航空機のどこに油圧が使われているの？

航空機のどこに油圧が使われているの？

●油圧装置の用途

　油圧装置は生産機械（工作機械，プレス機械，射出成型機等），移動機械（自動車，船舶，航空機等），建設機械，アミューズメント装置等様々な場面で活躍しています。皆さんの愛車にもブレーキ，ステアリング，変速装置に油圧装置が使われています。また、遊園地のジェットコースターや動く恐竜にも油圧装置が使われています。でも縁の下の力持ちなので、実際に皆さんが目にすることはないですね。

●航空機の油圧装置

　航空機では操縦装置，高揚力装置，脚装置，ブレーキ装置等に油圧装置が使われています。図1および図2を参照してください。

　操縦装置は航空機を上昇下降させたり、左右へ旋回させたりするときに使います。航空機を思うように操るために必要な装置です。航空機に乗って主翼の後縁（主翼の後方の縁）が見える座席に座ったとき、主翼構造とは別になったいくつかの板がパタパタ動くのを見た人も多いと思います。あれが操縦装置の一部です。動かしているのは油圧です。

　航空機は同じ燃料で、できるだけ多くの乗客・貨物を早く遠くまで運びたいわけですから、飛ぶための装置はできるだけ小型で軽量なほうがいいわけです。そこで、小型で大きな力を発生できる油圧装置が使われています。

　高揚力装置は、やはり、主翼の後縁にある大きな板で、航空機の速度を下げたときに揚力を増加させる目的で、主翼の面積を大きくします。航空機が離陸するとき、また着陸するときに、主翼の後ろに大きくせり出しているのを見た人も多いと思います。航空機の速度が速くなると、大きな主翼は邪魔なので主翼の中に引き込まれます。

　脚装置は、脚を出したり入れたりするときに使います。航空機は上空を飛んでいるときには、空気抵抗が大きくなるだけで、脚は邪魔者ですが、地上に降りてくると脚はなくてはならないものです。したがって、地上に降りたときは脚を航空機から出し、上空を飛ぶときは胴体の中にしまっておきます。

　ブレーキは脚のタイヤに自動車と同じディスク・ブレーキを持っています。また、操縦装置の一部の板を立てて空気抵抗でブレーキをかけます。

　こうしてみると、航空機の油圧装置が壊れると、操縦できないし、着陸しようにも脚が出ない、地上に降りてもブレーキがきかないという恐ろしいことになってしまいます。したがって、皆さんを怖い目に合わさないように、油圧装置に使われる装備品は、安全性，信頼性に十分配慮した設計，製造，確認試験を行っています。また、最悪飛行中にある装備品が故障しても、別の装備品が代役を引き受ける、いわゆる冗長性をもたせていますので、安心して航空機に乗ることができます。

　　　


図1　B747-400操縦装置	図2　B747-400脚装置
出典：真弓弘，航空機油圧システムの概要，パワーデザイン，第29巻，第6号，pp.10－20，日刊工業新聞社

●ジャンボ機の油圧装置

　図3はB747-400の油圧装置です。

　油圧システムが四つもあるのは一部が壊れてもちゃんと飛行できるように配慮しているからです。

　ポンプは10台もあります。常に動いているエンジン駆動ポンプと、必要なときだけ動く空気圧駆動や交流電動機駆動のポンプがあります。

　例えば左内側補助翼はNo.1エンジン駆動油圧ポンプとNo.3エンジン駆動油圧ポンプの 2台の油圧ポンプから油の供給を受けていますね。これは1台のポンプが故障しても問題がないようにしているのです。昇降舵自体も左右それぞれ内側，外側に分かれています。このように分けることで一方に故障があっても他方が動いていれば問題がないようになっています。

図3　B747-400油圧装置

●航空機の操縦原理

　図4は航空機の操縦の原理を示しています。

　上の図はパイロットが操縦桿を前後に倒した場合です。このとき操縦桿の動きは昇降舵（elevator）という水平尾翼の後方にある板（舵面という）に伝達されます。操縦桿を前に押すと昇降舵が下に動き航空機は機首を下げます。逆に操縦桿を手前に引くと昇降舵は上に動き機首が上がります。

　操縦桿を左右に傾けるとその動きが主翼後方の補助翼（aileron）に伝達されます。操縦桿を右に傾けると、右補助翼が上に動き、左補助翼が下に動き、航空機は右に傾きます。操縦桿を左に傾けると、右補助翼が下に動き、左補助翼が上に動き、航空機は左に傾きます。

　ペダルを操作するとその動きが垂直尾翼の後方にある方向舵（rudder）に伝達されます。右ペダルを押すと方向舵は右に動き機首を右に向けます。左ペダルを押すと方向舵は左に動き機首を左に向けます。

　このように航空機は舵面を油圧装置によって動かして自由に飛行しているのです。

図4　操縦原理

出典：木村秀政ほか，航空機と設計技術，大河出版

●燃えにくい油？

　油圧装置の欠点として漏れと燃えることをあげました。

　多くのお客様を運ぶ航空機で、油が漏れて火災になったら大変です。そこで、中・大型の航空機では難燃性といって燃えにくい油を使っています。引火点が160℃位の特殊な油を使っています。

　じゃあ、漏れても燃えない、例えば水を使ったらどうでしょう。油圧装置と同等の性能で水が使えれば火災が防止でき、環境にもやさしい装置になります。

　しかし、水は粘性が小さく相対的に動く金属部品間の小さな隙間をうまく潤滑することができません。また、金属が腐食してしまいます。さらに、0℃で凍りますし、100℃で沸騰しますので、航空機のような広い温度範囲では使用できないのです。航空機の油圧装置は－54℃から135℃の範囲で働くことが必要なのです。

　しかし、航空機以外の装置では、材料として腐食に強いプラスチックやセラミックスを使うことで、油の代わりに水を使った装置もぼちぼち出てきているようです。