設計の過程

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設計の過程

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/31 02:29 UTC 版)

「エアバスA300」の記事における「設計の過程」の解説

A300の設計は計画が紆余曲折していた間も進行しており、生産設計と治具類の設計・制作は1969年5月の計画の正式決定とほぼ同時に開始されていた。 西欧では1950年代後期以降、C-160輸送機やアトランティックなどで航空機の共同開発経験が蓄積されており、予想以上にスムーズに開発が進んだ。1971年の春には設計の90パーセントが完了し、ピーク時には総計3000人の技術者がA300に携わったと言われる。A300の空力設計は、全体のまとめと機首形状をアエロスパシアル、主翼とエンジン取り付け部をホーカー・シドレー、胴体後部と尾翼をドイチェ・エアバスが担当した。A300の材料やプロセスは無理に統一規格を作らず、コンポーネントを担当した各国の規格で設計・生産され、1つの図面の中に英語、フランス語、ドイツ語が混在して使用されることもあった。 イギリス政府が離脱したことでR-R製エンジンにこだわる必要が無くなったことから、当時欧州の主要航空会社が発注していたDC-10-30と同じGE製のCF6エンジンが採用された。また、エンジン本体だけでなくエンジンポッドや補助動力装置、エアコン装置などもDC-10と同じものが用いられた。 A300の胴体断面は外径5.64メートルの真円形となった。この胴体径は、必要な座席数を満たしつつ床下貨物室にLD-3航空貨物コンテナを左右並列に搭載できる寸法として決定された。構想初期には747の胴体幅に迫る6.4メートルという外径から始まったが、客席数の変更などに合わせて修正が重ねられて最終的に外径5.64メートルに落ち着いた。 A300の空力学的特性は、欧州域内を結ぶ短中距離路線で最適となる飛行速度と経済性を目指して設計された。A300の主翼の翼型にはホーカー・シドレーがトライデントやHS.125、HS.681などの研究開発を通して10年以上練り上げてきた「リア・ローディング翼型」が採用された。この翼型は翼後方の下面がえぐられたような形状を持ち、翼の後半で多くの揚力を得ることができ、遷音速での巡航時に翼表面の流速が部分的に音速を超えても抵抗が急増しないという特徴を持つ。当時最先端の技術であり、注目を浴びた。この翼型の特性は、1960年代にアメリカ航空宇宙局 (NASA) が開発したスーパークリティカル翼型と基本的に同じであるが、翼を設計したホーカー・シドレーは、NASAとは独立にリア・ローディング翼型の開発に至ったとして、決してスーパークリティカル翼型の一種とは認めなかった。 リア・ローディング翼型は衝撃波の発生を遅らせ揚力係数を増加できることから、後退角と翼厚比を同じくした場合に従来の翼型よりも高速で飛行できる。しかし、A300は短中距離路線に適した旅客機を目指していたことから高い巡航速度は不要とされ、リア・ローディング翼型の特色を翼厚を増やして後退角を減らすよう振り向けられた。後退角は25パーセント翼弦で28度と浅くなり低速時の操縦性に有利になったほか、翼厚比の増加は強度面に有利に働き、構造重量は従来の翼厚比の主翼と比べて同一翼面積で1トン以上の軽量化に成功した。 A300の主翼は、断面の変化とねじり下げにより翼幅方向にほぼ一様の圧力分布を持つように設計された。それに伴いA300の主翼表面は翼根と翼端で異なる曲面を持つことになった。主翼の製造を担当したホーカー・シドレーは、当時このような二重曲率の外板を製造できる設備をもっていなかったため、エンジンパイロンのやや外側を境として翼を外側と内側に2分割して製造し、継ぎ手で繋ぐ構造が採用された。 主翼には高揚力装置として前縁にスラット、後縁にフラップが設けられた。スラットは主翼のほぼ全幅にわたり配置され、エンジンパイロンの付け根で他機ではスラットが途切れる部分にも、パイロンを避ける切り欠きを入れることでスラットを通し揚力を稼いだ。フラップはタブ付きのダブルスロット型ファウラーフラップが採用され、後縁翼幅の84パーセントにわたる当時の大型民間機では例のない大きさとなった（フラップの詳細は形状・構造節参照）。主翼のエルロンは片翼あたり2枚で、外翼部に低速度エルロン、エンジン後方部に全速度エルロンが配置された。エルロンを2枚持つのは当時の大型ジェット旅客機としては一般的ではあったが、28度という浅い後退角の翼では珍しかった。また、ロール方向の操縦にはエルロンだけでなく、スポイラーも用いるよう設計された。 A300が設計された当時はまだグラスコックピットやフライ・バイ・ワイヤ技術が確立しておらず、コックピットや飛行システムは従来の機械式で計器類も機械電気式であるが、アビオニクスの技術進歩に対しても対応できるよう、機器類の搭載スペースや冷却能力には余裕をもたされた。特にブラウン管 (CRT) を利用したディスプレイの搭載や計器類の増設、そして電気信号を介して動翼を操縦するフライ・バイ・ワイヤの導入にも備えた設計がなされた。運航に必要な操縦士は機長、副操縦士、航空機関士の3人であり、エアバス・インダストリーが開発した旅客機で唯一の3人乗務機となった 航続距離延長型となるA300B4では、中央翼（主翼が胴体内を貫通する部分）内にも燃料タンクを設けて燃料搭載量を増やした。また、最大離陸重量をA300B2の137トンから150トンに引き上げ、これによる離着陸性能の低下を補うため主翼前縁の翼根部にクルーガー・フラップ（高揚力装置の一種）が追加された。

設計の過程

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/31 08:33 UTC 版)

「エアバスA340」の記事における「設計の過程」の解説

A340とA330は同一の胴体断面を持ち、尾翼を含めて尾部も共通、主翼もエンジン取付部以外は構造的に同じで空力学的に全く同じであるほか、システムやコックピットもエンジン関係を除いて共通化された。4発機と双発機の同時並行的な開発というのは航空技術史上において希少な取り組みとなった。特に、後退翼にパイロンを介してエンジンを装備する大型機で、双発機と4発機で同じ主翼を用いるというのは、前例が無かった。ここで時間を少し巻き戻して、A340の設計過程を詳しく見てみる。 A340がまだTA11と呼ばれていた頃から機体案には何度か修正が加えられており、1985年の段階で長胴型と短胴型の2種類が提案されていた。長胴型は座席数が280で航続距離が10,000キロメートル（5,400海里）、短胴型は座席数を240に減らして航続距離を12,000キロメートル（6,500海里）に延ばすという案であった。2種類の胴体案は、短胴型のA340-200と長胴型のA340-300として具体化された。最終的な仕様は以下のように決まったほか、姉妹機のA330の胴体長はA340-300と同一とされた。 A340-200: 胴体長が58.57メートル、3クラス編成での標準座席数は261席。 A340-300: 胴体長が62.84メートル、3クラス編成の標準座席数は295席。 A340の胴体断面には、A300、A310と引き継がれてきたワイドボディ機の断面が用いられた。このため、座席配置などはA300と同様で、内装設計はA310のものが基本的に用いられた。LD-3航空貨物コンテナを左右に並べて搭載できる床下貨物室もA300と同様とされた。 A340の主翼は完全に新設計となり、空力設計はブリティッシュ・エアロスペース（以下、BAe）社が担当した。空力的特性はA310の主翼のものを引き継ぎつつ、長距離飛行に適するよう修正が加えられた。A340とA330で最大離陸重量が同一だと仮定すると、4発機でエンジンの重量が分散されるA340の方が主翼の付け根にかかる負荷が小さくなり、強度的な余裕が生まれる。そこで、長距離向けで燃料を多く必要とするA340にのみ胴体内に燃料タンクが増設されたほか、重量増加に備えた降着装置の増設も行われ、A340とA330で主翼に必要な強度がほぼ等しくされた。A340/A330は主翼下にパイロンを介してエンジンを装備する方式であり、エンジンとそのカウリングの重量、位置、空力特性などが主翼の構造や空力形状の設定に深く影響するため、共通化には高い技術が求められた。エアバスは、コンピュータを用いた強度計算・空力設計と風洞実験を組み合わせることで翼型、翼厚比、取付角などを緻密に検討し、エンジン取付部を除いてA340とA330の主翼は実質的に共通化された。そのほか、設計当初から主翼の翼端には燃費性能を向上させるウィングレットが備えられた。A340の主翼の平面形は、A300と比べて翼幅、後退角、アスペクト比のいずれもが拡大された。主翼の後退角はこれまでのエアバス機で最も大きい30度となった。 A340とA330では尾翼も共通化された。垂直尾翼はA310のものがほぼ流用され、生産の共通性が維持された。水平尾翼は新規設計となり、一次構造部材にも炭素繊維強化プラスチック (CFRP) が取り入れられた。A310と同様に水平安定板内には燃料タンクが設けられ、主翼や尾翼のタンク間で燃料を移動させて機体の重心位置を制御するシステムが採用された。 機体の大型化・重量増加に合わせて降着装置を強化するため、主脚が新たに設計され大型化したほか、胴体中央部に2輪式の中央脚がオプションで用意された。前脚については、主脚と比べて負荷が小さいため、製造の共通性やコスト抑制の観点などからA310のものが流用された。中央脚以外の降着装置はA340とA330とで共通化された。 A340のエンジンには、英米日独伊5か国のエンジンメーカーによる国際合弁会社のインターナショナル・エアロ・エンジンズ（以下、IAE）社がV2500「スーパーファン」を提案していた。スーパーファンは、A320で採用されていたV2500エンジンのコアを用いつつ、減速ギアを介した大型ファンの駆動といった新技術の導入により非常に大きなバイパス比を実現し、燃費性能を15ないし20%も向上させるという画期的なエンジン構想であった。ただ、スーパーファン計画がIAE社から発表されたのは1986年7月で、型式名がA340と決まった段階では、試作機どころかモックアップすら存在しなかった。開発が始められたばかりのスーパーファンの採用を不安視する意見もあったが、ルフトハンザドイツ航空やノースウェスト航空などA340の発注を決めた航空会社は、その性能に期待をかけていた。しかし、心配されたとおり技術的課題を解決できず開発は行き詰まり、IAE社は1987年4月にスーパーファン構想の無期限延期を発表した。スーパーファンの開発が事実上打ち切られたことから、A340のエンジンは、A320で採用されていたもう1つのエンジンであるCFMインターナショナル（以下、CFMI）社のCFM56-5シリーズ1種類に絞られた。 A340の操縦系統には、エアバスがA320で実用化したシステムの発展形が用いられた。このシステムでは全ての操縦翼面にフライ・バイ・ワイヤ方式が導入され、A340はフライ・バイ・ワイヤ方式を用いた史上初のワイドボディ機となった。このシステムは基本的にA320のものと同じだが、A340の機体構造や性能に合わせた飛行特性が調整や改良が行われた。コックピットもA320と基本的な設計は同じで、6面のブラウン管ディスプレイに各種情報を表示するいわゆるグラスコックピットであり、従来の操縦桿の代わりにサイドスティックを用いるのもA320と同様である。A340のコックピット配置は、エンジンのスロットルレバーを除いてA330のものと事実上共通化された。 エンジンの数とそれに伴う非常時の対処以外、A340とA330の操縦操作は基本的に同じであり、相互乗員資格（Cross Crew Qualification, 以下CCQ）と呼ばれる資格制度が認められた。これは、いずれかの機種の操縦資格を持つ操縦士は、短期間の訓練でもう一方の操縦資格を得られるという制度で、特にA340からA330への転換訓練は1日とされた。また、コックピットの配置が基本的に同じA320ファミリーとの間でもCCQが適用された。

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/09 00:57 UTC 版)

「エアバスA321」の記事における「設計の過程」の解説

この当時エアバスは、本格的な長距離路線向けの新型ワイドボディ機としてA340とA330の同時並行開発に着手していた。このため、A320派生型の開発に従事するエンジニアは最小限とされた。A320からの変更点を可能な限り最小にすることとされ、主翼の大半、尾部、胴体断面はA320と共通化された。 A321の胴体は、ベース機のA320に対して主翼の前方で4.27メートル（8フレーム）、後方で2.67メートル（5フレーム）の合わせて6.94メートル（13フレーム）延長された。これにより座席数が24％、床下貨物室の容積が40%拡大した。収容力の強化に合わせて、空調および与圧システムが強化された。非常口の配置も見直され、A320で主翼上にあったタイプIII扉を無くし、代わりに主翼の前方と後方に大型のタイプI扉が設置された。 胴体が延長されたことで、A320よりも小さい迎角での離着陸を可能にする必要が生じた。加えて、重量増加に対応して十分な揚力を得るために、主翼面積を大きくする必要があった。主翼を担当したイギリスのBAe社とフラップ（高揚力装置）を担当したドイツのDASA社が共同で設計変更にあたった。最小の変更で求める効果を得るために、主翼後縁のフラップを新規設計することになり、フラップをダブル・スロッテッド・フラップ（二重隙間フラップ）に置き換え、その分の翼弦長を延長することで翼面積を拡大した。A321の空力特性に合わせて飛行制御システムも小修正が加えられた。 機体重量の増加に伴い、降着装置の支柱が強化されたほかタイヤが大型化されブレーキも強化された。A321のエンジンは、A320と同様にCFMインターナショナル（以下、CFMI）社のCFM56と、インターナショナル・エアロ・エンジンズ（以下、IAE）社のV2500が設定された。機体重量の増加に対応してエンジンの推力が強化された。燃料系統は再設計され、部品点数の削減により保守性が改善された。 A321は、政府の資金援助を受けずに開発された最初のエアバス機ともなった。1991年6月にエアバスはユーロ債を発行し、4億8千万ドルに上る開発資金の主要部分を調達した。

設計の過程

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/10 05:50 UTC 版)

「エアバスA330」の記事における「設計の過程」の解説

A330の胴体は断面・長さともにA340-300と同一とされた。胴体断面はA300由来のワイドボディ機の設計で、客室の座席配置や、LD-3航空貨物コンテナを左右に並べて搭載できる床下貨物室もA300から引き継がれた。また、両機は尾部も共通化されたほか、主翼もエンジン取付部以外は構造的に同じで、システムやコックピットもエンジン関係を除いて共通化された。4発機と双発機の同時並行的な開発というのは航空技術史上において希少な取り組みとなった。ここで時間を少し巻き戻して、A330の設計過程を詳しく見てみる。 「エアバスA340#設計の過程」も参照 A330の主翼は新規設計されたもので、A340の主翼と基本的構造が共通化された。A330とA340で最大離陸重量が同一だと仮定すると、4発機のA340の方がエンジンの重量が分散されることで主翼の付け根にかかる負荷が小さく強度の余裕ができることから、長距離向けのA340にのみ胴体に燃料タンクと中央脚（降着装置）を装備し、両機で主翼に必要な強度がほぼ等しくなるよう調整された。また、コンピュータを用いた強度計算・空力設計と風洞実験を組み合わせることで翼型、翼厚比、取付角などが緻密に検討され、エンジン取付部を除いた主翼の共通化が実現した。A330のエンジンの取り付け位置は、A340における第2、第3エンジン（主翼の付け根側のエンジン）にあたる場所とされた。 A330とA340では尾翼も同一とされ、垂直尾翼はA310のものがほぼ流用されたが、水平尾翼は新たに設計された。A310と同様に水平安定板内には燃料タンクが設けられ、主翼や尾翼のタンク間で燃料を移動させて機体の重心位置を制御するシステムも搭載された。 A330の操縦系統はA340と同一のシステムが用いられた。このシステムはエアバスがA320で実用化したシステムの改良版であり、全ての操縦翼面にフライ・バイ・ワイヤ方式が導入された。コックピットもA320と基本的な設計は同じで、6面のブラウン管ディスプレイに各種情報を表示するいわゆるグラスコックピットであり、従来の操縦桿の代わりにサイドスティックを用いるのもA320と同様である。A330のコックピット配置は、エンジンのスロットルレバーの数を除いてA340のものと事実上共通化された。 エンジンの数とそれに伴う非常時の対処以外、A330とA340の操縦操作は基本的に同じであり、相互乗員資格（Cross Crew Qualification, 以下CCQ）と呼ばれる資格制度が認められた。これは、いずれかの機種の操縦資格を持つ操縦士は、短期間の訓練でもう一方の操縦資格を得られるという制度で、特にA340からA330への転換訓練は1日とされた。また、コックピット配置が基本的に同じA320ファミリーとの間でもCCQが適用された。 A330のエンジンには、ゼネラル・エレクトリック（以下、GE）社、プラット・アンド・ホイットニー（以下、P&W）社、ロールス・ロイス（以下、R-R）社の製品からの選択制が採用された。GE社のエンジンはA300から引き継がれたCF6-80シリーズ、P&W社からはPW4000シリーズ、R-R社からはトレント700シリーズの装備仕様が設定された。 ロールス・ロイス「トレント700」 プラット・アンド・ホイットニー「PW4000」 ゼネラル・エレクトリック「CF6-80」

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/02/21 06:20 UTC 版)

「エアバスA319」の記事における「設計の過程」の解説

当初構想どおり、A319の胴体はA320のものから7フレーム短縮された。短縮量は主翼の前で3フレーム（1.60m）、後ろで4フレーム（2.13m）であった。胴体短縮に合わせて、A320では最後部にあったバルク貨物扉が除去され、ばら積み貨物はコンテナ用貨物扉から積み下ろしすることになった。座席数の減少に合わせて、主翼上の非常口が1つに減らされた。 原型となるA320が設計されてから10年余りが経過しており、エアバスはA319に新たな改良を加えるべきか検討した。顧客となる航空会社に意見を求めたところ、「何もしないことが最善」という結論に至った。したがってA319は可能な限りA320と共通化された。主翼もコックピットもA320と同一であり、尾翼を含めた尾部構造や降着装置も何も変更されなかった。 エンジンについてもA320やA321と同じくCFMインターナショナル（以下、CFMI）社のCFM56と、インターナショナル・エアロ・エンジンズ（以下、IAE）社のV2500が設定された。小型化されたA319に合わせて両エンジンとも推力抑制型が用意された。それぞれのエンジンは基本的な構成などは標準推力型と同じであり、専用の部品や工具なども不要とされた。