重荷:着陸装置の仕組み

“着陸装置はエンジンや翼とは違い、飛行に不可欠なものではなく、ただスムーズに着陸するためのもの!”とあります。 そう語るのは、ヨーロッパで長年ボーイング737とエアバスA320のパイロットを務めるクリス・ブレイディ氏だ。 ランディングギアは機械的な驚異であり、エアバス社は航空機の総整備コストの20%、機体重量の約7%を占めると推定しています。

さらに詳しく知るために、ボーイング737のテクニカルサイトも運営しているBrady氏と、エンブリー・リドル航空大学の航空工学准教授で、航空機設計の専門家であるSnorri Gudmundsson博士に確認したところ、

Airbus A330の右主脚台車です。 (Image by Adrien Daste / Safran)

着陸装置は、ボーイングやエアバスといったメーカーそのものではなく、航空業界向けの専門業者が製造しています。 その最大手がサフラン・ランディング・システムズで、世界中に製造拠点を持っています。 後述するメインストラットは、高強度鋼の固い柱から機械加工され、文字通り固い鋼の管に穴を開けて作られています。 この支柱は着陸装置の心臓部であり、約500トン(約100万ポンド)の航空機着陸時の力を支えることができます。

「着陸装置の主な目的は、着陸時に機体が地面に引きずられるのを防ぐ以外に、衝撃吸収材として、そして車輪によって着陸後に航空機が減速するためのブレーキとしてあります」とブラディ氏は述べています。 着陸速度が非常に速く、すぐにタイヤが焼けてしまうため、X-15の実験機にはスキッドがあったと述べています。

「着陸装置と衝撃吸収はそれ自体が科学の分野です」とGudmundsson氏は言い、民間航空機の着陸装置には一般に支柱という形で油空圧式の衝撃吸収装置が使われていると説明します。

オレオストラットの伸長・圧縮ストローク。 “空気 “は通常窒素で、圧縮時には3,000psi以上に圧縮される。 (画像提供:Aicraft Systems Tech)

Gudmundsson は、乾燥した空気または窒素のチャンバーに対して、小さなオリフィスを通して(ストラット内の)チャンバー内のオイルを強制することにより、衝撃エネルギーを着陸で吸収すると説明しました。 オイルとガスは非常に高い圧力で維持される。 「ストラットの設計者は、これらの装置の設計において、気体と液体の特性を利用しています」と、彼は述べ、液体が非圧縮性であること、つまり、圧力下でその体積をあまり減らさないことを指摘しました。

着陸、内側の室が上の室に液を押し込んで、上の室の窒素を圧縮している。 (Image by Flugsnug)

「ストラットは2つの機能を持たなければならない」と彼は言います。 「着陸時の衝撃を吸収することと、跳ね返りを許容することです。 飛行機が着陸時の衝撃を吸収した後、地面からある程度の高さまで反発することが必要で、膨張したショックアブソーバーの上に「座っている」のではなく、飛行機が不整地を走行するときに最終的に損傷したり破壊されたりするのです」

「この荷重は、飛行機の重量と着陸速度によって異なり、垂直、水平、側面の荷重を考慮に入れている。 すべてのものが壊れる可能性があり、着陸装置も例外ではないことは確かです。 しかし、通常の運用でランディングギアが構造的に破損する可能性は極めて低いでしょう。 理論的に最良のショックアブソーバーが100%の効率であるとすれば、油空圧は85~90%の効率です」と、Gudmundssonは述べています。 多くの小型航空機に見られる板バネ式ランディングギアは、約50%の効率しかありません」

Positive Rate, Gear Up

離陸の YouTube ビデオを見たことがある人は、飛行中のパイロットが「ポジティブレート、ギアアップ」と呼びかけ、その時点でギアハンドルが引きあげられることに気づくでしょう。

「これは普遍的に採用されている標準操作手順(SOP)であり、ほとんどのSOPと同様に、苦労して得た教訓、主に事故調査から得られたものです」とBradyは述べています。

「ギアは大きな抵抗源で、飛行速度を上げようとしているときには望ましくありません。 そのため、初期の飛行士はパワー不足の飛行機で、飛行機が滑走路を離れるとすぐにギアを上げようとしました。 しかし、空気は船にとっての海のように動いている媒体なので、近くのビルや地形によって風が急に弱まったり、向きが変わったりすることがある。 風速が落ちれば揚力を失い、機体は沈み、ギアが上がっていれば、機体が滑走路に衝突するのを防ぐことはできません」

「航空業界の賢人たちは、離陸後に監視パイロットが高度計または垂直速度計を見て、一定の上昇率を確立したら『正上昇』(または同様の何か)と呼ぶことを義務付けた。

ギアダウン:スリーグリーン

着陸のどの程度前にギアを下げるのですか? Brady氏は、パイロットの判断によると説明しています。 「ほとんどの場合、着陸後4マイルの地点でギアを下ろします。 これは、滑走路の上空1,000フィートで機体を完全に構成し、うまく安定させるためです。

おそらく驚くべきことに、1997年以前に製造されたボーイング737のすべてのモデルには、機内にペリスコープがあり、通常は上翼出口列のすぐ後ろにあるD席の下にあるのです。

ボーイング737の旧型機の着陸脚にある潜望鏡。 (画像提供:Boeing737.co.uk / Chris Brady)

「よく見ると、床のカーペットに直径5インチほどの円形の切り込みが入っているのがわかる。 (これは)万が一に備えて、副官が機内に戻り、これを持ち上げて潜望鏡を覗き、着陸装置が降りてロックされているか、あるいは下に損傷がないかを確認するために送られます。「

ペリスコープはボーイング737NG以降廃止され、ボーイング社は他の表示灯とは別に、ギアが降りてロックされているかどうかを示す2組のギア表示灯をフライトデッキに設置しました。 Airbus A350など一部の機体では、ギアが前方に倒れ、前側のタイヤが先に接地します。 さらに、777-300のような長い航空機の離陸では、後輪が最後に持ち上がり、尾翼が滑走路をこするテールストライクを避けるためのクリアランスを確保するための小さな「キック」が提供されます。 しかし、結局のところ、車輪の向きは着陸を助けるためのものではありません。 どのタイヤが最初に滑走路に接触するかは、ホイールウェル内に機器を収めるための省スペース設計であることがほとんどなのです。 しかし、最近では、彼の着陸はかなり良好であるという。 「もっと重要なのは、それらがすべて安全であるということだ」と彼は言う。 「問題は、もしあなたが満足することがあれば、簡単にひどい着陸をして、文字通り地に足をつけてしまうことです」

「特にバンピーなアプローチの後、乗客から拍手の波紋がフライトデッキドアを通して聞こえるので、あなたがスムーズに着陸したことがたいていわかりますが、その多くは乗客からの感謝よりもむしろ安心なのでしょう。「

Mike Arnot氏は、ニューヨークを拠点とする旅行ブランドBoarding Pass NYCの創設者で、固定着陸装置で飛行するプライベートパイロットです。

Featured photo of Airbus A350 landing gear by Adrien Daste / Safran

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