より遠く、より速く、より安全に
THE MAGAZINE DEVOTED TO NICKEL AND ITS APPLICATIONS
|
|
EXTENSIVE RENNOVATIONS are being made at major airports around the world to accommodate the new Airbus
A380 aircraft.
|
|
THE MAIDEN FLIGHT of the A380 in 2005 was a triumph of years of engineering work that relied heavily on
nickel alloys to succeed.
|
|
THE GP72000 ENGINE, developed by Engine Alliance, has lower fuel burn emissions and far less noise than
other aircraft engines. These improvements are designed to meet tougher noise restrictions at European
airports.
|
|
NICKEL ALLOYS enable engineers to lower engine weights, even as they develop more thrust at higher
operating temperatures.
|
|
ADVANCED NICKEL ALLOYS enable the disks inside the GP72000 to operate for long periods of time at
temperatures 38 °C hotter than the previous generation of disk alloys.
|
|
飛行機旅行をよりきれいで、より静かで、より燃料効率をよくすること
By Carroll McCormick
Nickel Magazine, May 2006 -- 毎年、ニッケルはおよそ20億人と3400万トンの貨物が飛行機で飛び立つことを可能にしています。
アルミニウムは、その低い密度のため、航空機と通常関連づけられています。しかしながら、ニッケルのいくつかの合金は耐熱性と耐食性が良く、又その他のニッケル合金は数百度も変化する温度範囲で膨張収縮がゼロであるようなユニークなニッケル合金の性質に、航空機産業は非常に依存しています。それは航空機がより大きくなりつつあるからであり、そして、航空宇宙の技術者は機体重量、エンジン騒音と排ガスを減らすよう努めているからです。
現代の航空機産業に対するニッケルの重要な貢献の例として、現在まで建造された最大の旅客機であるエアバスA380を考えてください。歴史は2005年4月27日に作られました。そのとき、巨大なA380はフランスのトゥールーズからのその4時間の初めてのフライトを開始しました。航空機はフランスの協同出資会社エアバスS.A.S.によって製造されます。そして、その出資比率はEuropean Aeronautic Defense & Space Company社によって所有される80%とBAE Systemsによる20%です。
その標準の乗客構成では、A380は555の座席を持ち、離陸時に560トンの重さで、音速の85%（マッハ0.85）で15,000キロメートルを飛ぶことができます。それでも、これらの記録的な数字にもかかわらず、A380は 他のどの旅客機よりも座席当り12%少ない燃料で、即ち、100乗客・キロメートルにつき3リットル以下で飛ぶ。
今日、急上昇する燃料価格は、一般に商業的な航空と国際的な輸送に対する一つの最も大きな脅威をもたらしています。2005年には世界全体で1200億ユーロのコストで、2兆800億リットルのジェット燃料が燃焼されましたが、これは2003年に報告されたコストの倍以上になっている。
機体空気力学を改善することのほかに、燃料消費を減らす2つの方法があります。それは より軽い航空機を作製することと、より効率的なエンジンをつくることです。航空機が100キログラムを運ぶのに毎時およそ3キログラムの燃料を必要とするので、減量が重要となります。
A380の設計者は、樹脂を含浸させたカーボン繊維布の層でできている軽量複合材料（軽量スポーツ用品の製造に用いられるものと同じ材料）を用いて、重さを最小にしました。 A380の総機体重量のおよそ23%は、中心の翼ボックス（2つの翼付け根の間の胴体の概略箱形の部分）、後部の圧力隔壁、翼と尾翼リブ、後縁と着陸装置ドアを含む複合材料から成る。複合材料部品は、25%もエアバスの重量目標を改善しました。
部品に正確な形を与えるために加工されたニッケル合金型の上に含浸カーボン繊維布を層状に重ねて複合材料部品は製造される。それから型とエポキシのような樹脂を含浸させた部分はオーブンの中に入れられ、 375～425°Cの範囲の温度まで加熱することによって硬化される。
Invarとして知られているこの合金は、36%のニッケルを含んで、複合部品の作成にとって不可欠である特定の性質を持っている。即ちゼロに近い熱膨張係数を有し、それは、加熱される時に膨張しないし、冷却される時にも収縮しない ことを意味する。この高い安定性の結果として、複合材料部品は、ごく僅少のミリメータである必要公差内で製造することができる。
より少ない重さはより少ない燃料消費を意味する。そして、それはまた、航空機がより多くの貨物と乗客を輸送することができることを意味する。我々の空は広大です。しかし、多くの空港の能力は滑走路がより多くの航空機をこれ以上受け入れることができない点まで達し、余裕がない。ゲートスペースはしばしば不足しているために奪い合いである。そして、若干の空港には航空会社が飛行便数を彼らのスケジュールに加えることを不可能にするスロット規制がある。この非常に難しい問題の 1つの解決法は、より多くの乗客をより少ない航空機に乗せることです。
「滑走路の容量は、最終的に空港能力を決定します。」と、国際航空運送協会の空港発展のアシスタントディレクターであるロバート・ホーンブローアーが言います。「 A380が厳しい滑走路制限のある空港での乗客処理量を増やすと期待される。」
2006年2月までに、エアバスは旅客機と貨物機の両方を含めて159機のA380に対する注文を受けました。ドバイに本部を置く航空会社であるEmiratesはドバイからニューヨーク、ヨーロッパ及びオーストラリアまでの主要幹線ルートで主に使われる45機を発注した。
「A380が大きな乗客能力をもった航空機であるので、我々はスロット規制があるルートでそれを使います。」と、Emiratesの代表が言う。「目下の情勢では、Emiratesは増便が認可されれば、より多くの毎日のサービスが提供できる非常に多くの都市で業務をしています。もし増便の認可が得られないならば、そのルートでA380を使って、より大きな輸送能力を提供します。」
シンガポール航空はA380を使う最初の航空会社です。その最初の飛行は2006年の後半の予定です。ヨーロッパの顧客であるエール・フランス、ルフトハンザとヴァージン・アトランティック航空は合計31機のA380を注文する。すでに世界の60以上の空港は その航空機を受け入れるために改善をしました。そして、２～３年のうちに、国際的な旅行者はA380を普通に見られるでしょう。
進化は続く
ニッケル合金は1930年代以降 航空機エンジンの性能を進歩させ、新しいエンジンの極めて高い温度と圧力に耐えることができる新しい合金が開発されました。
この過程が、今日、A380のために開発されたエンジンに続いていきます。例えば、エンジン同盟によって開発されたGP72000は、他の航空機より燃料燃焼ガス放出はより少なく、騒音ははるかに少ない。これらの改善は、ヨーロッパの空港でより厳しい騒音規制を満たすように設計されています。
ニッケル合金はより大きな推力とより高い運転温度のエンジンを開発する時でさえ、より軽いエンジン重量を可能にします。エンジン同盟は、Rene 104のような進歩したニッケル-ベースの合金を使います。「この進歩した合金は、ディスクを長時間 前世代ディスク合金より38°C高い温度で動作出来ます。」と、GE AviationのGP7200エンジンの材料アプリケーション工学チームのリーダーであるケン・ベーン が言います。「704°C以上までの温度能力のこの改善は、著しく効率的なエンジンサイクルを可能にして、燃料コストを改善しました。」
Carroll McCormick is a Montreal-based freelance writer.
PHOTOS:
Mary Anne Greczyn |
