MRJ 5回目の納入延期:理由とその考察


1月23日、三菱航空機は、開発中の旅客機MRJについて納入スケジュールの延期を発表した。
2018年半ばに予定されていた量産機の引き渡し開始が、これで5回目となる今回の延期で、2年遅れの2020年半ばに修正された。
これまでの計画遅延については、Aviation Week & Space Technology が掲載した下のグラフのとおりである。

MRJ納入延期の履歴
(出典 Aviation Week & Space Technology)

-延期の理由は
今回の延期理由は、搭載機器の配置変更と、これに伴う電気配線(ワイヤハーネス)の全面的な見直しという設計変更のためだという。
航空機の飛行制御コンピュータなど重要な電子機器は、1台が故障しても機能を失わないように、3台あるいは2台が積まれて、冗長性を持たせている。
MRJでは、冗長化したこれらの機器を一箇所の電子機器室にまとめて置いていたが、これを機体の前後に分散配置するように改め、単一箇所への水漏れなどで全部が一度に故障することを防ぐ、ということだ。
また、これに伴ってワイヤハーネスも全面的に変更されることになる。
MRJは、日本の航空局(JCAB)の耐空証明に加えて、アメリカ連邦航空局(FAA)の耐空証明と、欧州航空安全機関(EASA)の耐空証明を取得することになっているが、アメリカFAAの耐空証明を取得するためには、この設計変更が必須になったものと思われる。
しかし、なぜ今ごろになって、こんな大きな設計変更を迫られる事態になったのだろうか。

-なぜ今頃になって問題になったのか
新型航空機の設計開発は、段階を追って進められる。
まず最初に、どんな航空機をつくるのか、という構想を立て、構想図という簡単な図面にまとめる。アイデアを技術資料や図面の形にする作業で、この構想に対して、開発のゴーサインが出されることになる。
次に、計画図という図面を作っていく作業がある。計画図は、機体の構造や機器の配置などを決める図面で、これによって機体の基本設計が完成する。
ここまでが「基本設計段階」だ。
そして、計画図に基づいて、今度は実際の部品製造や組み立てなどに使う製造図が描かれる。これが「細部設計段階」だ。
この細部設計の成果である製造図面を用いて、試作機が製造される。
今回の設計変更にあるような基本的機器配置は、上述したうちの「基本設計段階」で決定されることである。本来なら、既に試作機が完成して飛行試験たけなわの今頃になって指摘されることではない。
しかし、この背景には、旅客機開発における日本の経験不足がある。

-MRJの開発体制と経験の不足
日本の航空局(JCAB)では、MRJの型式証明に備えて組織を整え、基本設計の段階から全面的な支援をしてきた。
その支援の中には、設計資料の書類審査なども含まれており、基本設計段階からJCABが深く関与してきているのだ。
従って、本来なら、基本設計の段階で、JCABが今回のような設計不備を指摘するべきだったはずだ。
しかし、JCABにはそれができなかった。
なぜか。
JCABは、YS-11以来、旅客機の型式証明を審査する経験を持たなかった。最新の欧米における耐空証明事情については何もわからない。
耐空証明の合格基準は、実際に起きた事故や危険事象を反映して、年を追うごとに更新され、厳しさを増していくのだ。
この遅れをキャッチアップするため、JCABはFAAなどとも連絡を図りながら体制を整えたものの、最新のFAAにおける審査基準について十分把握できていなかったのだろう。
また、三菱航空機側でも、アメリカから最新の事情に通じたエンジニアを招き入れていたものの、その体制でも、基本設計段階で問題を見抜くことはできなかった。
すなわち、日本では官民ともに経験が不十分であり、その経験ギャップを埋めることができていなかった、というわけだ。

-これ以上の遅延はありえるのか
今回の事態を受けて三菱航空機では、これまで意思決定に関与できなかった外国人経験者が直接指示を出せる新体制に改めるという。
これ以上の後戻り作業が発生することを避けるには、FAAの型式証明の事情に明るい経験者を、今まで以上に積極的に活用する必要があると考えたのだろう。
機器配置やワイヤハーネス設計を、計画図段階にまで引き返して設計し直すには、相当の労力と時間がかかる。それが、今回の約2年の遅延ということだ。
その結果、開発スタートの当初、2013年からの量産機引き渡しが計画されていたのに対して、7年もの遅れが発生することになる。
また、これからも飛行試験やFAAの審査次第では、更なる設計変更が発生する可能性は否定できない。むしろ、何事も起こらないと考えるほうが難しいだろう。
しかし、既にMRJの開発は引き返せない段階に達している。少しでも少ない遅れで量産が始められるよう、切に願っている。


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沖縄での不時着事故に見るオスプレイの脆弱性

オスプレイ2016年12月13日夜、沖縄県名護市の沿岸にオスプレイが不時着し大破した。
ニュース等によれば、夜間空中給油訓練中に、給油機からの給油ホースが切れて、オスプレイのプロペラ(プロップ・ロータ)を破損したのが原因だという。
ただし、何らかの理由で切れたホースが当たったのか、プロペラに当たったことでホースが切れたのか、そのあたりははっきりしない。
いずれにしても、ホースが当たったことでプロペラが破損したことは確かなようだ。

さて、プロペラを破損したオスプレイはどうなるか。
通常の双発飛行機なら、破損したプロペラ側のエンジンを止めて、片発飛行で帰還すれば良い。
しかし、オスプレイの場合はそうは行かない。
オスプレイは、片方のプロペラを止めて飛行することができないのだ。
このあたりは以前のエントリ「オスプレイの安全性を考える – ハザード検討の一例」に詳しく書いた。
すなわち、今回の事故は、通常の双発飛行機であれば不時着大破や墜落などという事態には至らない事象であり、プロペラ不具合に対するオスプレイの脆弱性が顕在化したものといえる。

では、ヘリコプターと比較してではどうか。
ヘリコプターの場合も、ローターの機能に障害が出れば、墜落もしくは不時着を強いられることになるだろう。
空中給油の際に、ローターがホースに触れてしまえば、オスプレイと同じことではないのか。
これについては、件の軍事ブロガー(笑)JSFさんが、興味深い動画を教えてくれた。
(もちろん既知の動画だが、わざわざtweetで教えてくれたJSFさんに敬意を表して引用させていただく)

この動画では、CH-53ヘリコプターが空中給油中にピッチングを起こし、ホースではなく自機の受油プローブをへし折っている。
JSFさんは、これを示して「CH-53も危険だ」と言いたいのかもしれないが、そうだろうか。
だって、このCH-53、ホースよりも強度の高いであろう金属製のプローブをへし折っているが、その後も平然と飛行しているではないか。(笑)

そう、ヘリコプターのローターが空中給油中にホースに接触しても、ただちにローターが破壊されるようなことは、まずない。
ヘリコプターもバカではないから、ローターにそれなりの強度を持たせているし、ホースだって無用に強いわけではない。

では、オスプレイのプロペラは、なぜ壊れてしまったのか。
オスプレイのプロペラは、ヘリコプターのローターよりも弱いのか。

弱いのである。わざわざ弱く設計してあるのだ。

オスプレイは通常ヘリコプター・モードで離着陸するが、なんらかの理由で、飛行機モードで不時着陸しなければならない場合もある。
(今回の事故でも、飛行機モードで不時着している。)
滑走路等に飛行機モードで不時着する場合、プロペラが大きいため、そのままでは地面に接触してしまう。
その際、プロペラの強度が強すぎると安全に不時着できないため、地面に接触したプロペラは、竹箒のようなささら状に壊れるようにしてあるのだ。
つまり、オスプレイのプロペラはヘリコプターのローターほど強くはない。それが設計の仕様なのだ。

以上のことをまとめると、次のように言えるだろう。
空中給油時のホースとプロペラ(ローター)の接触インシデントに対して、オスプレイは

  • 双発飛行機のようなロバスト性(強健さ)はない
  • ヘリコプターほどのロバスト性もない

ということだ。
つまり、オスプレイはこの種のインシデントに対して、従来の航空機よりもずっと脆弱なのである。
おまけに、オスプレイはプロペラの描く円盤面積が大きく、この種のインシデントを起こしやすい。
これはオスプレイの設計上の仕様であり、免れ得ない特徴だ。

今回の事故を受けて、米軍は”「オスプレイの機械的なシステムの問題ではない」として、機体の問題でないことを強調した”(朝日新聞より)という。
これを受けて、件の軍事ブロガー(笑)JFSさんも「今回の夜間空中給油訓練はオスプレイの機体欠陥とは公式にも見做されないので、いくら欠陥だと騒いでも無駄です。」と上記に引用したtweetで仰っている。

僕はJSFさんのいう「欠陥」というのが何をイメージしているかわからないし、何が無駄なのかもわからないが、とにかくJSFさんはオスプレイが無謬の乗り物だと言いたいらしい。笑止である。

上記に示したように、空中給油という運用(オペレーション)に関わるハザード・リスクに対して、オスプレイは従来の航空機よりも脆弱である、ということは事実であり、その事実がはしなくも今回の事故で示されたといえる。

とはいえ、僕は以上の事実を持って「オスプレイは危険だー!」と叫ぶつもりはないのである。
これも以前からの繰り返しになるが、こうしたリスクを十分に認知したうえで、安全な運用を行っていくことが必要なのだ。
ただし、このような脆弱性を抱えている以上、空中給油という高リスクの運用について、運用者は従来以上に慎重な対応が求められる。
そして、重度の難治オスプレイ信仰者であるJSFさんには、ご病状の安定をお祈りする次第である。


技術実証機X-2が初飛行から半年以上飛ばなかったわけ – 荷重較正の話

先進技術実証機X-2は、2016年4月22日に初飛行して岐阜基地に着陸して以来、11月下旬になろうとする現在も飛行試験を始めていない。
10月30日の岐阜基地航空祭では一般に地上展示されたが、かれこれ半年以上も飛行していないことになる。
この間、X-2は何をしていたのか。
11月18日の航空新聞社WINGのツイートが下のように報じている。


そう、荷重較正をやっていたのである。
今回は、荷重較正とはなにか、ということについて書く。

航空機の飛行試験において、機体の構造各部に加わる荷重を計測することは、しばしば重要な課題である。
設計範囲内の荷重に収まっているか、予想外の荷重が発生していないか、ということをモニターしながら、飛行試験を行うのである。
機体の各部にかかる荷重を測るためには、対象箇所に歪ゲージ(Strain gauge)というデバイスを貼り付ける。
歪ゲージは、貼り付けた部分に生ずる応力によって抵抗値が変わり、電圧を変化させるデバイスだ。これを使うことで、局部に加わる荷重を知ることができるのだ。

歪ゲージの図

歪ゲージ(共和電業ホームページより)


飛行試験機の機体各部には、この歪ゲージがたくさん貼られている。
しかし、単に歪ゲージを貼り付けただけでは、正しく荷重を知ることはできない。
当たり前だが、計測部分にかかる応力(ひいては荷重)と歪ゲージの抵抗値を、きちんと対応させておかないと、荷重を知ることができない。
そこで、実際に機体に荷重をかけ、計測部分にかかる荷重と歪ゲージの抵抗値を対応させる(較正する)作業が、荷重較正だ。
この作業の一例が、NASAのレポートの中にあったので下に転載しておく。
NASAでの荷重較正の一例

NASAでの荷重較正の一例


こういう計測作業を、主翼、尾翼、あるいは胴体に対しても行い、荷重と歪ゲージの抵抗値を対応させておくのだ。
関係者によっては、この作業を「荷重較正”試験”」と呼んだりもするが、この作業そのものは試験ではなく、飛行試験の準備作業にあたるものだ。
しかし、単に”準備作業”と言うには大掛かりな作業であり、機体のセットアップから作業終了まで数ヶ月を要するのが普通だ。
X-2が半年ばかり飛ばなかったのは、飛行試験を始める前に、この荷重較正を含む準備作業が必要だったからだ。

この荷重較正作業、通常の試作機では会社側で行うことが多いのだが、X-2の場合は防衛省に引き渡された後に実施されたということだ。
聞いているところでは、初飛行時に岐阜基地に降り立ってから、すぐに荷重較正作業にかかったとのこと。
10月30日の岐阜基地航空祭のときには普通に展示されていたから、それまでには作業が終わっていたのだろう。

このほかにも、飛行試験に備えて地上で行う作業として、機体の空力弾性振動特性を把握するための「地上振動試験(Ground Vibration Test:GVT)」などもあり、初飛行前後の試作機が地上で行うべきヘビーな作業は少なくない。
従って、ロールアウトや初飛行の前後に、数ヶ月のオーダーで飛ばない期間が存在することは、当たり前のことなのだ。


なぜポケモンGOが交通事故の原因として叩かれるのか

運転者がポケモンGOをやっていて小学生を轢き殺したという痛ましい事故があり、愛知県の一宮市がゲームの運営会社にシステム変更の要望を出したそうだ。
また、これに前後してバスの運転手が運転中にポケモンGOをやっている動画がネットにアップされ、これもバス会社が乗務中のスマホ携帯を禁止したとか。
これら一連の動きに対して巷でもいろんな反応があるのだが、なんだか幼稚な反応が支持を集めているような様子だったことが気になって、このエントリを立てた。

結論から言うと、やはりポケモンGOのゲーム設計には問題がある、ということが言いたいのだ。

さて、上に書いた「幼稚な反応」というのは、以下のようなものだ。
ポケモンGOが原因の交通事故で運営会社に原因を求める人達は缶ビールとかどう思ってるの? カーナビは?
上記リンク先の記事では、「缶ビールってもっとカジュアルに交通事故誘発できるよね。」などと述べて、事態がポケモンGOのゲーム設計の問題ではく、原因は本人に求めるべきだと言っている。
また、twitterのTLにも、以下のツイートが流れてきた。


缶ビールではなくバットに例えているが、主旨は同じである。
道具が悪いのではなく使う人間が悪いのだ、と。
ごもっともだが、とても幼稚な論である。

さて、本題に入る。

ポケモンGOは、缶ビールやバットとは全く違う危険性を孕んでいる。
それは、「移動しながら画面を注視することに強いインセンティブが働く」ゲームだということだ。
運転中にも、いや、むしろ運転中(移動中)だからこそ、小さな画面への誘引が常に伴う。
この誘惑は、運転中(移動中)であるがゆえに高まるという仕組みを持っている。
人間工学的には、極めて事故を招きやすい機構が働くのだ。
これは、酔うと運転したくなる缶ビールや、持つと人を殴りたくなるバットのようなものだ。
この点で、ポケモンGOにはシステム改善の余地はある。
システムの変更はユーザーの利便性を損なうことになるだろうが、それは事故リスクとのトレードだ。

誘惑に勝てない人間が存在することは、社会に課せられたリスクだ。
そのことを考慮しないシステム設計論は、幼稚な論でしかない。