Abstract
高密度な都市空域で運用される電動垂直離着陸（eVTOL）機は、戦術的な紛争解決によって安全な分離を維持する必要があるが、こうした機動のエネルギーコストは体系的に定量化されていない。本論文では、Modified Voltage Potential（MVP）アルゴリズムの下での紛争解決機動がeVTOLのエネルギー消費に与える影響を調査する。交通シミュレーションに統合された物理ベースの出力モデルを用い、あるセクタ内で、同時飛行機数が10〜60機の交通密度条件下における、約71,767の航路区間を解析する。主要な発見は、MVPに基づく非干渉化がエネルギー効率的であるという点である。エネルギーの上乗せ（オーバーヘッド）の中央値は、全密度レベルで1.5%未満にとどまり、当該セクタ内の大多数の航路飛行ではペナルティはほとんど無視できる。しかし分布は顕著な右非対称（右に裾を引く）を示し、尾部のケースでは、複数機による紛争が継続することにより、最も高い密度条件でオーバーヘッドが44%に達する。95パーセンタイルは3.84%から5.3%の範囲にあり、4〜5%の予備マージンが、ほとんどの戦術的な非干渉化シナリオをカバーできることを示唆している。運用計画を支援するため、ミッション開始時にエネルギー上乗せを推定する機械学習モデルを開発する。紛争の帰結は事前に分からない将来の交通相互作用に依存するため、本モデルは点推定に加えて不確実性の範囲も提供する。これらの境界は保守的であり、実際の帰結は、示された信頼水準よりも高い頻度で予測範囲内に収まる。したがって、安全性に重大な予備エネルギーの計画に適している。これらの結果により、エネルギー制約下のeVTOL運用におけるMVPの適合性が裏付けられ、Advanced Air Mobilityにおける予備エネルギー決定のための定量的な指針が得られる。
