とりのまったり日常日記

酒好きの方にはちょっと信じられないでしょうが、オイラには自主的に飲酒をする習慣がありません。

だもんで、時々缶ビールなど頂いてもいつまでも自宅に転がっています。

ある日のこと、大酒呑みの友人が泊まりに来ました。

友人が帰った後に紙パックの1.8L焼酎がほとんど手付かずで残りました。

先日存在に気がついてよく見てみたら、製造から4年経っています。

(もう腐ってて飲めないに違いない)

捨ててしまおうか。とも思ったのですがいい香りだったので焼酎風呂にすることに。

どれ位入れればいいのか加減が分からないので、2回に分けて使うことに。

 

どぼぼぼぼ…

 

はー。入浴剤よりいい香り～。(o￣∇￣o)

そしてすんごいお肌すべすべになったのでした。 

(オチ無し)

(本文とは関係ありません)

全国 空港の整備・拡張計画など

全国の空港の整備・拡張計画・その他もろもろまとめてみました。

モレ、変更等ありましたらコメント欄にて教えて頂けると嬉しいです。

一部趣味にはしっておりますがご容赦くださいませm(_ _)m

 

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■2009年4月9日　
・北海道　礼文空港休止(2015年3月31日まで6年間休止)
・岩手県　花巻空港新ターミナルビルオープン

■2009年6月4日　
・静岡県　富士山静岡空港開港

■2009年10月
成田B滑走路延長供用開始(2,180m→2,500m)

■2009年11月19日　
・北海道　稚内空港滑走路延長(2,000m→2,200m)

■2009年12月　
・鳥取県　米子空港滑走路延長(2,000m→2,500m)、ターミナルビル増改築工事 

■2010年3月　
・北海道　新千歳空港新国際線ターミナルビルオープン
・茨城県　茨城空港開港

■2010年10月　
・東京都　羽田空港Ｄ滑走路、新国際線ターミナル　供用開始

■2010年度　
・千葉県　成田新高速鉄道開業
・徳島県　徳島空港滑走路延長(2,000m→2,500m)、新ターミナルビルオープン
　　　　　 愛称「徳島阿波おどり空港」に

■2012年度　
・山口県　米軍岩国基地　民間空港再開

■2013年　
・沖縄県　新石垣空港開港 
・沖縄県　伊良部大橋開通(宮古島と下地島が陸路でつながる)

バードストライク、FOD・6

前記事で非常にシリアスなことを書いてしまいましたので、

最後にFOD関連の安全への取り組みなど書いてみます。

 

1．FODが発生しないよう予防する

定期的に滑走路を見て回り、異物が落ちていないか確認する

グランドスタッフ自身が落し物をしないよう注意する

乗客の乗降、荷物の積み下ろし等の際に落し物が出ないか注意する

主要空港には鳥対策のスタッフ(バードマン)がいて、鳥が近寄らないよう様々な対策を講じている

 

２．それでも吸い込んでしまった場合

バードマン出動　鳥を追い払う

滑走路を閉鎖して異物がないかチェック

エンジンは多少の異物を吸い込んでも大丈夫なように設計されている
(ファンブレードの表面はよく見るとキズだらけ　普段からいろいろ吸い込んでいるけど大丈夫)

 

３．エンジンが壊れてしまった場合

エンジンは非常に丈夫につくられており、たとえブレードの破壊、爆発を起こしても、

そう簡単に金属片がエンジンを突き破ってしまわないように設計されている

だからエンジンを突き破った金属片が客室に飛び込んだり、翼を突き破ったり、

ということはまず起こらない(エンジンの前後から噴き出した金属片が地上に降り注ぐことはあるけれど)

 

４．エンジンが１つ止まってしまった場合

FODに限らずあらゆるアクシデントを含めても、飛行中に全てのエンジンが停止することはまず起こらない

バードストライクで両方のエンジンが停止するというケースは今回のハドソン川不時着が初めてだといわれており、

これは極めて稀なケース

止まってしまうとしても大抵は1つだけ

旅客機はエンジンが1つ止まっても残りのエンジンで飛行が続けられるよう、

十分な性能をもたせてある(これはエンジンが2つしかない旅客機も同様)

エンジンが停止したならば、残りのエンジンで速やかに最寄の空港に向かい、優先的に着陸できる

パイロットはこうした訓練を重ねている。

日本国内では2007年に1,320件のバードストライクの報告があり、そのうちエンジンFODは約230件

それでも墜落、死傷者は出ていない

 

５．エンジンがすべて止まってしまった場合

グライダー滑空しながら安全な場所に不時着する

旅客機は高度が下がるとその約10倍飛べる(高度が1キロあれば、10キロ滑空できる)

だからエンジンがすべて止まってしまってもすぐに墜落したりしない

パイロットは普段から(ここで止まってしまったらあそこに降りる)などと考えている(らしい)

エンジンは操縦に必要な油圧、電力の発生源でもある

すべてのエンジンが止まってしまった時には胴体から風車が飛び出すなどしてシステムを維持できるようになっている

だからたちまち制御不能になって墜落することはない

ハドソン川の事故の際も全エンジン停止から着水までの数分間(4分位?)、機体は最後まで完全に機長の制御下にあった

バードストライク、FOD・5

前記事の続きです。

ジェットエンジンの前のところでぐるぐる回っている巨大なファンと

圧縮用の羽根を回すパワーはどこからもってくるのか?

ということでした。

 

あ、それから今回の記事は思いっきりマニアックです。

普段ヒコーキのしくみなんて考えない健全な生活を送っておられる方は、

途中をすっ飛ばして最後のひと固まりだけ読んだ方が精神的によいかもしれません＾＾；

 

燃焼室で激しく燃焼したガスは後方から勢いよく噴き出して推力とするのですが、

その前に一仕事してから出てってもらいます。

この燃焼ガスで羽根車を回すのです。

ちょうど風車に息を吹きかけて回すのと同じ理屈です。

と、言葉で説明するより図の方が早いですね。

前記事と同じ図ですが、宜しければこちら↓で「タービン」と書かれている部分をご覧くださいませ。
Wiki:ジェット･エンジンの動作原理

このタービンで得た回転でファンや圧縮用の羽根を回します。

うまくできてますね～。

 

燃焼ガスの勢いを回転運動に変える羽根のことを「タービンブレード」と呼ぶのですが、

高温高圧のガスを浴びせられるので高温になりますし、非常に高速で回転しますから強い遠心力もかかります。

ものすごい負荷がかかっているわけです。

ブレードに吹き付けるガスの温度が高ければ高いほど熱効率が上がるため、燃費は向上し、パワーが上がります。

なので是非温度を上げたいところなのですが、闇雲に温度を上げると、とてもタービンブレードがもちません。

ブレードがもたないので仕方なくガスの温度を低く抑えている。というのが現状です。

具体的には、圧縮した空気のかなりの部分を燃焼室に送らずにバイパスして、燃焼ガスに混ぜて温度を下げています。

高温のままの方が熱効率が高いのに、わざわざ下げてしまうので、これはかなりエネルギーのロスになるのですが、

そのままではタービンブレードが溶けてしまいますから致し方ありません。 

 

ジェットエンジンの性能向上=タービンブレードの改良の歴史

と言っても過言でない程この部分がボトルネックになっていて、

その時代の技術レベルでブレードの性能を上げることができた分だけ温度を上げる。

ということが開発当初からずっと続いています。 

簡単に歴史を振り返りますと－

 

1939年　世界初のジェット機(He178)が飛行しました。 このエンジンのタービンに送られるガスの温度は700℃まで上げるのが精一杯。それでも数回の飛行でブレードが破損したそうです。

1952年　世界初のジェット旅客機(コメット)が就航。タービンブレードにニッケル合金を使用し、ガス温度を900℃まで上げることに成功。「ジェットは早いが桁違いに燃料を喰う」ことが航空会社にとって大きな懸念だったのですが、このブレード改良による燃費向上と当時燃料価格が安かったことなどが相まって、民間機として商業的にも成立しました。

1964年　B727就航。タービンブレードの超合金の改良で耐熱性、信頼性が更に向上。ガス温度は1,000℃を突破。燃費は格段に向上し、数千時間使用可能に。機の大ヒットに貢献しました。

1970年　B747就航。B747用タービンブレードは何度も改良を重ねることで徐々に性能を向上させました。タービンブレード内部、表面を空気で冷却することにより、耐熱温度は1,300℃を突破。使用時間は1万時間以上に。

 

このように、ジェットエンジンの開発は、ガスの温度を上げたいのに、

タービンブレードが耐えられないので上げられない。

→だから高温に耐えられるブレード開発を頑張る。

というのがずっと続いていて、エンジンメーカーはブレードの技術開発にしのぎを削っています。

環境問題、燃料高騰から、どの航空会社も燃費のよいエンジンを切実に求めています。

「燃費の良いエンジン」を作るための方法はいろいろあるのですが、

ブレードの改良は直接熱効率の改善につながるため燃費対策の本命。 

燃焼室の温度は部分的に1,600～2,000℃にもなるのですが、

これを1,300℃程度に下げるために圧縮空気のうち実に70～80％を費やしています。

まだまだのびしろがあります。

各エンジンメーカーはこの小さな部品に莫大な研究開発費を投じています。

 

旅客機は大抵複数のエンジンメーカーからエンジンを選べるようになっているのですが、

仮にあるメーカーがブレードの性能を飛躍的に向上させることに成功したならば、

それは燃費と信頼性が格段に優れたエンジン開発につながります。

世界中の航空会社はこぞってそのメーカーのエンジンを使おうとするでしょう。

すると開発に遅れをとった他メーカーのエンジンは見向きもされなくなる。

という事態になりかねません。

タービンブレードの研究開発はエンジンメーカーにとってまさに生命線。

ブレードの製造技術はメーカーにとって最高機密であるばかりでなく、

国家機密にすらなっています。

 

B747,B777等現在のジェットエンジンに使用されているブレードは、

耐熱性を高めるために表面をコーティングしたりする他、上述の通り内部に冷却用の空気が入る複雑な構造になっており、

更に表面にもたくさんの穴があって、ここから空気が噴き出し

高温の燃焼ガスからブレードを守る保護膜の役割をもたせています。

この「空気冷却」により耐熱温度を1,300℃以上と、大幅に引き上げることができたわけですが、

ブレードに使用している金属そのものの耐熱温度は1,000℃程度。

目詰まり、漏出等何らかの原因で空気冷却がうまく働かなくなってしまうとたちまち耐熱温度を超え、

ブレードが破断してしまいます。

そしてそういう事故は実際に何度も発生してきました。

 

タービンブレードに最も負荷がかかるのは飛行中最大の出力を発生させる離陸時。

例えばジャンボのエンジンの場合、

この時タービンブレードの周回速度は時速約2,000kmにも達します。

超高速で回転するため、たかだか数百グラムのブレード1つにかかる遠心力はなんと15トン。

ぎっしりと金属部品が詰まった中でそんな極限状態の高負荷運動をしているため、

たった1枚のブレードの破断がタービンブレード全体の損傷へとつなかってしまうことがあります。

 

実は限界ギリギリで使用するブレードには「劣化」という問題もあって、

メーカーが「1,300℃までなら大丈夫」と太鼓判を押し、キチンとその温度内で使用したとしても、

高温、高圧、強烈な遠心力に長時間曝されると、必ず劣化します。

劣化はブレードの伸び、亀裂となって表れます。

これを放置して使用し続けるとやがてブレードの破断につながります。

 

例えば新たに1,500℃まで耐えられるブレードが開発されたとして

余裕を見越してタービンに送られるガスの温度を1,450℃以下に設定したとすると、

劣化の発生を遅らせることができます。

つまりブレードの寿命が延び、信頼性が増します。

そしてさらに低く、1,400℃に抑えると、寿命は更に延びるという性質があります。

一例として、つくばで開発されたあるブレード用の金属は、1,100℃で1,000時間もつのですが、

1,050℃に抑えると、6,000時間もつようになったというデータがあります。

たった50℃の差ですが、寿命が6倍になるわけです。 
(コーティング、空気冷却などの細工を施していない素材のままのデータなので、この温度設定はすごい数字)

ガス温度の設定を1℃でも上げればそれだけ燃費が向上し、1℃下げると信頼性が向上します。

燃費と信頼性のどちらを取るか、バランスの問題になります。

 

日本の航空会社が大好きなアメリカ製旅客機－

アメリカの航空機の開発、製造を監督するFAA(連邦航空局)とアメリカの航空会社は、

このブレードの破断を深刻な問題とは見なしていません。

国、メーカー、航空会社、そして乗客も、米と日本ではヒコーキに対する見方が異なっており、 

米はブレードの信頼性より燃費の方に重きを置き、そちらをより強く求めているように個人的には感じます。

 

どちらに重きを置くかはともかくとして、今後も高温に耐えられるブレードの開発は続き、

それは間違いなくエンジン内部の更なる高温、高圧化につながることでしょう。

記事が長くなってしまったので割愛しますが、燃費向上には巨大なファンも有効で、

今後も小型旅客機の胴体と同じ位の太さの、大口を開けたエンジンを採用したヒコーキが続々と

飛び回ることになります(つまりエンジンFOD発生の可能性が高くなる)。

 

ここまで書いてきた通り、ジェットエンジンはその構造上、

ほんの些細なほころびが増幅して大きな破壊につながってしまう可能性があります。

エンジンが鳥を吸い込み、ぶつかった衝撃でファンの一部がごく僅かでも砕けると、

その金属片が大元となり、一瞬のうちに圧縮機のブレード、そしてタービンブレードを破壊しかねません。

鳥のぶつかった衝撃でどこも壊れずに済んだとしても、その衝撃で羽根の形が僅かでも変わってしまうと、

「サージング」という、これまたエンジンの破壊に至りかねない現象の元になるかもしれません。

 

航空会社は少しでも燃費の良いエンジンを求め、エンジンメーカーはその要望に応えるべく研究開発を続けています。

結果としてジェットエンジンは今後も高温、高圧、高出力の道を突き進むはずです。

そしてこれは、一旦エンジンに小さなトラブルが生じると、

それを食い止めるのがより困難になる危険性をはらんでいます。

エンジンが最も過酷な状態になり、余裕がなくなるのは離陸時。

そしてバードストライクが最も多く発生するのは離着陸時。

よりによってこの2つは離陸時に重なっています。 

ということで、たった1羽の鳥を吸い込んでしまっただけで大事になってしまうことがあるのでした。

撮影：アスランマリオさん

「タービンライン」:タービン位置を示すために引かれた赤いライン。

エンジンに重大な故障が発生した場合、ここから金属片が飛び散る可能性があることを警告し、

事故防止を目的としています。

＊ヒコーキに乗るのが怖くなることばかり書いてしまったので、次はフォロー記事デス＾＾；

バードストライク、FOD・4

たった一羽の鳥を吸い込んでしまったためにエンジンが火を噴き、

緊急着陸を余儀なくされてしまうことがあるわけですが、

どうしてこんなに大事になってしまうのか最後に書こうと思いました。

 

そのためにはジェットエンジンの仕組みを説明しなければならないのですが、

こちら↓に図がありますので興味のある方はご覧くださいませ。
Wiki:ジェット･エンジンの動作原理

原理は非常に単純です。

車やバイクのエンジンとまったく同じで、

「燃料の混ざった圧縮空気に火を点けると激しく爆発する。その爆発力を利用する」。

というものです。

言葉で上手く説明する自信がないのですが、もう少し詳しくやってみますと－

車やバイクのエンジンの場合、

「吸気」→「圧縮」→「爆発」→「排気」→（繰り返し）

と、四つの行程を同じ１つの部屋で順番に行うのに対し、

ジェットエンジンの場合はそれぞれ専用の部屋があって、

流れ作業で連続して行うのが大きな違いです。

通路があって、そこに入ったが最後、強制的にどんどん奥に進まないといけなくなってて、

進むごとに圧縮されて、燃料ぶっ掛けられて、火をつけられて、燃やされて、すごい勢いで追い出されるという、

そんな感じです。

踏んだり蹴ったりですね。

って、こんな説明で分かりますかね。

却ってわからないですね。

詳しくは上のリンクの図や分かり易い説明を他で探していただくとして、先に進みます(酷

 

吸い込まれた空気は圧縮されるわけですが、

車用ガソリンエンジンの場合、空気を大体7～10分の1に圧縮します。

面倒なのでこの先、「圧縮比 7～10」みたいに書くことにします。

ちなみにバイクの場合、圧縮比9～13だそうです（風さん情報）。

そしてディーゼルエンジンが20前後。

一方最近のジェットエンジンは圧縮比30程で、30を超えるものも登場しています。

かなりの高圧縮ですね。

圧縮比が高い方がより大きなエネルギーを取り出せるのですが、

ガソリンの場合ノッキングの問題があるので、いたずらに圧縮比を上げられないのだそうです。

 

具体的にどうやって圧縮するかなのですが、上のリンクの図を見ていただくと分かるのですが、

高速で回転する羽根車?が何列も並んでいて、空気は奥へ奥へと強力に吸い込まれるようになってます。

そして空気の通り道はどんどん狭くなっていきます。

そんな感じで圧縮します。

 

さて、このものすごく圧縮された空気は次に燃焼室に送り出されます。

ココで燃料を噴射して激しく燃焼。

この爆発的な燃焼ガスを後方に噴出し、その反動で推力を得ます。

車やバイクの場合、爆発を回転運動に変えてタイヤを回すので、

燃焼後のガスは文字通り「排気」。廃棄処分で用済み(ターボ?知りませんよそんなもの)。

後はマフラーを通して静かに出て行ってもらえば良いのですが、

あ、脱線しますけどマフラー外したことありますか?

オイラはあります。

といっても小心者なので、ツッパッテわざと外したんじゃなくて、 錆びて根本から取れちゃったんですけどね。

50ccのスクーターですらマフラー外すと、もうどうしようかと思うくらいすんごい音出ますよ(ﾟДﾟ;≡;ﾟДﾟ)

 

話を戻します。

ジェットエンジンの場合はこの排気こそ推力の源なので、自動車みたいなマフラーをつけるわけにはいきません。

そのまま噴出します。

ジェット機の間近にいる人は、原付スクーターなんて及びもつかない規模の爆発音を聞かされていることになります。

ジェットエンジンがなんであんなにヤカマシイのか、これで分かりますよね。

以上がジェットの原理です。

 

ところで、エンジンの筒の中でぐるぐる回る巨大なファンや、

圧縮するためのたくさんの羽根の回転力はどこから得ているのでしょうか?

特に現在のジェットエンジンの場合、推力の大半は巨大なファンで生み出します。

ものすごいパワーが必要です。

で、どこからそのパワーを持ってくるかといいますと、

お待たせしました。今回の主役、タービンです。

 

このタービンなのですが、

…おっと。

記事が長くなってしまったので途中ですが次回に続きます。

今回でこのシリーズきれいに終るはずだったのですが。

すいません。