新しい飛行機を設計して、図面を用意して、それに合わせたコンポーネントや搭載機器を設計して組み立てて、飛行機が完成した。これで仕事が終わった、万歳!…となれば話は簡単だが、実はその先が長い。特に軍用機は長い。

モノができたらテストする

ちょうど、三菱航空機が開発を進めている新型リージョナル旅客機・MRJ(Mitsubishi Regional Jet)の初号機がロールアウトしようとしている(10月18日の実施を予定)。事情を知らないと、機体が完成してロールアウトした時点で、その機体がすぐにでも就航して利用できるようになると思ってしまうのだが、実はそんなに簡単な話ではない。

どんな工業製品でもそうだが、完成したものはテストしてみて、問題がないことを確認しなければならない。他の工業製品がいい加減なテストでよいというわけではないのだが、もしも事故が発生するとさまざまな分野で大きな影響が生じる航空機の場合、テストについては厳格だ。

まず、実機が飛ぶ前からテストが始まっている。それが地上で行う強度試験で、それがさらに「静強度試験」と「疲労試験」に分かれている。これらの試験に用いる機体は、飛行試験用の機体とは別に用意することになっていて、それはどんな飛行機でも同じだ。だいたい、地上で限界まで負荷をかけた機体で飛行試験をやるのでは、おっかなくて話にならない。

静強度試験とは、要約すると「設計時に設定した通りの条件で荷重をかけてみて、壊れないことを確認する」というものだ。たとえば、荷重限界が3G(つまり地上の重力の3倍)であれば、その通りの荷重を供試体にかけてみる。3G荷重で旋回などの操縦操作を行ったときに機体にかかる負荷は計算できるから、油圧ジャッキのような機材を使って地上試験用機に計算通りの荷重をかけてみる。

実際の試験では安全率も考慮に入れるから、たとえば荷重限界が3G、安全率が2.0なら、6G荷重に相当する負荷をかける。それで壊れなければ合格である。

もうひとつの疲労試験とは、繰り返し荷重をかけるものだ。設計時の限界内であっても、負荷がかかる状態を何回も繰り返しているうちに機体構造材が疲労してきて、やがて壊れる。

たとえば、一日に3回のフライトを行い、年間300日飛べば、一年間に発生する離着陸は900回、それを30年間繰り返せば27,000回だ。この辺の条件は機体の想定用途によって違ってくるから、設計の段階で数字を決めておく。そして実機が完成したら、設計段階で想定した荷重を想定した回数だけ繰り返して、それでも壊れないことを確認する。

こういった試験の際に、機体の各所にどの程度の負荷や変形が発生しているかを計測しておかなければ、壊れたときの原因究明や対処が難しくなる。それに、壊れなくても「問題がない」と確認できなければならない。だから、計測用のセンサーを取り付けておいて、リアルタイムでデータを取る。供試体が壊れてから押っ取り刀で「どこが壊れた!?」とやっていたのでは仕事にならない。

疲労試験は時間がかかるから飛行試験と同時進行になるが、静強度試験は飛行試験よりも先行させる必要がある。たとえばの話、静強度試験で2G荷重までしかテストしていないのに、飛行試験で3Gの荷重をかけることはしない。

飛んだら飛んだでデータを取らなければならない

その飛行試験になると、データ収集には情報通信技術が大活躍する。実機を作って飛ばしてテストするのは時間も費用もかかる話だし、テストに延々と時間をかけるわけにも行かない。だから、できるだけ効率的に作業を進めたい。

そこで、飛行試験を始める前に綿密に計画を立てて、どの飛行試験で何と何をテストして、どの部分のデータを取るかを決めておく。そして、機体構造材や搭載機器にセンサーを取り付けて、飛んでいる最中にデータを取る。それだけではなく、得られたデータをリアルタイムで地上に無線で送り、地上にいる技術者がその場で見られるようにする。もちろん記録もとる。

軍民を問わず、いまどきの飛行機の飛行試験は、このように地上と機体を無線通信で結んで行う、テレメトリー(遠隔計測)が当たり前の姿になっている。だから、試験の前に設定した条件通りに飛んでいるかどうかは、地上にいても丸わかりだ。

また、パイロットが計器で見ている飛行諸元についても、それは同じものが地上にもそのまま伝わっている。たとえばの話、地上にいる技術者がテストパイロットに、無線で「速度が設定条件より0.5ノット足りません」などと物言いをつけるようなことも起きる。

テストパイロットにしてみれば大変な話だが、べらぼうなチェック項目がある飛行試験を迅速かつ確実にこなし、テスト中の機体に問題がないことを確実にするためには、こういうやり方をとるしかないのである。

執筆者紹介

井上孝司

IT分野から鉄道・航空といった各種交通機関や軍事分野に進出して著述活動を展開中のテクニカルライター。マイクロソフト株式会社を経て1999年春に独立。「戦うコンピュータ2011」(潮書房光人社)のように情報通信技術を切口にする展開に加えて、さまざまな分野の記事を手掛ける。マイナビニュースに加えて「軍事研究」「丸」「Jwings」「エアワールド」「新幹線EX」などに寄稿しているほか、最新刊「現代ミリタリー・ロジスティクス入門」(潮書房光人社)がある。