| 機体寸法 | 全幅、全長、最大回転直径、機体タイプ | TLOF、FATO、スタンド占有寸法、標識面積 |
| 機体重量 | MTOW、動的荷重係数、車輪配置、タイヤ接地圧 | 舗装構造層厚、路盤厚、ACN近似 |
| 運航計画 | 便数、運航時間、スタンド数、分離間隔 | 処理能力、稼働率、舗装疲労補正、要員 |
| 電気 | バッテリー容量、SOC範囲、充電器、温度、標高、BESS、太陽光 | 充電時間、ピーク需要、契約電力、変圧器容量 |
| 施設 | 旅客ピーク人数、待合面積係数、各室面積 | ターミナル延床、トイレ数、施設規模 |
3. FATO / TLOF 算定ロジック
FATO/TLOFは、機体タイプ別に「どの寸法が支配するか」を先に決めます。レビューでは、機体タイプ別分岐は概ね妥当で、ティルトローターは翼端全幅とローター径の大きい方を支配寸法とする考え方が確認されています。
機体タイプ判定
支配寸法Dを決定
TLOF直径を算定
VFR/IFR係数でFATO算定
| 機体タイプ | 支配寸法 | 実装式 | 理由 |
|---|---|---|---|
| マルチローター | ローター配置の外接円直径 | D = rotor | 機体全体の回転翼包絡がTLOF成立性を支配するため。 |
| ティルトローター | 翼端全幅とローター径の大きい方 | D = max(span, rotor) | 翼端・ローターのいずれか大きい方が障害物離隔と接地点包絡を支配するため。 |
| ヘリコプター | 主回転翼径とテールローター込み全長の大きい方 | D = max(rotor, len) | 主回転翼だけでなく、テールローターを含む全長も接触リスクを持つため。 |
| 固定翼VTOL | 全幅と全長の大きい方 | D = max(span, len) | 固定翼形態では翼幅・胴体長の大きい寸法が包絡を決めるため。 |
TLOF直径 = 支配寸法D × safety_margin TLOF面積 = π × (TLOF直径 / 2)^2 FATO係数 = IFRなら2.0、VFR/BOTHなら1.5 FATO直径 = TLOF直径 × FATO係数 FATO面積 = π × (FATO直径 / 2)^2
4. 運用面積算定ロジック
運用エリアは、FATO単体ではなく、FATO、安全帯、誘導路、充電スポット、駐機スポットを合算します。
スタンド占有一辺 = FATO直径 + 安全帯幅 × 2 全FATO合計面積 = スタンド数 × スタンド占有一辺^2 誘導路延長 = スタンド数 > 1 ? (スタンド数 - 1) × スタンド占有一辺 : スタンド占有一辺 誘導路面積 = 誘導路延長 × 誘導路幅 充電スポット1基面積 = max(全幅, ローター径) × 1.5 × 全長 × 1.2 充電面積 = 充電器数 × 充電スポット1基面積 駐機スポット1基面積 = max(全幅, ローター径) × 1.3 × 全長 × 1.2 駐機面積 = 待機スポット数 × 駐機スポット1基面積 エプロン面積 = 誘導路面積 + 充電面積 + 駐機面積 運用エリア合計 = 全FATO合計面積 + エプロン面積
| 係数 | 意味 | 理由 |
|---|---|---|
| 1.5 | 充電スポット幅側の余裕 | 充電作業・安全離隔・ケーブル取り回しを考慮した概算値。 |
| 1.2 | 充電/駐機スポット長さ側の余裕 | 機首・尾部まわりの作業余裕とクリアランスを見込む。 |
| 1.3 | 駐機スポット幅側の余裕 | 充電スポットより作業要求が小さいため、充電より小さめの係数。 |
5. 充電時間算定ロジック
充電時間は、単純な「バッテリー容量÷充電出力」ではなく、SOC範囲、温度補正、標高補正、充電効率、CC/CV領域を反映します。
| 充電方式 | 定格出力 |
|---|---|
| DC急速150 | 150kW |
| DC急速300 | 300kW |
| DC急速400 | 400kW |
| DC急速500 | 500kW |
| AC22 | 22kW |
| バッテリー交換 | 5分固定 |
| 燃料 | 10分固定、電力0kW |
充電対象電力量 = バッテリー容量kWh × (SOC上限 - SOC下限) / 100 温度補正: 35℃超: temp_derate = 1.0 - (温度 - 35) × 0.012 5℃未満: temp_derate = 1.0 - (5 - 温度) × 0.008 標高補正: elev_derate = max(0.95, 1.0 - max(0, 標高 - 1000) / 1000 × 0.01) 最終derate = max(0.6, temp_derate × elev_derate) 実効充電出力 = 定格出力 × 最終derate 充電効率 = 0.92 CC領域電力量 = バッテリー容量 × max(0, min(SOC上限,80) - SOC下限) / 100 CV領域電力量 = バッテリー容量 × max(0, SOC上限 - max(SOC下限,80)) / 100 CC時間分 = CC領域電力量 / (実効出力 × 0.92) × 60 CV時間分 = CV領域電力量 / (実効出力 × 0.5 × 0.92) × 60 充電時間 = round(CC時間 + CV時間)
6. ターンタイム・処理能力ロジック
ターンタイムは、地上施設を占有する時間と、空域待ちを含む全体所要時間を分けて扱います。
地上並列処理時間 = max(乗降時間, 充電接続時間 + 充電時間) スタンド占有TT = 着陸〜停止 + 地上並列処理時間 + プリフライト + OCC承認 + 出発〜離陸完了 エンドツーエンドTT = 着陸 + 乗降 + 接続 + 充電 + プリフライト + OCC + 空域待ち + 出発
地上設備処理能力 = (60 / スタンド占有TT) × スタンド数 空域分離処理能力 = (60 / 分離間隔) × min(進入方向数, スタンド数) 風向制限処理能力 = 地上設備処理能力 × 風向制限係数 同時使用上限処理能力 = 空域同時使用上限 × (60 / 分離間隔) 実効処理能力 = min(地上設備, 空域分離, 風向制限, 同時使用上限) 日間実効処理能力 = floor(運航時間h × 実効処理能力) 稼働率 = 計画日間便数 / 日間実効処理能力 × 100
7. 舗装厚算定の全体像
舗装厚は、本ツール内で最も誤解されやすい部分です。舗装厚は「機体が軽いから薄くてよい」とは限りません。荷重、接地条件、地盤支持力、繰り返し回数の4つで決まります。
MTOW×α
車輪係数・接地圧
CBR・k値
累積回数
表層/基層/路盤
8. 舗装共通ロジック
8.1 設計荷重
設計荷重kg = MTOWkg × 動的荷重係数α 設計荷重t = 設計荷重kg / 1000
| 要素 | 意味 | なぜ必要か |
|---|---|---|
| MTOW | 最大離陸重量 | 舗装が受ける最大級の機体重量を表す。 |
| α | 動的荷重係数 | 着陸時の沈下率、衝撃、偏荷重、ブレーキ、旋回をまとめて安全側に見込む。 |
8.2 累積荷重回数
日間荷重回数 = 日間便数 × 2 累積荷重回数 = 日間便数 × 2 × 年間稼働日数 × 設計供用年数
離陸と着陸をそれぞれ舗装への荷重作用として扱うため、日間便数を2倍します。コード上は、メイン計算側で daily * 2 を舗装関数に渡し、舗装関数内で年間稼働日数と設計供用年数を掛けます。
8.3 車輪・脚形式係数とESWL
車輪係数: single = 1.0 dual = 0.7 skid = 1.1 ESWL t = 設計荷重t × 車輪係数
| 脚形式 | 係数 | 設定理由 | 注意 |
|---|---|---|---|
| single | 1.0 | 基準ケース。荷重分散補正なし。 | タイヤ接地圧が高い場合は別途補正。 |
| dual | 0.7 | 2輪化により荷重が分散するため、等価単輪荷重を低減。 | 実際の輪距、タイヤ圧、脚配置で変わる。 |
| skid | 1.1 | 面接触だが接地分布・偏荷重・横滑りが不確実なため、安全側に増加。 | スキッドは本来、専用の接地圧分布算定が必要。 |
8.4 疲労係数
累積回数 > 1,000,000 → 疲労係数 1.20 累積回数 > 100,000 → 疲労係数 1.10 累積回数 > 10,000 → 疲労係数 1.05 それ以下 → 疲労係数 1.00
同じ機体重量でも、高頻度に繰り返し使う舗装は疲労損傷が進むため、必要厚を増やします。eVTOLは高頻度運航になりやすいため、この補正が効きます。
8.5 タイヤ接地圧補正
タイヤ接地圧 > 600kPa → 1.15 タイヤ接地圧 > 400kPa → 1.05 それ以下 → 1.00
タイヤ接地圧は、表層の局部変形、わだち掘れ、パンチング的な損傷に効きます。特にアスファルト舗装では、高温時の変形リスクを考慮して必要厚を増やします。
9. コンクリート舗装の層厚ロジック
コンクリート舗装は、コンクリート版が曲げで荷重を受け、下部路盤が版を均一に支える構造です。
9.1 コンクリート版厚
k = max(CBR × 3.0, 15) // 地盤反力係数 MN/m³
P_kN = ESWL_t × 9.81
σ_allow = 4.5 MPa
C = 0.52
h_mm = C × { (P_kN × 1000) / (k × σ_allow) }^(1/3) × 1000
h_mm = h_mm × 疲労係数 × タイヤ接地圧補正
h_mm = 10mm単位に丸め
h_mm = max(150, min(500, h_mm))
| 変数 | 意味 | 数値設定の理由 |
|---|---|---|
| k | 地盤反力係数 | CBRから簡易換算。最低15MN/m³を置き、極端な低値で計算が崩れないようにする。 |
| σ_allow=4.5MPa | 許容曲げ応力度 | 航空用コンクリート版の概算設計値として設定。詳細設計ではコンクリート強度・版厚・目地で変わる。 |
| C=0.52 | 簡易Westergaard係数 | 版の支持条件、荷重条件を丸めた概算係数。 |
| 150mm下限 | 最低版厚 | 施工性、ひび割れ抵抗、局部損傷防止を考えた概算下限。 |
| 500mm上限 | 警告的上限 | これを超える場合は簡易式の範囲外で、正式舗装設計へ移るべき水準。 |
9.2 セメント安定処理路盤
セメント安定処理路盤厚mm = round( max(150, ESWL_t × 60 × 1 / sqrt(max(CBR,1))) )
| 項目 | 意味 |
|---|---|
| ESWL_t × 60 | 荷重が大きいほど版下の支持層を厚くするための荷重比例項。 |
| 1/sqrt(CBR) | CBRが低いほど地盤支持力が弱いため、路盤厚を増やす。 |
| 150mm下限 | 安定処理層としての施工性・均一支持を確保する最低厚。 |
9.3 上層路盤(砕石)
上層路盤厚mm = round( max(200, ESWL_t × 80 × 1 / sqrt(max(CBR,1))) )
上層路盤は、セメント安定処理路盤の下で荷重をさらに広げ、路床へ伝わる応力を低減します。200mm下限は、排水・施工厚・支持層としての最低厚を確保するためです。
9.4 コンクリート舗装の合計
構造層厚 = コンクリート版厚 h_mm 全層厚 = コンクリート版厚 + セメント安定処理路盤厚 + 上層路盤厚
画面上の「構造層厚」は主構造であるコンクリート版厚、「全層厚」は路盤を含めた舗装構成全体を意味します。
9.5 ACN近似
ACN近似 = round( 10 × (ESWL_t / sqrt(CBR/10)) × 0.8 )
これは正式なACN/PCN評価ではありません。候補機体間の比較、または舗装要求の重軽を把握するための指標です。
10. アスファルト舗装・複合舗装の層厚ロジック
アスファルト舗装は、表層・中間層・基層・路盤が一体となって荷重を分散するたわみ性舗装です。コンクリート舗装と異なり、単一の版厚ではなく、等価厚を層に分解します。
10.1 アスファルト等価厚
k_asp = 通常アスファルトなら13.5、複合舗装なら11.5 T_mm = k_asp × ESWL_t^0.4 / CBR^0.3 × 25.4 × 0.28 T_mm = T_mm × 疲労係数 × タイヤ接地圧補正 T_mm = 10mm単位に丸め T_mm = max(80, min(450, T_mm))
| 変数・係数 | 意味 | 設定理由 |
|---|---|---|
| k_asp=13.5 | 通常アスファルトの基準係数 | ESWLとCBRから等価厚を出すための経験係数。初期スクリーニング用。 |
| k_asp=11.5 | 複合舗装用係数 | 複合舗装では剛性・支持層が改善される前提で、通常Asより小さめに設定。 |
| ESWL^0.4 | 荷重影響 | 荷重が大きいほど必要厚が増えるが、完全比例ではなく指数で緩やかに増加。 |
| CBR^0.3 | 地盤支持力影響 | CBRが高いほど必要厚が下がる。こちらも完全反比例ではなく経験式的に緩やかに変化。 |
| 25.4 | インチ→mm換算 | 経験式の単位系をmmに合わせるため。 |
| 0.28 | バーティポート軽量航空機向け縮減係数 | 大型固定翼空港舗装をそのまま適用すると過大になるため、eVTOL/小型ヘリ級の初期概算に合わせた調整係数。 |
| 80mm下限 | 最低アスファルト構造厚 | 表層・中間層・基層を分けるための最低値。 |
| 450mm上限 | 簡易式の警告上限 | ここまで厚くなる条件では正式設計が必要。 |
10.2 表層厚
表層厚 = min(80, max(30, round(T_mm × 0.25 / 10) × 10))
| 設定 | 理由 |
|---|---|
| T_mmの25% | アスファルト構造厚のうち、摩耗・防水・すべり抵抗を担う上面層として配分。 |
| 30mm下限 | 薄すぎる表層は施工性・耐久性・防水性が不足するため。 |
| 80mm上限 | 表層だけを厚くしても構造耐力の効率が低いため。厚みは基層・路盤へ回す。 |
10.3 中間層厚
中間層厚 = min(120, max(50, round(T_mm × 0.35 / 10) × 10))
| 設定 | 理由 |
|---|---|
| T_mmの35% | 表層下で荷重を受け、基層へ分散する層として配分。 |
| 50mm下限 | 構造層としての施工最小厚を確保。 |
| 120mm上限 | 過度に中間層へ厚みが偏らないようにする。 |
10.4 アスファルト基層厚
基層厚 = max(100, T_mm - 表層厚 - 中間層厚)
基層は、アスファルト舗装の中で構造耐力を担う主層です。表層・中間層を差し引いた残りを基層に配分します。ただし最低100mmを確保し、荷重分散層としての機能を持たせます。
10.5 上層路盤厚
上層路盤厚 = round( max(200, ESWL_t × 70 / sqrt(max(CBR,1))) )
アスファルト層の下に置く砕石路盤です。ESWLが大きいほど厚くなり、CBRが低いほど厚くなります。200mm下限は、路盤としての施工性と荷重分散機能を確保するためです。
10.6 アスファルト舗装の合計
構造層厚 = T_mm = 表層 + 中間層 + 基層 全層厚 = 表層 + 中間層 + 基層 + 上層路盤
10.7 ACN近似
ACN近似 = round( 8 × (ESWL_t / sqrt(CBR/10)) × 0.75 )
アスファルト側では、コンクリートより係数を小さく設定し、柔構造舗装としての概算比較指標にしています。
11. 鋼板・屋上デッキの扱い
鋼板を選択した場合、ツールは次を返します。
鋼板デッキ = 20mm 防滑塗装 = 3mm 合計 = 23mm
| 確認対象 | 内容 |
|---|---|
| 局部荷重 | 脚・スキッドの接地位置に発生する集中荷重。 |
| 構造体 | RC床版、鉄骨梁、小梁、デッキプレート、柱への伝達。 |
| 動的荷重 | 着陸衝撃、偏荷重、横荷重、振動。 |
| 防火・防水 | 屋上防水、耐火被覆、防滑塗装、排水。 |
| 建築確認 | 積載荷重、用途、避難、消防、航空障害灯。 |
12. 電気・受電容量ロジック
12.1 同時充電台数
必要同時充電台数_raw = ceil(ピーク便数/h × スタンド占有TT / 60) 同時需要率 = 充電器6台以上なら0.85、3台以上なら0.90、それ以外1.00 ピーク使用充電器数 = min(充電器数, max(1, ceil(raw × 同時需要率))) ピーク充電電力 = ピーク使用充電器数 × 実効充電出力
12.2 総需要・契約対象需要
照明等kW = スタンド数 × 5 + 20 補機kW = OCCオンサイトなら50、それ以外30 太陽光kW = 太陽光面積m² × 0.15 PV信用kW = 太陽光kW × 0.20 // BESS/PVモード時のみ BESS放電kW = min(BESS容量kWh / 2, ピーク充電電力 × 0.40) 総需要kW = ピーク充電電力 + 照明等kW + 補機kW 契約対象需要kW = max(照明等kW + 補機kW, 総需要kW - BESS放電kW - PV信用kW)
12.3 変圧器容量
総需要kVA = 総需要kW / 力率PF 契約対象kVA = 契約対象需要kW / 力率PF 推奨変圧器容量 = 契約対象kVA × 1.15以上となる標準容量 標準容量 = [50,100,150,200,300,500,750,1000,1500,2000,3000,5000] kVA
13. 旅客施設ロジック
待合室面積 = 乗客ピーク在場人数 × 待合面積係数 ターミナル延床 = 待合室 + 荷物・保安 + 管理・スタッフ室 + 機械室 + 消防設備室 トイレブース数 = ceil(乗客ピーク / 50) × 2 + ceil(乗客ピーク / 30)
待合面積係数は、混雑度、保安検査の有無、手荷物量、運航遅延時の滞留を反映します。1.5m²/人を下回ると警告判定になります。
14. 要員算定ロジック
地上支援基準人数 = スタンド数 × 2.0 地上支援員 = ceil(地上支援基準人数 × 1.3) 充電担当 = ceil(充電器数 / 2.5) セキュリティ = ピーク便数/h >= 6 ? 2 : 1 ディスパッチ = OCCオンサイト ? 2 : 0 消防救難 = H1なら2、H2なら3、H3なら4 管理責任者 = 1 OCC要員 = OCCオンサイト ? 2 : 0 合計 = 地上支援 + 充電担当 + セキュリティ + ディスパッチ + 消防救難 + 管理責任者 + OCC要員
地上支援に1.3倍を掛けるのは、休憩、ピーク偏在、遅延、複数機同時処理への余裕を見込むためです。シフト人数は別途、営業時間と休憩、交代制で増えます。
15. 標識・塗装面積ロジック
TLOF中心マーカー = π × 0.6^2 Hマーキング = 3 × 4 FATO境界線 = π × FATO直径 × 0.15 TLOF境界線 = π × TLOF直径 × 0.15 誘導路センター線 = 誘導路延長 × 0.15 充電区画線 = 充電器数 × (max(全幅,ローター径) + 全長) × 0.3 安全帯境界線 = スタンド数 × π × (FATO直径 + 安全帯×2) × 0.12 方位角マーキング = 8 × 0.3 総塗装面積 = 上記合計 × スタンド数
境界線幅は概算で0.15m、安全帯境界は0.12m、区画線は往復・複線要素を含めて0.3m相当で丸めています。
16. OLS簡易算定
OLS勾配係数 = 1 / tan(進入角°) 50m地点の必要クリアランス高さ = 50 / OLS勾配係数
進入角8°の場合、比較的保守的な進入表面として扱えます。ただし、実際のOLS、障害物、地形干渉、進入方向、周辺空域は別ツールや正式図面で確認します。
17. 判定ロジック
| 判定 | 条件 | 意味 |
|---|---|---|
| TLOF径 ≥ 支配寸法 | tlof_d >= 支配寸法 | 機体包絡がTLOF内に収まるか。 |
| SA幅 ≥ max(3m,0.25D)(指針準拠時) | design_mode==='guideline' ? safety >= max(3,0.25*D) : safety >= 3 | 指針準拠ではSA最小幅を評価(スクリーニングは3m目安)。 |
| FATO ≥ max(1.5D, AFM)(指針準拠時) | design_mode==='guideline' ? fato_d >= max(1.5*D, AFM) : (参考) | AFM要求がある場合は入力して比較。 |
| 充電時間 ≤ スタンド占有TT | ct.minutes <= turn_stand | 充電が運航回転のボトルネックになるか。 |
| 空域制約 | cap_airspace >= cap_ground × 0.9 | 地上施設に対し空域が支配的でないか。 |
| 計画便数 ≤ 実効処理能力 | freq <= cap_effective | ピーク便数が処理能力内か。 |
| 変圧器容量 | trafo_kva >= net_kva × 1.15 | 契約対象需要に15%余裕を持つか。 |
| 受電電圧 | contract_kw <= 50 または 低圧以外 | 50kW超低圧運用のリスクを警告。 |
| 稼働率 | util_rate <= 90% | 90%超は遅延・整備余裕不足リスク。 |
| 待合室 | lounge_k >= 1.5 | 旅客滞留に対する最低目安。 |
| eVTOL電池火災 | 常時警告 | H1/H2/H3では電池熱暴走対応を包含しない。 |
| 屋上・高架 | op_site !== ground | 舗装厚ではなく建築構造照査が支配。 |
18. 実務での使い方
- 対象機体をプリセットまたは手入力で設定する。
- 機体タイプを必ず確認する。ティルトローター、マルチローター、ヘリでFATO算定が変わる。
- 運航計画のピーク便数、日間便数、営業時間を入力する。
- ターンタイム分解を実態に合わせる。充電時間はSOCと温度で自動補正される。
- 地盤CBR、舗装種別、車輪配置、タイヤ接地圧を設定する。
- 舗装の「構造層厚」と「全層厚」を分けて読む。
- 電力は、契約対象需要と変圧器容量を見る。BESS/PVの控除は過信しない。
- 判定欄の赤・黄を確認し、詳細設計で潰すべき論点にする。
- CSV出力やv5.x連携で、後段の配置・OLS・地形照査に渡す。
19. 計算追跡テンプレート
報告書や協議資料では、下記のように「入力→式→中間値→出力→留意点」を並べると、なぜその数値になったかを追跡できます。
舗装の追跡例
| 段階 | 内容 | 記入例 |
|---|---|---|
| 入力 | MTOW、α、CBR、脚形式、タイヤ圧、日間便数 | 2177kg、1.25、CBR5、single、400kPa、40便/日 |
| 設計荷重 | MTOW×α | 2177×1.25=2721kg |
| ESWL | 設計荷重t×車輪係数 | 2.721t×1.0=2.72t |
| 累積回数 | 日間便数×2×稼働日×年数 | 40×2×330×20=528,000回 |
| 補正 | 疲労係数、タイヤ圧補正 | 1.10、1.00 |
| 層厚 | 舗装種別ごとの式 | Con: h_mm、base_t、sub_t |
| 出力 | 構造層厚、全層厚 | コンクリート版○mm、全層○mm |
| 留意点 | 正式設計に移す条件 | CBR≤3、屋上、高荷重スキッド、高頻度運航 |