飛行安全とIT(1)自動化による安全性向上

どうしてそういうことになるのか、その理由は定かでないのだが、この業界には「事故はいったん起きるとあちこちで続く」というジンクスがある。実際、この記事を書いているのは2015年の5月だが、前年から軍民の双方で航空機の事故が続発している。

「たるんでる」と吊し上げても事故はなくならない

さまざまな航空事故の原因を単一の理由に収斂させるのは、無理かつ無謀な話だが、大きく分けると、「人的ミス」「設計上の不備」「運用・整備上の不備」「どうにもならない原因」といったところに分けられそうである。(なお、ウクライナ上空で撃墜されたマレーシア航空機の件は、事故ではなく事件というべきだろう)

何か事故が起きたときに、とりあえず人的ミスに原因を求めて「たるんでる」と吊し上げるだけでは、問題の解決にならない。神様ではないのだから、誰でもミスを犯す可能性はある。そこで、どうリカバリーするかが問題だ。

航空機とそれを取り巻くシステムの発達史はある意味、人的ミスの原因を減らしたり、人的ミスが発生してもリカバリーできるようにしたり、といった取り組みの積み重ねでもある。

たとえば、ITとは関係の薄い分野だが、高度計のデザインがある。昔の高度計は3針式といって、同じ文字盤の上を複数の針が回っていた。要するにアナログ時計と同じで、100フィート単位・1,000フィート単位・10,000フィート単位の針が同じ文字盤の上を回る。単位によって針の長さが異なる。(3針式高度計の例)

長さを変えないと区別がつかないし、細かい違いの方が正確な読み取りが求められるという考えから、こういう形にしたのだろう。そこで高度を読み取るには、どの単位の針がどの数字を指しているかを読み取って、頭の中で合算する必要がある。

ところが3針式では、急いで高度を読もうとしたときに読み取りミスを起こす可能性は否定できない。しかし一方で、針が動いてくれる方が「傾向」を読み取るには具合が良いという事情もあるので、3針式は止めて、大きな単位は数字のカウンター表示にして、細かい単位は針を動かす形を用いるようになった。

今ならグラスコックピット化してコンピュータ・グラフィック表示するのが普通だから、こういう表示形態の変更はソフトウェアをいじるだけで済む。昔なら高度計を取り替えなければならなかったところだ。と、強引にコンピュータがらみの話題にこじつけてみる。

人的ミスをシステムでカバーする

高度計の話はマン・マシン・インタフェースの問題だが、操作ミスをシステムがカバーする仕組みもいろいろある。

以前に本連載の第6回で取り上げたフライ・バイ・ワイヤ(FBW : Fly-by-Wire)も、人的ミスをカバーする仕組みのひとつといえる。

操縦操作がそのまま舵面の動きに反映される方式では、機構上の限界まで舵面を動かせてしまう。ときには、それが失速などの原因になる。その点、FBWであればパイロットの操縦操作は「意志」を機械に伝える操作であり、それを受けて舵面をどう動かすかは飛行制御コンピュータの問題だ。

だから、「そんなに機首を引き起こしたら失速する」と判断した場合には、操縦桿を引く操作を行っても機首上げが過剰にならないように制御することができる。

最近の戦闘機の中には「パニック・ボタン」を備えるものがあるが、これも同じである。空間識失調(バーティゴ)に陥った等の場面で、このボタンを押すと自動的に水平直線飛行に戻してくれる。

こうした、自動化によるミスの予防あるいはリカバリーはさまざまな場面で見られる。ただし、すでにあちこちで書いていることではあるが、大事なことなのでしつこく繰り返すと、システムと人間が喧嘩をする可能性にも留意しておかなければならない。

つまり、自動化システムがどういう動作原理に基づいていて、どういう場面への対処を考慮したものなのか。その自動化システムがどういう動作モードを持っていて、それらはどういう内容で動作するのか。それに対してパイロットがどういう操作をすると、システムはどう反応するのか。

そういったことをパイロットは正しく理解していなければならないし、システムを設計する側はパイロットが馴染んだやり方や習性に配慮しなければならない。そこで齟齬が生じると、人間とシステムが喧嘩をして事故が起きる。という話は、過去にもあちこちでさんざん書いている通りだ。

難しい操作・複雑な操作を自動化する

また、ミスが発生してから対処するのではなく、そもそもミスを犯しにくいようにしようという形のシステム化・自動化もある。

たとえば、垂直着陸や垂直離着陸が可能な飛行機の操縦操作がそれだ。もともと飛行機というのは両手両脚をフルに使って操縦するものなのに、垂直着陸や垂直離着陸が可能な飛行機になると、さらに扱わなければならない操作系が増える。

たとえばハリアー戦闘機の場合、垂直離着陸のためにエンジンの排気ノズルの向きを変える操作が必要になるから、そのためのレバーがついている。したがって、右手は操縦桿でピッチ(機首の上げ下げ)とロール(左右の傾き)、両脚は方向舵ペダルでヨー(左右の向き)、左手はスロットルレバーでエンジン推力を加減するのに加えて、排気ノズルの角度調整もやらないといけない。しかも、他の操縦操作との調和をとりながらだ。

特に難しいのは、エンジン推力を下向きにして機体を支える状態(垂直離着陸時はこれ)と、普通に前進して主翼の揚力で機体を支える状態の間を行き来する、いわゆる遷移の場面だろう。たとえば着陸の場合、徐々に速度を落としながら、排気ノズルを下に向けて機体を支えていかないといけない。

遷移の際には速度を落とすが、速度を落としすぎると失速する。おまけに、速度を落とすにはエンジン推力を絞るが、ノズルを下向きに切り替えてエンジン推力で機体を支える段になると、今度は全開にしないと機体を支えられない。そんなややこしい操縦操作をミスなくやるのは大変である。

その点、最近のF-35BやV-22といった機体は自動化が進んでいるから、それだけ遷移飛行などの場面における操縦操作は楽になっている。つまり、操作ミスに起因する事故が起きにくくなるということだ。

ただし、操縦操作は楽になったが、たとえば乱気流やダウンバーストなど、周囲の気流から影響を受けることに変わりはない。すべて機械任せにして大船に乗った気でいればよいというわけではないから、やはり訓練と熟練は必要である。

また、飛行制御コンピュータが正常に機能するかどうかは、機体の姿勢や速度に関する情報を正確に得られるかどうかにかかっている。そこでセンサーの配線をつなぎ間違えると、飛行制御コンピュータに間違った情報が入ることになり、結果として操縦操作を誤って墜落事故に至ることもある。機体が思った通りに動いてくれないわけだから、パイロットは焦るだろう。

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。