エアバスA340 機体の特徴

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エアバスA340

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/28 00:15 UTC 版)

機体の特徴

形状・構造

上から見下ろしたキャセイパシフィック航空のA340-600。

A340は、客室内に通路を2本もつワイドボディ機で、片持ち式の主翼を低翼位置に配した単葉機であり、主翼下にターボファンエンジンを4発備える。水平尾翼は低翼に配置され、胴体尾部には補助動力装置としてガスタービンエンジンが内蔵されている[55][74][137][138]。降着装置は前輪式配置であり、仕様によっては中央脚を備える[55][74]。第1世代となるA340-200/-300は、姉妹機のA330との共通性を最大化するように設計された[24]。後に開発された第2世代となるA340-500/-600では、胴体の延長、主翼や尾翼の拡大、エンジンの変更などの改良が行われた[77][3]。

A340の胴体断面には、A300で開発された直径5.64メートル（222インチ）の真円断面の設計がそのまま用いられ、胴体長を延ばすことで収容力が増やされた[139]。A340で最も胴体が短いのはA340-200で全長は59.4メートルである[117]。型式名の数字が大きくなるほど胴体長も長くなり、最も胴体が長いA340-600は全長が75.36メートルと747-8が完成するまでは世界で最も全長の大きいジェット旅客機であった[140][84]。長い胴体を持つA340-500/-600では、地上でのタキシング時の操縦に注意を要することから、パイロットの操縦を支援するため、垂直安定板の頂部にカメラが設置され操縦席のディスプレイに画像を表示する機能が追加された[89][96]。

表1: 主翼平面形の主要諸元
翼幅 (m) 翼面積 (m2) 1/4翼弦での後退角 (度)
A340-200/-300 60.30 361.6 30
A340-500/-600 63.45 439.4 31.1
出典：浜田 2013a, p. 96、浜田 2013b, p. 97
下から見上げた試験飛行中のA340-600。

A340の主翼は、テーパーがついた後退翼で翼端にウィングレットを有する[55]。翼平面形の主なパラメータは表1の通りで、第1世代（A340-200/-300）と第2世代（A340-500/-600）とでサイズが異なる[76]。747-200と比べると、ほぼ同じ翼幅で翼面積は3分の2程度であり、アスペクト比[注釈 5]が大きい翼である[36]。

主翼の翼型は、基本的に前半部が厚く後半部は薄いが、胴体側の付け根から翼端まで連続的に変化している[141][36]。特に、外翼では後半部が大きくえぐれたような形をしており[61]、これはリア・ローディングと呼ばれる翼の後半でも揚力を発生させられる翼型の工夫である[142][143]。第1世代の主翼について最大翼厚を翼弦長で割った翼厚比を見ると、連続的に細かく変化しており、翼の付け根の15.25パーセントが最大で、内翼部と外翼部の境では11.27パーセント、外翼部の端で9.86パーセント、ウィングレット部で10.60パーセント、平均で12.8パーセントである[144][36][141]。これらの主翼の特徴は、主翼内の燃料タンク容積を最大化する設計だと推定されている[61]。

第2世代の主翼は全くの新設計というわけではなく、第1世代の主翼構造の前桁と前縁との間にテーパーがついた追加構造体を差し挟むことで翼弦方向が拡大された[76][3]。また、第2世代の主翼では、翼端側が延長されたほか、ウィングレットがわずかに大型化され取付角も変更されている[76]。主翼の拡大により、翼内の燃料タンク容積が第1世代と比べて38パーセント増えている[61]。

主翼の動翼は、高揚力装置、エルロン、スポイラーで構成され、両世代の間で寸法などに違いはあるものの枚数や配置は同じである[145][146]。高揚力装置の配置は、前縁にスラットが7枚、後縁にフラップが2枚である[144]。スラットは翼端に向かってテーパーが付けられているほか、胴体側の1枚と残りの6枚とで駆動系が分けられている[28]。フラップは1枚式で比較的簡素なファウラー型フラップである[144][28]。エルロンは後縁の翼端側にのみ2分割されたものが配置され、内舷側には高速用エルロンを持たない[144][28]。フライ・バイ・ワイヤの導入によってエルロンは、本来の役割に加えて離着陸時にはフラップの役割、着陸後はグラウンドスポイラーの役割も果たすように制御される[37]。スポイラーは6枚はあり、エアブレーキとグラウンドスポイラーとしての役割を持つほか、外側の5枚はロール操縦にも用いられる[144]。

尾翼についても第1世代と第2世代では異なり、第2世代では大型化されている[3]。第1世代の水平尾翼はA340/A330用に新規設計されたもので、可動式の水平安定板と1枚の昇降舵で構成され、翼幅は19.4メートルである[33][147][148]。第1世代の垂直尾翼はA310のものに若干の補強が加えられたが、生産治具は同じものが用いられた[33]。垂直安定板と1枚の方向舵で構成され[147]、高さは8.3メートルである[148]。小型のA310と同じ垂直尾翼は大型機のA340では相対的に小さいことになり、エンジンが1基停止して左右の推力のバランスが崩れた際に、それを打ち消すだけのモーメントを方向舵で発生させるのに若干の時間を要することになる[45]。エアバスでは、操縦システムでこれに対応しており、エンジンが停止した場合に主翼のスポイラーやエルロンを自動的に制御してモーメントを調整する機能が搭載されている[45]。第2世代の水平尾翼は、再設計されて第1世代よりも面積が拡大され、翼幅は22.39メートルである[86][77][82]。第2世代の垂直尾翼は、A330-200用に開発された尾翼の高さを0.5メートル短縮したものが用いられ、第1世代のものより0.5メートル高い[86][77]。水平尾翼の方向舵と垂直尾翼の昇降舵は、第2世代でもそれぞれ1枚式である[149]。

両世代ともに水平安定板の内部には燃料タンクが設けられ、主翼タンクとの間で燃料を移動させ、機体の重心位置を制御するシステムが搭載されている[33][45]。このシステムはA310で実用化されたものと同様のもので、機体姿勢を維持する際に発生するトリム抗力を抑制することができる[45][33]。

降着装置は機首部に前脚、左右主翼の付け根に主脚が配置されているほか、仕様によって胴体中央部に中央脚を備える[33]。A340シリーズ全体で共通して主脚は4輪ボギー式で内側への引き込み式、前脚は2輪式で前方に格納される[33][150][151]。前脚はA300/A310の設計がそのまま用いられた[26]。主脚はA340/A330用に新規設計されたもので、機体の大型化に対応して脚柱が延長されている[26]。このため、地上では前脚より主脚が高くなり、やや機首が下がった姿勢を取る[26]。中央脚は、A340-200/-300ではオプションであり2輪式で後方へ引き込まれる[33]。重量が増加したA340-500/-600では中央脚は標準装備となり、4輪式に強化され、引き込み方向が前方に変わった[89][3]。また、この中央脚には機体の動きに合わせて受動的に向きを変えるように操向機能が追加された[89]。主脚と第2世代の中央脚にはアンチスキッド機能付きのカーボンディスクブレーキが装備されている[150][151]。

スイス インターナショナル エアラインズのA340が離陸する様子。ロッキング・ボギー機構により主脚の後輪のみが接地している。

胴体が長い機体では、胴体後部が地面に接触しないよう、離陸時の引き起こし角に制限があるが、引き起こし角は大きい方が離陸性能が向上する[152]。そこで、エアバスではロッキング・ボギーと呼ぶ主脚を開発し、A340/A330で採用した[152]。この方式は、ボギー式の車輪とストラットの組み合わせにより主脚前側の車輪だけを持ち上げて可能な限り後ろ側の車輪を滑走路に接地させるものであり、これにより機体引き起こし角を大きくとれるようになった[152]。ロッキング・ボギー主脚での引き起こしでは、接地している後輪が支点となり大きな荷重がかかるが、一方で引き起こし角が大きくなることで主翼の揚力も大きくなるため、実際に車輪にかかる負担は増大しないとエアバスは述べている[153]。

レーダーや通信機器といった電装品、座席やギャレーなどの内装品、そしてエンジンを除いたA340の構造材料の構成は、重量比で金属が80パーセント、複合材料が18パーセント、その他の材料が残り2パーセントである[154]。金属の中で使用比率が最も高いのはアルミニウム合金で全体の67パーセント、続いて鉄鋼が7パーセント、チタン合金が6パーセントである（重量比）[154]。A340の第2世代では、胴体外板や配管に新しいアルミニウム合金が採用されたほか[93][94]、複合材料の使用部位が拡大されている[155][92]。A340に使用されている複合材料には、炭素繊維強化プラスチック (CFRP)、アラミド繊維強化プラスチック (AFRP)、ガラス繊維強化プラスチック (GFRP)があげられ、主な使用部位は以下のとおりである（†はA340-500/-600から追加された使用部位）[156][157][89][57][155][92][注釈 15]。

また、スーパープラスチック成形と拡散接着とそれぞれ呼ばれる2つの新技術が機体製造工程の一部に採用された[144]。

飛行システム

ルフトハンザドイツ航空のA340-600のコックピット。座席正面には操縦桿がなくサイドスティックで操縦する（写真にサイドスティックは写っていない）。左右の操縦席の正面にそれぞれ2基、中央に縦に2基のディスプレイが配置されたグラスコックピットである。中央下の画面には垂直安定板からみたカメラ画像が表示されている。

A340のコックピットはシリーズ全体で共通のレイアウトであり[95]、運航に必要な操縦士は機長と副操縦士の2名である[158]。このレイアウトはA320で開発されたものを踏襲しており、姉妹機のA330とはエンジンのスロットルレバーを除いて実質的に同一である[2]。操縦席の正面には操縦桿が無く、各操縦席の窓側にあるサイドスティックによってピッチとロールの操縦を行う[159][56]。前面には6面のカラーディスプレイが配置され、いわゆるグラスコックピット化されている[2]。このディスプレイには、A340-200/-300の登場時はブラウン管が用いられたが、A340-500/-600の開発時に液晶ディスプレイ (LCD) に置き換えられ、後にA340-200/-300でもLCDに変更された[95]。

A340の操縦系統は、A320のフライ・バイ・ワイヤ操縦システムを基本にA340の機体に合わせた変更や改良を加えたものである[2][63][56]。このシステムでは、操縦士がサイドスティックやラダーペダルを操作した情報は飛行制御コンピュータに入力される[2]。飛行制御コンピュータが計算した指令値は電気信号によって各動翼へ伝えられ、油圧アクチュエータによって動翼が駆動される[2]。パイロットによる操縦中であっても、コンピュータは機体にかかる荷重や速度が許容値を超えたり、失速したりしないよう計算した上で各動翼を制御する[2][56]。A340には5台の飛行制御コンピュータが搭載され、このうち3台がプライマリー・コンピュータ、残り2台がセカンダリー・コンピュータと分けられている[2][56]。プライマリー・コンピュータとセカンダリー・コンピュータは異なるハードウェアロジックを持つためソフトウェアも別々であり、高い冗長性を持つようシステムが設計されている[2][56]。また、水平安定板と方向舵についてはバックアップとして機械式の操縦系統も備えている[56][57]。

A340シリーズの操縦資格は全型式を通して共通であり機種転換訓練は必要無い[57]。コックピットレイアウトやシステムが共通化されているエアバス機では相互乗員資格（CCQ）制度が設定されており、A340/A330の姉妹機をはじめ小型のA320から大型のA380まで、いずれかの機種の操縦資格を持つ操縦士は、短期間の転換訓練で他機種の資格を取得できる[117][2]。CCQによる転換訓練の期間は、A340からA330では1日、A330からA340では3日間であるほか、A320ファミリーからA340へは9日間、A340からA320へは8日間とされている[59][117]。A340からA330への訓練期間に対し、A330からA340への訓練期間が長いのは、双発機から4発機のシステムへの転換となり学習することが多くなるためとされている[59]。

客室・貨物室

A340-600の客室内装の例。カタール航空のA340-600の機内。上からエコノミークラス、ビジネスクラス、ファーストクラス、ファーストクラス乗客用のラウンジ。

A340は、A300と同じ胴体断面を用いたため、座席の配列などは基本的にA300と同じである[160][33]。客室の扉配置は左右対称で、乗降用ドアは客室最前部、最後部、主翼の前方部に1組ずつである[161][162]。非常口は、A340-200/-300/-500では主翼後方の左右1か所ずつ、A340-600ではそれに加えて主翼上にも左右1か所ずつ配置されている[161][162]。

客室内には通路が2本配置され、標準的なエコノミークラスの座席配置は2-4-2の8アブレストで、間隔を詰めて3-3-3の9アブレストにすることも可能である[33][4]。座席配置、ギャレーそして化粧室の配置は、航空会社の要望に応じて柔軟に配置や仕様をとることができる[34]。エアバスが呈示している座席例では、ファーストクラスが2-2-2の6アブレスト、ビジネスクラスが2-3-2の7であるが、スイス インターナショナル エアラインズやタイ国際航空のようにファーストクラスにフルフラットシートを導入して1-2-1の4アブレストとする航空会社や、ビジネスクラスを2-2-2の6アブレストとする航空会社もある[163]。その他、シンガポール航空が世界最長路線に用いたA340-500では、エコノミークラスを廃止して全席ビジネスクラスとして運航された[115]。A340は長距離線用の機材として導入する航空会社が多かったことから、3クラスの座席配置を採用する事例が目立った[99]。その一方で、ビジネスクラスの高級化を進めて、エコノミーとビジネスの2クラス構成で運航する航空会社も珍しくなくなった[45]。2クラス化を進めている航空会社では、ビジネスとエコノミーの中間となるプレミアム・エコノミーを追加して実質3クラス構成として運航している航空会社も多くなっている[45]。

A340第1世代の客室内装は基本的にA310の設計が用いられ、左右と中央の座席上にはオーバーヘッド・ビンが配置されている[45]。室内空間に目新しさは無かったが[34]、新しいエア・コンディショナーが装備されて、室内の静粛性が向上されている[164]。第2世代でも基本的な座席配置などは変わらないが、内装が改良されてLED照明や新しい座席用エンターテインメント・システムが採用されたり、容積を拡大しつつ圧迫感を抑えたオーバーヘッド・ビンが使用されたりしている[87][86]。中央列のオーバーヘッド・ビンは固定式の標準品のほか、ピボット式で開閉時のみ下がってくるタイプも選択可能なほか、ファーストクラスやビジネスクラスでは、中央列にはビンを設置せず天井高を高くとることも可能である[87]。

床下の貨物室は、主翼を挟んで前後2区画に分かれており、いずれもLD-3航空貨物コンテナを2個並列に搭載可能である[34][165][98]。さらに最後部には、ばら積み貨物用の区画が設けられている[34][165][98]。貨物室の扉は右舷にあり、コンテナを搭載可能な前方・後方貨物室には外開き式の大型扉、ばら積み貨物室には内開き式の小型の扉が設けられている[166][167]。

エアバスでは、コンテナ規格に形状を合わせて床下貨物室に搭載できる追加中央タンク（ACT）というものを開発しており、A340-200/-300ではACTを装備可能な仕様も設定された[34][168]。A340-500/-600ではACTの設定はなくなったが、床下貨物室に旅客用の化粧室、乗員用の休憩室のほかギャレーなどを設置可能にするモジュールが用意されている[169][35][170]。これらのモジュールを採用することでメインデッキの空間に余裕が生まれ、座席数を増やしたり、ラウンジなどを設置することが可能となる[87]。この床下貨物室の化粧室配置を実際に採用したのはルフトハンザ航空の例があり、他にほぼ類を見ない[171]。

A330との関係

A330とA340の座席数と航続距離。縦軸が3クラス構成時の座席数、横軸が航続距離である。

「沿革」節で述べたとおり、A340の第1世代とA330（A330-300）は姉妹機として同時に正式開発が決定され、両機の構成要素は最大限共通化された。両機の間では胴体断面は同一で、尾部も尾翼を含めて共通である[26][18]。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[27][28]。A330のエンジンはA340での内翼側のエンジン（第2、第3エンジン）にあたる位置に取り付けられている[26]。エンジン取り付け部の主翼前縁にはスラットがなく固定の前縁となり、A340では片側2か所、A330では1か所が固定部となる[26]。また、降着装置も中央脚を除いてA340とA330で同一である[33][26]。操縦系統やコックピットも基本的に共通で、違いはエンジンに関する部分であり、A340ではエンジンのスロットル・レバーの数が4本、A330では2本である[10][57]。

A340とA330の各型式で比較をすると、A340-300とA330-300では胴体長まで同じであり、違いはエンジンの数に関連するものだけである[26]。A340-200とA330-200はともに短胴型として開発されたが、胴体の長さはA330-200の方が短く[172]、全長はA340-200が59.40メートルでA330-200が58.82メートルである[173]。また、A330-200では垂直尾翼の高さが拡大されている点も異なる[174]。A340の第2世代では主翼や尾翼が拡大されて胴体長も延長しており[77]、第1世代よりはA330との共通点は少なくなった。

エアバスは、4発機のA340を長距離路線向け、双発機のA330を短中距離路線向けと位置付けていた[73]。実際、A340-200とA340-300の最初の就航路線は、ドイツやフランスと米国を結ぶ大西洋横断路線であり、A330が最初に就航したのはフランスの国内線であった[4]。その後、航続距離延長型のA330-200が開発されたほか、ETOPSによるA330の運航可能範囲が段階的に拡大されており、A330も長距離路線に就航するようになっている[175]。A340とA330はともに、引き渡し開始後も最大離陸重量を引き上げたオプションが開発されており段階的に航続力や収容力が向上しているが[176]、2004年時点の資料をもとに標準座席数と航続距離について比較すると、13,000キロメートル程度を境に短距離がA330、長距離がA340となっている[72][177]。


脚注

注釈

  1. ^ グループ会社を含む。
  2. ^ 双発機ではエンジン数が半分になるので単純にエンジン推力を2倍にすれば良いというわけではない。旅客機は、離陸時にエンジンが1基停止しても残りのエンジンで安全に離陸できることが条件として求められている。したがって、双発機のエンジンには1基のみで離陸できるだけの推力が求められ、4発機の場合は3基のエンジンで離陸推力を発生できれば良い。離陸・上昇に必要な推力をTとすると、双発機、4発機のエンジン1基に求められる推力はそれぞれT、T/3となる。結果として合計推力を比較すると、双発機 (2T) は4発機 (4T/3) の1.5倍となる[17][18]。
  3. ^ 後方に傾くような後退角を持つ翼。詳細は翼平面形を参照。
  4. ^ a b 翼の厚みを翼弦長（翼の前後の長さ）で割った値[38]。空力特性、強度と重量、翼内の燃料タンク容量などを踏まえて決定される[39]。
  5. ^ a b c アスペクト比とは翼幅の2乗を面積で割った値で翼の細長比を示す値である[40]。アスペクト比が大きい方が誘導抵抗（揚力発生に伴う抵抗）が小さくなり、効率的な飛行に有利となる[40][41][42]。
  6. ^ 一次構造部材とは、飛行荷重・地上荷重・与圧加重の伝達を主要に受持つ構造部材であり[46]、主翼の桁間構造の部材などが相当し[47]、構造材の中でも最も安全上の信頼性が要求される[48]。一方、二次構造部材は、主たる荷重を伝達しない部材[49]で、空力機能を発揮し、風圧などの局部荷重を1次構造部分に伝える主翼の前縁および後縁などが相当する[47]。
  7. ^ コアとは、ターボファンエンジンのエンジン駆動力を発生させる内燃機関部のこと[52]。詳細はターボファンエンジンを参照。
  8. ^ ターボファンエンジンでは、吸引された空気は、コアを通り燃焼・噴出されるものと、コアを通らず排出される（バイパスされる）ものに分けられる[52]。コアをバイパスする空気流量をコアを通る空気流量で割ったものがバイパス比であり、一般にこの値が大きいほど推進効率が高くなる[52][53]。詳細はターボファンエンジンを参照。
  9. ^ a b 胴体の前後方向に延びる構造部材で胴体のセミモノコック構造の一部をなす[90][91]。
  10. ^ 1999年11月にBAe社がマルコーニ・エレクトロニック・システムズを買収して社名変更[101]
  11. ^ 機材トラブル等による遅延や飛行中止がなく有償飛行に出発した割合[105]
  12. ^ 3クラスで標準座席数380、航続距離14,631キロメートル[32]。
  13. ^ ただし、ボーイングはその差がもっと大きいとし、777-300ERの方が燃料消費量は34パーセント少なくて済むと主張している[130]
  14. ^ A320の胴体を延長した発展型[134]。
  15. ^ 青木 2010, p. 38 によると床面パネルにも複合材料が用いられたとされるが、具体的な材料名は記されていない。
  16. ^ 275トン仕様とA340-300増強型は、A340-300Eと呼ばれることがある[4]
  17. ^ シンガポール航空はA350 ULRを導入して2018年10月に同路線を再開した[193]。

出典

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