目次

飛行機の生産で使われる材料や工程の秘密を公開

1.飛行機の生産工程
国際化するサプライヤー
数多くの部品から構成された航空機を生産するには、多くの工程が必要になる。なんといっても面倒なのが、客室内の艤装である。与圧される胴体には、おもな開口部としてはドアしかなく、配線や配管などの艤装を行なうには人力でやるしかないのが手間となっている。

2006年秋に引き渡し予定だったエアパス社の大型旅客機A380が、乗客用娯楽装置(IFE:In Flight EntertainmentSystem)の配線に時間がかかるという理由で引き渡しが2年も遅延することになり、エアパス社の経営に大きな影響を与えたことは記憶に新しい。

航空機は多くの下請け会社(サプライヤー)からコンポーネントや部品が納入され、最終的に航空機メーカーで総組み立てが行われる。サプライヤーも最近は国際化しており、世界各国から品質がすぐれ、価格の安い部品が調達されている。日本は重要なコンポーネント供給国となっている。

各国で分散して生産
B767やB777の主翼はボーイング社で製作される。主翼は比較的構造が簡単なので、リベット打ちなどかなりの部分が機械化されている。垂直・水平尾翼や胴体は海外で生産され、船で最終組み立てが行われるアメリカシアトルのボーイング社エパレット工場に運搬される。

尾翼が取りつけられた後部胴体と前部胴体が中央胴体に取り付けられた主翼と結合され、航空機の外形が完成する。この時点で前脚と主脚も取り付けられるので、これ以降、航空機は工場内を移動することが可能になる。

現在は機体の周りに足場を組み、生産工程が一段落すると足場を外して次の工程に移るが、2008年に引き渡しが開始されるB787は、1分間2インチといった極低速度で連続的に機体を移動させ、ちょうど自動車工場の組み立てラインのように生産することが計画されている。

外形が完成した機体にはエンジンとナセルが取りつけられ、胴体内部で艤装工事が始まる。操縦室内の艤装、油圧系統や燃料系統の配管、電気系統の配線、客室へのギャレーや洗面所、窓ガラス、内装パネル、手荷物収納庫などが取り付けられる。 座席については、最終組み立てで取りつけられることもあるが、航空会社への引き渡しが終わったあと、空荷で各航空会社の整備工場まで飛び、そこで座席を取りつけることも多い。


2.飛行機に使われる材料
ジュラルミンから複合材へ
航空機の構造に求められる特性はなんといっても軽くて強いこと。この目的のために昔から新しい素材や加工法が工夫されてきたが、最近は金属材料から複合素材へのシフトが大幅に広がった。

まず航空機に使用される金属材料として、最も一般的なものがジュラルミンを筆頭とするアルミ合金である。比重が鋼の1/3で比強度が高いので、外板や構造部を中心に広く使用されている。よく使用される合金としては、超ジュラルミンの2024合金、超々ジュラルミンの7075合金がある。

いずれも雨風にさらされる外板に使用される場合には、耐食性を高めるために、両面に純アルミの薄い層を熱間圧着で被覆している。このような板材はアルクラッドと呼ばれる。

その他の合金
マグネシウム合金も比重が1.8でアルミ合金の2/3しかないが、耐食性があまりすぐれていないので民間機ではもっぱら鋳物などに使用されている。

チタン合金はアルミ合金よりも重さが1.6倍あるが、引っ張り強度は2倍もある。他の合金にくらべて耐食性や耐熱性が格段にすぐれているので、最近は広く使用されるようになった。欠点としては材料の価格が高いことと加工が難しいことがあげられる。当初はエンジン関係の耐熱材料として使用されていたが、加工方法が進歩したので構造部材やボルトなどにも多く使用されるようになった。

今後は複合材が主流に
近年多用されているのは、複合材料としてのグラスファイバー、カーボンファイバーそしてケブラーである。最初は強度が求められないフェアリングやカバー類の二次構造に限定して使用されていたが、しだいに実績を重ねて尾翼や床材などのボディ強度を担う一次構造物にも使用されるようになった。

また2008年に就航予定のボーイングB787は主翼、尾翼、胴体のすべてがカーボンファイパーで製作された世界最初の全複合材料製大型旅客機である。材料のカーボンファイバーには、日本の繊維会社が製作したカーボンファイパーが使用され、主翼や胴体の設計製作には日本の重工業会社が参画している。従来のアルミ合金製の構造に較べて約30%の軽量化となり、経済性にすぐれた機体となっている。

3.胴体のしくみ
胴体は円形につくられる
大型旅客機は高度10000m付近の高空を飛ぶ。このあたりの空気の密度は地上の約2分の1くらいしかないので、客室には与圧が行われる。与圧とは、客室に適量の外気を送り込むことである。外気はジェットエンジンの力を借りて送り込まれる。ファンを使ってエンジン内に取り入れた空気の一部を取り出し、与圧用の空気にまわしている。当然この空気は燃焼前のものである。

胴体の断面はできるだけ円形に近い形につくられる。風船が丸くふくらむように、円形は最も膨張に強い形だからである。内から外に働く力はできるだけ均等にしておいたほうがいい。これが四角や三角であれば隅に力がかかり、そこを補強しなければならない。

だが、円であれば均等に薄く補強すればいいので、少しでも機体を軽くつくる必要のある飛行機は必然的に円形を選ぶことになる。 高空を飛ぶ必要のないセスナなどは、四角い断面をもつものがある。これは、与圧をする必要がないからである。 胴体の材質はアルミニウム合金が使われる。アルミニウムは強くて軽いので、機体をつくるのにむいているからだ。最近では、炭素繊維などを用いた複合材も、使われはじめた。

旅客機のほとんどはモノコック構造
素材がアルミニウムであれ複合材であれ、胴体はセミモノコック構造をとる。セミモノコックとは、骨組みと外板が重量を支える構造のこと。反対に、骨組みだけで機体を支える構造はトラス構造と呼ばれる。現在空を飛ぶ飛行機のほとんどがセミモノコック構造である。セミモノコック構造のほうが軽い機体をつくることができるからだ。

B747-400型機(国内線)の場合は、2階客室の最前方に操縦室があり、その後方は客室(普通席)になっている。メインデッキ(1階客室)の最前方にあるレドームに気象レーダーを装備し、その後方全体が客室となっている。普通、前方14列がJクラス(JALの場合。ビジネスクラスに相当)の80席で、その後方からすべてが普通席となっており、2階席部分を合わせると466席である。この座席数は変更される場合がある。

客室の床下部は、前脚の収容室、電子器材室、前方貨物室、翼の主翼の中央部、胴体主脚の収納室と続き、その後方には貨物室がある。旅客の手荷物などは、標準型のコンテナに収納して効率よく搭載するしくみになっている。
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