東 海 大 学 工 学 部 航 空 宇 宙 学 科 航 空 操 縦 学 専 攻 2015 年 度 卒 業 研 究 論 文 航 空 機 の 歴 史 的 考 察 と 未 来 予 測 2015 年 2 月 2BEO1107 玉 田 凌 太 利 根 川 豊 教 授
目 次 はじめに... - 1 - 第 一 章 航 空 機 の 発 明... - 3-1.1 空 への 憧 れと 需 要... - 3-1.2 航 空 機 発 明 の 父 ライト 兄 弟... - 7-1.3 需 要 の 多 様 化 に 伴 う 航 空 機 の 発 展... - 13-1.4 黎 明 期 における 航 空... - 16 - 第 二 章 現 代 の 航 空 機... - 20-2.1 現 代 の 航 空 機... - 20-2.2 現 代 の 旅 客 機 需 要... - 23-2.3 航 空 機 が 現 在 に 与 えた 影 響... - 25-2.4 現 在 のパイロット... - 28 - 第 三 章 パイロットの 危 機... - 31-3.1 止 まらない 自 動 化... - 31-3.2 変 わりゆくコックピット... - 33-3.3 現 代 版 アクシデント... - 35-3.4 コックピットがなくなる 日... - 38 -
第 四 章 結 論 技 術 と 人 間 ~ 未 来 を 予 測 する~. - 40 - 謝 辞... - 43 - 参 考 文 献... - 44 -
はじめに 1903 年 12 月 17 日 アメリカ ノースカロライナ 州 キティーホーク 近 郊 のキ ルデビルヒルで オハイオ 州 出 身 の 自 転 車 屋 を 営 む ウィルバー ライト オ ーヴィル ライトの 兄 弟 により この 世 に 飛 行 機 が 生 まれた 人 類 が 文 明 を 築 いてから 久 しく 抱 き 続 けていた 空 を 飛 ぶという 憧 れに この 日 まで 多 くの 学 者 が 挑 み そして 多 くの 失 敗 を 繰 り 返 してきた この 日 は 人 類 が 長 年 憧 れ 続 けて きた 空 へと 羽 ばたいた 日 である 航 空 機 の 発 明 から 現 在 までの 110 年 足 らずで 航 空 機 は 目 覚 ましい 発 展 を 遂 げた 発 明 当 時 は 命 がけで 臨 んだ 飛 行 も 今 では 小 さな 子 供 やお 年 寄 りでも 簡 単 に 安 全 で 快 適 な 空 の 旅 を 楽 しむことができるようになった かつては 何 週 間 もかけて 横 断 していた 大 陸 や 海 洋 も ほんの 数 時 間 で 横 断 できるようになっ た パイロット 1 人 がやっと 浮 き 上 がれるほどだったかつての 航 空 機 は 800 名 もの 乗 客 を 楽 々と 大 空 へと 持 ち 上 げている このような 目 覚 ましい 発 展 を 当 時 のライト 兄 弟 は 果 たして 予 想 していただろうか 航 空 機 が 発 展 を 遂 げていく 中 で パイロットという 職 業 が 生 まれ 私 たちは その 職 業 を 自 身 のライフワークにしようとしている しかしかつての 飛 行 機 乗 りといわれていた 時 代 と 現 在 のパイロットでは その 意 味 合 いに 違 いがあるの ではないか 本 論 文 では 以 上 の 観 点 から なぜ 航 空 機 が 発 明 されたのか 航 空 機 がこのよ うな 急 速 な 発 展 を 遂 げたのはなぜか その 背 景 には 何 があるのかをまず 調 べ まとめた その 上 で これから 未 来 の 航 空 機 はどのように 発 展 していくのか かつての 飛 行 機 乗 りが 現 在 のパイロットへ 大 きく 変 化 したように 未 来 ではパ イロットの 在 り 方 にどのような 変 化 がもたらされ パイロットや 航 空 機 はどの ように 変 わっていくべきかを 研 究 考 察 し 4 章 からなる 論 文 にまとめた 第 一 章 では 航 空 機 が 発 明 される 経 緯 を 調 査 しまとめた 特 に 航 空 機 発 明 の 父 であるライト 兄 弟 について 文 献 等 を 用 いて 詳 しく 研 究 し 何 故 兄 弟 が 航 空 機 を 発 明 することが 出 来 たのかをまとめた また 航 空 機 発 明 から 第 一 次 大 戦 終 結 までのいわゆる 航 空 機 黎 明 期 における 航 空 機 の 特 徴 を 調 査 し その 発 展 につ いて 研 究 した 第 二 章 では 現 代 における 航 空 機 を 調 査 した 第 二 次 大 戦 後 期 に 航 空 機 に 導 入 されたジェットエンジンにより 航 空 機 の 性 能 は 格 段 に 向 上 したが 航 空 機 の 高 速 化 に 伴 い 様 々な 最 先 端 技 術 が 発 明 され 航 空 機 に 採 用 された この 航 空 機 に 採 用 された 当 時 の 最 先 端 技 術 についても 第 二 章 でまとめた 第 三 章 では 航 空 機 が 電 子 化 され コンピュータが 進 出 してきたことによっ - 1 -
て 生 じた 新 たな 問 題 について 研 究 考 察 した 現 代 の 航 空 機 ではその 制 御 のほ とんどはコンピュータに 頼 っている このことが 黎 明 期 におけるパイロットと 現 代 のパイロットの 在 り 方 を 決 定 的 に 異 なるものへと 変 化 させた 第 四 章 では 第 三 章 で 言 及 した 問 題 点 に 対 する 解 決 案 を 考 察 し 記 述 した 現 在 の 航 空 機 はコンピュータに 頼 る 部 分 が 多 く 人 間 のパイロットのスキル 低 下 が 問 題 となっている その 原 因 は コンピュータの 特 性 にあると 結 論 付 けた このコンピュータの 特 性 を 人 間 がよく 理 解 し またコンピュータ 自 身 が 変 化 で きるところは 変 化 させ 双 方 の 歩 み 寄 りによりともに 安 全 運 航 を 保 つことが 必 要 不 可 欠 であると 結 論 付 けた - 2 -
第 一 章 航 空 機 の 発 明 1.1 空 への 憧 れと 需 要 航 空 機 がこの 世 に 生 まれてまだ 110 年 余 りだが 人 類 が 空 を 飛 ぶことにあこ がれを 抱 いたのは 意 外 に 歴 史 深 い アウルス ゲッリウスの 著 書 によれば 紀 元 前 4 世 紀 には 古 代 ギリシアの 学 者 アルキタスが 蒸 気 ジェットと 思 われる 推 進 装 置 を 用 いた 鳥 を 模 した 飛 行 体 で 飛 行 を 試 みたとされる 記 録 が 残 っている 3 世 紀 ごろには 中 国 の 諸 葛 孔 明 が 平 陽 で 司 馬 仲 達 の 軍 に 包 囲 された 際 紙 を 貼 った 大 型 の 籠 天 灯 を 制 作 し 仲 間 に 救 援 を 要 請 した これは 現 在 の 熱 気 球 の 原 理 を 利 用 したものであった また 1490 年 ごろには レオナルド ダ ヴィンチが 現 在 のヘリコプターの ようなスケッチを 残 している このスケッチの 周 りには 太 い 針 金 で 縁 取 られ た 半 径 約 5mの 布 製 のらせん 型 のプロペラを 軸 に 取 り 付 ける 軸 はうすい 鉄 板 で 作 り 強 くねじ 曲 げると 元 にもどろうとする 力 でプロペラは 回 る という メモがあり これをダヴィンチは 空 圧 ネジ と 名 付 け 回 転 するプロペラに よって 上 昇 するというアイデアを 初 めて 記 した 写 真 1.1.1 レオナルド ダ ヴィンチのメモ 1-3 -
しかし 当 時 は 材 料 に 木 材 や 布 しか 利 用 することができず 軽 くて 丈 夫 な 機 体 を 制 作 することができなかったため 実 際 に 飛 ぶことはかなわなかった 現 在 の 航 空 機 といえば 素 材 はさまざまであるが 金 属 の 機 体 に 大 きな 固 定 翼 があり エンジンによって 推 力 を 得 ることで 揚 力 を 発 生 させるものが 一 般 的 である しかし その 概 念 が 登 場 するのはこの 時 代 よりももう 少 し 先 である 現 在 の 航 空 機 という 概 念 が 生 まれる 以 前 1670 年 イタリアのイエズス 会 士 フラ ンチェスコ ラナ デ テルツィは 著 書 である"Prodomo ovvero saggio di alcune invenzioni nuove premesso all'arte maestra"( 草 案 段 階 にある 幾 つかの 新 発 明 に 関 す る 問 題 または 小 論 )で 真 空 飛 行 船 の 可 能 性 を 提 唱 した これは 世 界 で 初 めて 軽 飛 行 機 の 概 念 を 示 したものである 以 後 航 空 機 といえば 空 気 よりも 軽 い 気 球 や 飛 行 船 などの 軽 飛 行 機 の 開 発 が 中 心 となり 開 発 されていった では 現 在 一 般 的 に 認 識 されている 航 空 機 という 概 念 はいつ 生 まれたのだろうか それは 1799 年 にイギリスの 工 学 者 で 航 空 学 の 父 と 称 されるジョージ ケイリーによっても たらされた 彼 は 固 定 翼 の 着 想 を 提 唱 動 力 飛 行 実 現 の 半 世 紀 以 上 前 から 航 空 の 研 究 を 行 い 空 気 中 を 運 動 する 物 体 に 働 く 抗 力 と その 速 度 および 迎 角 を 研 究 能 率 的 な 翼 系 を 作 り 出 し 航 空 機 に 働 く 4 つの 力 ( 推 力 揚 力 効 力 重 力 ) を 認 識 するに 至 った この 研 究 により ジョーゾ ケイリーは 1853 年 に 単 葉 の 有 人 グライダーの 製 作 に 成 功 し 100 メートルほど 飛 行 に 成 功 した このグラ イダーの 開 発 に 成 功 したことにより これまでの 軽 飛 行 機 を 中 心 とした 開 発 か ら 固 定 翼 を 持 った 空 気 よりも 重 い 航 空 機 を 中 心 とした 開 発 にシフトしてい った 現 在 の 飛 行 機 のように 推 進 装 置 や 着 陸 装 置 を 取 り 入 れたものを 初 めて 発 明 したのは イギリスの 発 明 家 ウィリアム ヘンソンである 彼 が 1840 年 代 に 構 想 した 空 中 蒸 気 車 は 固 定 翼 推 進 装 置 降 着 装 置 尾 翼 など 現 在 の 飛 行 機 の 形 に 近 いものであった 彼 は 1842 年 頃 には 旅 客 輸 送 用 の 大 型 単 葉 機 を 設 計 し た これらの 飛 行 機 を 建 造 するための 資 金 調 達 を 目 的 にイングランドで 空 中 輸 送 会 社 (Aerial Transit Company)を 設 立 した しかし 1844 年 ごろから 1847 年 ご ろにかけて 翼 幅 20 フィートの 大 型 模 型 を 飛 ばそうと 試 みたが 失 敗 ついにはフ ルサイズの 空 中 蒸 気 車 を 作 るには 至 らなかった この 空 中 輸 送 会 社 はその 後 1848 年 ごろに 解 散 した 固 定 翼 機 に 動 力 を 組 み 込 むという 発 想 を 得 たのは 彼 が 最 初 であり また 空 中 輸 送 会 社 を 設 立 するなど 旅 客 運 送 を 目 的 としていた 点 も 興 味 深 い 点 である 大 型 の 模 型 は 失 敗 に 終 わったが 空 中 蒸 気 車 の 小 型 の 模 型 は 蒸 気 機 関 で 推 進 し 実 際 に 浮 遊 することにも 成 功 していたことから 彼 以 降 の 航 空 機 の 発 明 に 影 響 を 与 えたことは 間 違 いないであろう - 4 -
写 真 1.1.2 ウィリアム ヘンソンの 空 中 輸 送 会 社 に 使 われた 広 告 ウィリアム ヘンソン 以 降 研 究 者 や 発 明 家 の 間 では 動 力 飛 行 を 実 現 させよ うという 動 きができた その 中 で フランスの 技 術 者 である アンリ ジファ ールが 人 類 で 初 めての 動 力 飛 行 に 成 功 した 彼 が 発 明 したのは 蒸 気 機 関 で 動 くプロペラを 搭 載 した 葉 巻 型 のガス 気 球 で 1852 年 9 月 24 日 にパリとト ラップの 間 の 27 キロの 飛 行 に 成 功 した この 時 の 蒸 気 エンジンは 3 馬 力 であっ た 彼 が 動 力 飛 行 を 実 現 させたことにより 飛 行 船 による 旅 客 貨 物 の 運 送 が 一 般 に 知 られるようになった しかし 当 時 は 一 部 の 裕 福 な 人 間 や 技 術 者 や 研 究 者 が 搭 乗 することができただけで 一 般 の 人 々が 搭 乗 できるようになるの はもっと 後 の 話 であった - 5 -
写 真 1.1.3 アンリ ジファールの 葉 巻 型 ガス 気 球 アンリ ジファールが 人 類 初 の 動 力 飛 行 に 成 功 し ウィリアム ヘンソンに よって 固 定 翼 に 動 力 を 付 けるという 着 想 が 合 わさり 世 界 では 固 定 翼 機 やグ ライダーなどに 動 力 を 取 り 付 け 操 縦 可 能 にしようとする 動 きが 生 まれた 1860 年 代 ロシアのアレクサンドル モジャイスキーが 飛 行 機 械 製 造 計 画 書 を 立 案 し これがロシア 海 軍 最 高 機 密 のプロジェクトとして 国 家 予 算 が 組 まれた しかし 当 時 のロシアの 技 術 力 では 軽 量 かつ 小 型 の 推 進 装 置 を 制 作 するだけの 工 業 力 はなく 計 画 は 停 滞 1880 年 にロシア 政 府 は 正 式 にプロジェクトの 失 敗 を 宣 言 した 1902 年 ニュージーランドの 発 明 家 リチャード ピアースが 動 力 飛 行 を 試 みるも 操 縦 不 能 に 陥 り 失 敗 している 彼 の 飛 行 機 は けん 引 式 のプロ ペラやエルロンなどを 備 えており ライト 兄 弟 の 飛 行 機 に 比 べれば 現 代 の 航 空 機 により 近 い 設 計 だったが エンジンのパワー 不 足 により 機 体 を 制 御 するのに 十 分 な 速 度 を 得 られなかったことが 原 因 で 失 敗 した このように ライト 兄 弟 が 人 類 初 の 動 力 飛 行 を 成 功 させるまでには 多 くの 学 者 が 試 行 錯 誤 を 試 みていた 飛 行 船 や 気 球 などが 徐 々に 一 般 へと 広 まっていく 中 で 人 々は 空 を 飛 ぶことをより 身 近 に 感 じ 始 めていた 当 時 の 航 空 機 開 発 は 今 でいう 宇 宙 開 発 のように 民 衆 にとっても 夢 のある 魅 力 的 な 開 発 だったに 違 いない 実 際 に 1901 年 には 王 立 航 空 クラブが 設 立 されるなど 国 を 挙 げての 航 空 機 開 発 研 究 がおこなわれていた 研 究 者 たちは 研 究 費 の 捻 出 のためにスポ ンサーを 付 ける 必 要 があった そのために 各 地 では 航 空 ショーが 行 われ 一 部 の 貴 族 階 級 の 人 々のみでなく 一 般 大 衆 にも 徐 々に 航 空 機 が 認 識 されていった のがこの 時 代 である - 6 -
1.2 航 空 機 発 明 の 父 ライト 兄 弟 1869 年 にアメリカ 大 陸 横 断 鉄 道 が 開 通 1870 年 代 にはガソリンエンジンで 走 る 自 動 車 が 登 場 し 人 々の 移 動 が 活 発 になり 始 めていたころ 航 空 機 の 開 発 はまだまだ 発 展 途 上 にあった 当 時 の 空 を 飛 ぶということは 気 球 やそれの 派 生 である 飛 行 船 に 乗 り 空 を 自 由 に 飛 び 回 るというよりは 風 船 につかまって 浮 き 上 がることが 常 識 とされていた グライダーの 研 究 や 固 定 翼 動 力 飛 行 の 研 究 もなされていたが それもまだまだ 日 の 目 を 見 るには 時 間 がかかると 思 われ ていた その 時 ライト 兄 弟 も アメリカで 自 転 車 屋 を 営 みながら 航 空 機 の 研 究 を 続 けていた 兄 のウィルバー ライトはライト 家 の 三 男 で 1867 年 4 月 16 日 にインディ アナ 州 東 部 の 小 さな 村 で 生 まれた 弟 のオーヴィル ライトはライト 家 の 四 男 で 1871 年 8 月 19 日 にオハイオ 州 デイトンで 生 まれた 二 人 にはほかに 3 人 の 兄 妹 がいた 長 兄 のルクラン(1861 年 生 ) 次 兄 ローリン(1862 年 生 ) そして 妹 のキャサリン(1874 年 生 )である 彼 らは 牧 師 であるミルトン ライトの 子 と して 生 まれた 母 を 結 核 により 1888 年 に 亡 くしている 兄 弟 は 生 涯 の 大 部 分 を オハイオ 州 デイトンで 過 ごし 自 転 車 屋 を 営 みながらグライダーや 動 力 飛 行 の 研 究 に 没 頭 した 兄 弟 は 二 人 とも 生 涯 独 身 であった ライト 兄 弟 が 初 めての 飛 行 に 成 功 したのは 1903 年 12 月 17 日 であるが 成 功 の 地 キティーホークで 実 験 を 開 始 したのはその 3 年 前 の 1900 年 のことであ った まず 兄 弟 はそこでグライダー 実 験 を 行 った ノースカロライナ 州 キティ ーホークというところは 1900 年 当 時 非 常 に 辺 鄙 な 場 所 であり キティーホー クという 地 名 を 知 っている 人 すら 珍 しい 時 代 であったが それでもウィルバー は 気 象 台 に 問 い 合 わせ グライダーの 実 験 に 有 利 な 土 地 を 探 し 求 め このキ ティーホークにたどり 着 いたのである 二 人 が 制 作 したグライダーは 飛 行 機 と いうよりは 凧 に 近 く 実 際 に 両 翼 に 結 び 付 けられたロープを 地 上 から 引 っ 張 る 方 式 でテストされた この 実 験 によって 翼 に 働 く 揚 力 と 抗 力 を 計 測 することが できた ただこの 実 験 では 兄 弟 が 計 算 したよりも 少 ない 揚 力 しか 得 られるこ とができず 満 足 する 結 果 には 至 らなかった その 原 因 は 当 時 の 兄 弟 は 過 去 の 研 究 家 たちが 残 した 資 料 から 多 くを 学 んでおり その 実 績 に 疑 いを 持 たず 研 究 家 たちの 資 料 の 数 値 をそのままにグライダーを 設 計 していたからである 兄 弟 が 初 めてキティーホークでグライダー 実 験 を 行 ってから 一 年 後 1901 年 に 兄 弟 は 再 びキティーホークを 訪 れた この 年 のグライダーは 前 年 の 教 訓 を 生 かし リリエンタールのグライダーに 倣 ってキャンバーを 大 きくしていた 主 翼 前 方 に 位 置 する 水 平 安 定 板 には 角 度 を 変 えるための 操 縦 装 置 が 備 えられて おり ピッチのコントロールが 可 能 になった 実 験 飛 行 を 始 めるとすぐに 不 具 - 7 -
合 が 起 きた 機 首 が 必 要 以 上 に 激 しく 上 下 し 水 平 飛 行 が 保 てなかったのであ る 水 平 安 定 板 の 面 積 を 小 さくして 再 度 試 みたが この 不 具 合 は 解 決 できなか った やがて 兄 弟 がたどりついた 結 論 は キャンバーが 大 きすぎたことであっ た 前 年 の 十 分 な 揚 力 を 得 られなかった 反 省 を 生 かし 大 きくしたはずのキャ ンバーは 揚 力 を 増 やすことはせず 機 首 の 不 安 定 をもたらした しかし 兄 弟 が 参 考 にしていた 当 時 の 航 空 機 研 究 の 第 一 人 者 であるオットー リリエンタ ールの 資 料 にはそのことについて 何 の 記 述 もなく そこで 兄 弟 は 初 めて それ までの 研 究 家 たちの 残 した 資 料 に 疑 問 を 抱 いたのである その 後 兄 弟 は 同 じ グライダーのキャンバーを 小 さく 修 正 したところ 機 体 は 安 定 し 水 平 飛 行 を 行 うことができた 引 き 続 き 兄 弟 が 実 験 を 繰 り 返 すうち グライダーが 不 思 議 な 挙 動 を 見 せることに 気 が 付 いた ピッチコントロールは 水 平 安 定 板 で ロー ルコントロールはたわみ 翼 で 制 御 できるはずなのに 傾 いた 機 体 を 水 平 に 戻 そ うとすると 反 対 方 向 に 機 首 が 向 いてしまう つまりアドバースヨーが 発 生 す るのである この 実 験 から 兄 弟 は 垂 直 尾 翼 の 必 要 性 を 学 んだのである キティーホークから 戻 ったライト 兄 弟 は 自 分 たちのやろうとしていること の 重 大 さに 気 づかされることになった 当 時 発 表 されていたそれまでの 研 究 者 たちによる 資 料 の 通 りに 制 作 すれば 飛 ぶと 思 っていたグライダーが 飛 ばず 自 分 たちの 参 考 としていたものが 間 違 いである 可 能 性 に 気 づいてしまったからで ある その 時 普 通 の 人 ならば 実 験 をあきらめていただろう しかし この 兄 弟 は 実 験 をあきらめなかったのである 兄 弟 は 自 転 車 屋 の 傍 らに 風 洞 装 置 を 開 発 し 十 分 な 揚 力 を 得 られる 翼 型 を 追 求 していった 兄 弟 が 開 発 した 風 洞 装 置 は 約 40 センチ 40 センチ 150 センチくらいの 木 箱 の 両 端 を 開 けたものであ る ここに 整 流 された 空 気 を 送 り 込 み 簡 単 な 風 洞 とした この 風 洞 実 験 によ り 揚 力 係 数 や 抗 力 係 数 効 率 的 な 翼 型 などを 追 求 することが 可 能 となった この 風 洞 実 験 により 兄 弟 は 自 身 のグライダー 研 究 ひいては 有 人 動 力 飛 行 成 功 のカギとなるものを 発 見 する 式 (1) L ks 式 (2) D ks これらの 数 式 は 当 時 主 流 だった 揚 力 と 抗 力 の 公 式 である 上 記 式 (1)は 揚 力 を 求 める 公 式 式 (2)は 効 力 を 求 める 公 式 である L は 揚 力 k は 圧 力 係 数 S は 翼 面 積 V は 速 度 は 揚 力 係 数 は 抗 力 係 数 を 表 している 圧 力 係 数 とは 空 気 の 濃 さを 表 す 数 値 で 低 空 を 低 速 で 飛 ぶ 飛 行 機 は 値 が 一 定 である 兄 弟 が 1901 年 のグライダー 実 験 で 十 分 に 揚 力 を 得 られなかった 原 因 が この 圧 力 係 数 と 揚 力 係 数 の 値 をそのまま 使 用 したことであった 当 時 圧 力 係 数 はイギリスの 技 - 8 -
術 者 である ジョン スミ トンの 提 唱 により 0.0054 という 値 が 一 般 的 であ ったが 1901 年 のグライダー 実 験 の 際 兄 弟 はこの 値 は 大 きすぎるとの 見 解 を 持 ち のちの 風 洞 実 験 により この 値 が 0.0033 であることを 割 り 出 した この 数 値 は 現 在 でも 十 分 に 通 用 するものである また 揚 力 係 数 については リリ エンタールのグライダーの 揚 力 係 数 の 値 をそのまま 自 身 のグライダーに 当 ては めたため 失 敗 した 揚 力 係 数 は 翼 の 形 により 変 化 するものであり それを 兄 弟 は 風 洞 実 験 により あらゆる 翼 の 形 の 揚 力 係 数 を 測 定 した 兄 弟 はこの 風 洞 実 験 で 揚 抗 比 の 大 きい 翼 型 を 追 求 していった そして この 実 験 から アスペク ト 比 が 大 きいほど 揚 抗 比 も 大 きくなることを 発 見 した 図 1.2.1 ライト 兄 弟 が 作 成 したグライダーの 変 遷 2 上 記 図 1.2.1 は 兄 弟 が 制 作 したグライダーの 変 遷 を 表 している 兄 弟 が 風 洞 実 験 を 行 った 1901 年 の 結 果 から 1902 年 のグライダーではその 翼 の 形 が 大 きく 変 わっていることが 見 て 取 れる 翼 型 が 大 きく 飛 躍 したことにより 1902 年 に キティーホークで 行 われた 実 験 では 大 きな 成 果 を 得 ることができた この 年 の 実 験 では グライダーは 十 分 な 揚 力 を 発 揮 し 兄 弟 の 計 算 が 正 しいことを 証 明 した しかし 垂 直 尾 翼 を 追 加 したにもかかわらず 空 中 でたわみ 翼 と 昇 降 舵 のみを 用 いて 姿 勢 を 制 御 することは 大 変 な 困 難 を 極 めた そこで この 垂 直 尾 翼 を 左 右 に 振 ることで 姿 勢 制 御 を 助 けられないかと 兄 弟 は 考 案 した これ がラダーの 登 場 である すぐに 兄 弟 はグライダーを 改 良 し 再 び 滑 空 実 験 を 行 った 結 果 は 良 好 グライダーはパイロットの 操 作 により 3 軸 による 完 全 な 機 体 コントロールを 実 現 多 少 の 横 風 を 受 けても 姿 勢 を 立 て 直 し 旋 回 もこなし た 10 月 23 日 兄 ウィルバーの 操 縦 により 滞 空 時 間 26 秒 距 離 にして 189.7 メートルの 滑 空 を 記 録 した この 時 点 で 兄 弟 は 世 界 の 頂 点 に 立 った そしてついに 1903 年 12 月 17 日 兄 弟 は 世 界 初 の 友 人 動 力 飛 行 に 成 功 した - 9 -
表 1.2.2 ライトフライヤー 号 緒 元 表 ライトフライヤー 号 緒 元 全 長 6.4m 全 幅 12.3m 全 高 2.7m 翼 面 積 47.4m2 空 虚 重 量 274lb 最 大 離 陸 重 量 745lb 推 力 水 冷 直 列 4 気 筒 ガソリンエンジン 12 馬 力 最 高 高 度 30ft 最 高 速 度 26kt 上 図 は 兄 弟 が 作 成 し 飛 行 に 成 功 したフライヤー 号 の 緒 元 表 である 機 体 は エンジン 以 外 のほとんどが 木 と 布 で ワイヤーを 張 り 巡 らせることにより 強 度 を 補 っていた 主 翼 昇 降 舵 そして 方 向 舵 はそれぞれ 2 枚 ずつあり ワイヤ ーでコントロールしていた 操 縦 者 は 機 体 中 央 にうつぶせに 寝 そべり 右 手 で 昇 降 舵 を クレイドルと 呼 ばれる 装 置 に 腰 を 乗 せてたわみ 翼 とラダーを 操 作 し た 寝 そべったパイロットの 右 側 には 水 冷 直 列 4 気 筒 12 馬 力 のエンジンが 搭 載 され その 上 部 にはラジエーター 及 び 1.5 リットルのガソリンタンクが 装 備 されていた このエンジンから 左 右 2 つのプロペラへチェーンによって 動 力 が 伝 達 された このプロペラは 木 製 で 左 右 逆 に 回 転 した 回 転 直 径 は 約 2 メ ートルである 主 翼 は 木 製 のリブを 綿 モスという 布 で 覆 い スプルース(トウヒ 材 )の 支 柱 によって 支 えた 写 真 1.2.3 フライヤー 号 のコックピットにあたる 部 分 の 写 真 3-10 -
1903 年 12 月 17 日 この 日 キティーホークは 絶 好 の 北 風 が 吹 いており 試 験 飛 行 には 絶 好 の 条 件 だった 兄 弟 は テストパイロットをコイントスにより 決 定 していた この 日 はオーヴィルの 番 であった エンジンを 始 動 し 最 大 出 力 を 出 すために 着 火 のタイミングを 整 え ウィルバーの 介 添 えにより 滑 走 を 開 始 やがて 機 体 はウィルバーの 手 を 離 れ 空 中 に 浮 いた オーヴィルは 小 刻 みに 昇 降 舵 を 動 かし 暴 れる 機 体 をなんとかなだめようとしたが 12 秒 で 着 地 した 距 離 は 36.5 メートルであった 距 離 と 時 間 はわずかだが これが 人 類 初 の 動 力 飛 行 の 成 功 であった その 後 二 人 は 交 互 に 操 縦 を 交 代 しながら 試 験 飛 行 を 繰 り 返 し 計 4 回 の 飛 行 に 成 功 した 表 1.2.4 ライト 兄 弟 による 動 力 飛 行 記 録 ライト 兄 弟 による 動 力 飛 行 1 回 目 12 秒 36.5m 2 回 目 12 秒 53.3m 3 回 目 15 秒 60.9m 4 回 目 59 秒 259.6m ライト 兄 弟 は 動 力 飛 行 実 現 のため 飛 行 機 に 搭 載 するエンジンをも 自 分 たち で 設 計 し 製 作 した 兄 弟 が 製 作 したのは 先 に 述 べたように 12 馬 力 のガソリン エンジンであった 1903 年 には すでに 自 動 車 産 業 は 芽 生 えており 1870 年 代 には メルセデセス ベンツの 基 盤 を 築 いた カール ベンツが 2 ストロー クエンジンを 開 発 した またアメリカでは ライト 兄 弟 が 初 めてのフライトを 成 功 させる 半 年 前 に フォード モーターが 設 立 され それまでの 主 流 であっ た 蒸 気 機 関 に 比 べ ガソリンエンジンの 性 能 の 優 位 性 が 一 般 的 になっていた そのため 兄 弟 がガソリンエンジンを 選 択 したことはごく 自 然 なことであったと いえる 兄 弟 がエンジンを 自 主 製 作 した 背 景 には 当 時 自 動 車 会 社 に 飛 行 機 に 搭 載 する 軽 量 小 型 のエンジンを 製 作 するよう 問 い 合 わせても それを 受 注 し てくれる 自 動 車 会 社 がなかったことがあった 兄 弟 が 製 作 したエンジンは 重 量 73 キロと 軽 量 であった スロットルはなく 自 然 対 流 方 式 の 水 冷 システムを 採 用 するなど 軽 量 化 しつつも 確 実 な 推 力 をえ られるように 工 夫 がなされていた - 11 -
写 真 1.2.5 フライヤー 号 に 搭 載 されたエンジン 4 フライヤー 号 に 搭 載 されたエンジンはごく 単 純 な 構 造 をしていた キャブレタ ーは 採 用 せず 自 然 揮 発 方 式 を 採 用 し 少 しでも 使 用 する 部 品 を 削 減 し 軽 量 化 をはかっていたことがわかる 写 真 1.2.6 宙 に 浮 いたフライヤー 号 とそれを 見 守 るウィルバー 5-12 -
1.3 需 要 の 多 様 化 に 伴 う 航 空 機 の 発 展 現 在 までに 様 々な 発 明 が 偉 大 な 研 究 者 たちによってなされ 発 展 を 遂 げてき た 航 空 機 もその 例 外 でなく 特 に 航 空 機 は 急 速 な 発 展 を 遂 げた 発 明 の 一 つで ある その 一 つの 要 因 として 航 空 機 が 発 明 されてからすぐに 第 一 次 世 界 大 戦 が 勃 発 したことがある 第 一 次 世 界 大 戦 は 1914 年 から 1918 年 にかけて 起 きた 人 類 史 上 初 の 世 界 大 戦 である 1914 年 6 月 オーストリア=ハンガリー 帝 国 皇 位 継 承 者 フラン ツ フェルナンド 大 公 夫 妻 が 銃 撃 される サラエボ 事 件 を 契 機 に 戦 闘 が 開 始 した ヨーロッパが 主 な 戦 場 であったが 当 時 の 帝 国 主 義 により ヨーロッパ 各 国 は 世 界 中 に 植 民 地 を 持 っていたことから 戦 火 はその 植 民 地 にも 広 まり 世 界 中 の 国 々が 参 戦 することとなった 当 初 航 空 機 は 戦 場 を 上 空 から 観 測 する 偵 察 機 としての 役 割 を 担 っていた それまでの 偵 察 には 気 球 が 用 いられ 航 空 機 を 運 用 するには 安 全 性 などの 面 で 不 確 実 要 素 が 多 かったが 気 球 に 比 べてはるかに 移 動 速 度 が 速 く 広 範 囲 の 偵 察 を 行 える 航 空 機 は その 不 確 実 要 素 を 補 って 余 りある 戦 果 を 挙 げ その 有 用 性 はすぐに 知 れ 渡 ることとなった 当 時 の 偵 察 機 パイロットは 敵 の 偵 察 機 と 遭 遇 しても 同 じパイロット 同 士 仲 間 だという 意 識 があり 互 いに 手 を 振 った り ハンカチを 振 ったりしてあいさつを 交 わしていたが それはすぐに 銃 へと 置 き 換 わった 敵 の 偵 察 を 妨 害 するように 敵 の 航 空 機 に 銃 を 向 け やがてその 銃 は 機 関 銃 となり これが 戦 闘 機 の 誕 生 へとつながったのである また 敵 地 を 偵 察 したついでに 手 榴 弾 や 爆 弾 を 落 としてくることも 始 められ さらに 本 格 的 な 航 空 爆 弾 や 防 御 用 の 回 転 式 機 銃 などを 搭 載 するようになり これが 爆 撃 機 の 誕 生 となった 第 一 次 世 界 大 戦 初 期 は 偵 察 機 として 用 いられていた 航 空 機 が 次 第 にその 有 用 性 を 認 識 され 対 戦 後 期 には 激 しい 空 中 戦 が 行 われるよう になっていた 対 戦 で 初 めて 戦 闘 機 を 運 用 したのが フランス 空 軍 であった フランス 空 軍 の 第 23 飛 空 隊 に 所 属 していた 飛 行 士 である ローラン ギャロスの 発 案 により 固 定 機 関 銃 を 彼 の 機 体 であるモラーヌ ソルニエ L に 取 り 付 けた 彼 は 1915 年 3 月 にこの 機 体 で 戦 場 に 参 加 し 翌 4 月 には 敵 国 であるドイツの 航 空 機 を 3 機 撃 墜 する 戦 果 を 挙 げ 戦 闘 機 の 有 用 性 を 示 した しかし 彼 は 1915 年 4 月 18 日 ドイツの 前 線 後 方 に 不 時 着 すると 機 体 を 燃 やしてなくしてしまう 前 に 捕 虜 となってしまい この 戦 闘 機 の 技 術 がドイツにも 広 まってしまった - 13 -
写 真 1.3.1 不 時 着 後 ドイツマークを 塗 られたモラーヌ ソルニエ L その 後 ドイツでは 回 収 したモラーヌ ソルニエの 技 術 をもとに 機 銃 をプ ロペラ 回 転 面 内 から 射 撃 できる 機 銃 同 調 装 置 を 搭 載 した フォッカーE.III を 開 発 運 用 した 固 定 機 関 銃 が 航 空 機 に 搭 載 され その 命 中 精 度 や 運 用 の 確 実 性 が 認 知 されていくに 伴 い 航 空 機 は 徐 々に 戦 闘 の 主 役 へと 変 わっていき 空 中 戦 といわれるものが 始 まった 第 一 次 世 界 大 戦 では 航 空 機 の 戦 時 における 有 用 性 が 示 され 戦 闘 機 が 誕 生 し その 需 要 が 生 まれた 戦 闘 機 は 高 い 運 動 性 能 が 求 められた 高 い 運 動 性 能 があれば 敵 戦 闘 機 にも 有 利 に 立 ち 回 れることは 明 白 である そこで 各 国 はこぞって 戦 闘 機 開 発 を 始 めた エンジンをより 強 力 なものへ 改 良 し 機 体 構 造 も 軽 量 で 強 固 なものへ 改 良 していった 戦 闘 機 に 多 く 見 られるのが 単 発 エン ジンを 搭 載 したものである これは 整 備 性 をとったものと 考 えられる また 戦 闘 機 は 有 事 の 際 にすぐさま 飛 び 立 つことが 必 要 とされるため 単 発 であれば 双 発 やそれ 以 上 のエンジンを 持 つ 航 空 機 に 比 べて 離 陸 準 備 にかかる 時 間 も 短 縮 できるという 利 点 がある 以 上 のことから 戦 争 という 需 要 が 戦 闘 機 を 生 み 出 し また 戦 闘 機 の 改 良 に 大 きな 役 割 を 担 っていたのは 明 白 である - 14 -
第 一 次 世 界 大 戦 が 終 結 すると 戦 時 中 とは 違 う 需 要 が 生 まれた それが 大 量 輸 送 遠 距 離 輸 送 の 需 要 である 第 一 次 世 界 大 戦 の 終 結 に 伴 い 各 国 の 外 交 官 は 終 戦 処 理 のために 世 界 中 へ 移 動 しなければならなくなった さらに 彼 ら には 迅 速 な 対 応 が 求 められ それまでのように 陸 路 や 海 路 での 旅 では 間 に 合 わ なかった 陸 路 海 路 に 代 わって 必 要 とされたのが 空 路 である 当 時 の 航 空 機 ではまだ 長 距 離 の 連 続 飛 行 には 危 険 が 伴 ったが 汽 車 や 船 に 比 べれば 迅 速 に 移 動 することができた また 大 戦 終 結 に 伴 う 大 幅 な 軍 縮 により 軍 務 から 退 い た 飛 行 士 や 民 間 に 販 売 された 軍 用 機 などがあったことがきっかけとなり ヨ ーロッパでは 旅 客 や 貨 物 輸 送 が 盛 んになった 1919 年 2 月 5 日 には ベルリンとワイマールを 結 ぶ 世 界 初 の 定 期 航 空 便 が 誕 生 した また その 3 日 後 にはパリ ロンドン 間 で 世 界 初 の 国 際 線 が 登 場 した この 時 に 使 用 されていた 機 材 が 戦 時 中 に 爆 撃 機 として 活 躍 したファルマン F.60 ゴリアトである この 機 体 は 戦 時 中 により 多 くの 爆 薬 を 搭 載 するため に 胴 体 部 分 が 箱 型 となっており それを 改 良 し 旅 客 や 貨 物 を 搭 載 できるように した 写 真 1.3.2 旅 客 運 送 用 に 改 良 されたファルマン F60 ゴリアト 6 第 一 次 大 戦 末 期 に 登 場 した 爆 撃 機 は 大 戦 終 結 により 一 時 その 需 要 は 薄 くな りかけたが 終 戦 に 伴 う 処 理 により ヨーロッパのみならず 世 界 中 で 人 やモノ の 動 きが 国 境 や 大 陸 を 超 える 必 要 が 出 てきたことにより 需 要 が 復 活 発 展 し - 15 -
ていくこととなった 爆 撃 機 や 旅 客 機 に 求 められることは 戦 闘 機 のように 高 い 運 動 性 能 ではなく 積 載 量 と 航 続 距 離 である 一 度 にたくさんの 爆 薬 や 貨 物 旅 客 を 遠 くまで 運 ぶことができれば 有 利 であるということは 言 うまでもない 爆 撃 機 に 多 く 見 られる 発 展 の 特 徴 が 高 出 力 のエンジンを 多 数 搭 載 し 機 体 を 大 きくしていくことである そうすることで 多 くのものを 遠 くまで 一 度 に 運 ぶことを 実 現 させようとしていたのである 1.4 黎 明 期 における 航 空 世 界 で 初 めて 飛 行 機 を 操 縦 し 成 功 させたのは 言 うまでもなくライト 兄 弟 で ある 彼 らは 飛 行 機 を 発 明 した 優 れた 研 究 者 であると 同 時 に 優 れた 技 量 を 持 つ 操 縦 者 でもあった また 弟 のオーヴィルは 世 界 で 最 初 に 飛 行 機 事 故 を 起 こ した 人 物 でもある その 事 故 は 1908 年 9 月 バージニア 州 アーリントン 群 のフ ォート マイヤー 基 地 で デモフライト 中 に 墜 落 したというものだった この 事 故 で フライヤー 号 に 同 乗 していたトーマス セルフリッジ 中 尉 が 死 亡 し 彼 が 世 界 で 最 初 の 飛 行 機 事 故 の 犠 牲 者 となった 先 述 したようにフライヤー 号 は 非 常 に 繊 細 な 操 縦 系 統 を 持 っており 操 縦 者 の 技 量 がそのまま 飛 行 に 影 響 す る 特 性 を 持 っていた そういった 意 味 で 飛 行 機 が 発 明 された 当 初 のパイロッ トには 技 量 が 求 められていたと 考 える 加 えて 飛 行 機 が 発 明 されてからすぐ に 第 一 次 世 界 大 戦 が 勃 発 し 飛 行 機 が 主 に 戦 争 に 用 いられていたこともパイロ ットに 技 量 を 求 めることの 要 因 であったと 考 える 飛 行 機 が 発 明 された 当 時 飛 行 機 に 乗 るということは 冒 険 的 なことであり 危 険 を 伴 うことが 当 たり 前 とされていた というのも 地 上 では 蒸 気 機 関 車 や 自 動 車 水 上 では 蒸 気 船 など 大 きな 鉄 の 塊 が 動 き 回 る 中 当 時 の 飛 行 機 は 木 製 のフレームに 布 を 張 り 付 けるという 非 常 に 原 始 的 な 構 造 をしていたからであ る パイロットには 現 在 の 私 たちが 宇 宙 飛 行 士 に 向 けるような 憧 れのまなざ しが 当 時 の 人 々から 向 けられていた そのため 世 界 中 の 各 地 では 現 地 の 航 空 クラブによるデモフライトが 数 多 く 行 われ 人 々の 注 目 を 集 めていた 第 一 次 世 界 大 戦 により 多 くの 技 術 力 を 注 ぎ 込 まれた 航 空 機 は 大 戦 が 終 結 す るころにはその 信 頼 性 や 性 能 を 大 きく 飛 躍 させた 木 製 だった 機 体 には 金 属 が つかわれるようになり 機 体 の 大 型 化 も 進 んだ 大 戦 初 期 の 飛 行 機 は せいぜ い 70 ノット 前 後 の 速 度 を 出 すのが 精 いっぱいであったのに 対 し 大 戦 末 期 から 大 戦 終 結 後 には 120 ノットを 優 に 超 す 機 体 も 登 場 した 飛 行 機 の 量 産 体 制 も 整 い 多 くの 飛 行 機 が 生 産 された 多 くの 飛 行 機 が 生 産 されるということは 同 - 16 -
時 にそれだけパイロットの 数 も 増 えていったのである そして 大 戦 終 結 後 には それらの 飛 行 機 を 使 った 本 格 的 な 輸 送 が 始 まっていったのである 最 初 は 上 流 階 級 の 旅 行 や 郵 便 輸 送 外 交 官 や 政 府 関 係 者 の 終 戦 処 理 のための 移 動 手 段 とし て 使 われていた その 後 機 体 の 量 産 と 大 型 化 が 進 むことで それまでは 一 部 の 大 金 持 ちしか 乗 ることのできなかった 飛 行 機 での 旅 行 が 一 般 の 富 裕 層 に も 広 がるようになった 大 戦 終 結 後 の 1919 年 には 現 存 する 最 古 の 航 空 会 社 である KLM オランダ 航 空 が 設 立 された この KLM オランダ 航 空 は 1919 年 10 月 7 日 にアルベルト プレスマンが オランダ 政 府 や ウィルヘルミナ 女 王 の 援 助 を 得 て 設 立 した 当 時 航 空 会 社 の 数 は 現 在 に 比 べれば 圧 倒 的 に 少 なく 競 争 も 激 しいものではな かった 当 時 の 主 な 路 線 網 は ヨーロッパ 諸 国 とその 植 民 地 を 結 ぶ 路 線 が 多 く 旅 客 運 送 が 主 な 目 的 ではなく 貨 物 や 郵 便 の 輸 送 政 府 関 係 者 の 移 動 手 段 とし ての 側 面 が 大 きかった また 大 洋 を 渡 る 路 線 や 長 距 離 の 路 線 では 有 事 の 際 で も 着 水 することができる 飛 行 艇 が 多 かった 機 体 の 骨 組 みや 外 板 のすべてを アルミニウム 合 金 で 製 作 された 全 金 属 製 の 機 体 も 開 発 されたが 従 来 の 布 張 り の 機 体 を 持 つ 飛 行 機 も 多 く 残 っていた - 17 -
表 1.4.1 主 な 航 空 会 社 年 表 1910 1930 1950 1970 1990 2010 KLMオランダ 航 空 カンタス オーストラリア 航 空 フィン エアー ルフトハンザドイツ 航 空 ユナイテッド 航 空 イースタン 航 空 ノースウエスト 航 空 パンアメリカン 航 空 デルタ 航 空 アメリカン 航 空 エールフランス 航 空 コンチネンタル 航 空 フィリピン 航 空 ガルーダ インドネシア 航 空 日 本 航 空 全 日 本 空 輸 スイス 航 空 サウスウエスト 航 空 エミレーツ 航 空 大 韓 航 空 アシアナ 航 空 ライアンエアー 1919 1920 1921 1926 1926 1926 1926 1927 1929 1930 1933 1934 1941 1931 1949 1951 1952 1962 1967 1985 1988 1985 1991 1991 2010 2008 2008 2010 2002 上 のグラフは 主 な 航 空 会 社 の 設 立 年 と 倒 産 し 運 航 停 止 した 年 をまとめたグラ フである グラフからわかるように 第 一 次 大 戦 が 終 結 した 後 1920 年 代 に 多 くの 航 空 会 社 が 設 立 されていることがわかる これは 大 戦 終 結 に 伴 う 終 戦 処 理 や 各 国 間 での 郵 便 や 貨 物 人 の 輸 送 の 需 要 が 拡 大 したことと 大 戦 中 に 性 能 や 信 頼 性 確 実 性 を 大 きく 向 上 させた 飛 行 機 がその 需 要 を 満 たすことができ 飛 行 機 自 体 も 戦 争 の 終 わりによって 民 間 に 流 用 することができたという 背 景 が あると 考 える 第 二 次 世 界 大 戦 では 航 空 機 は 戦 闘 の 主 力 となった 各 国 では 制 空 権 を 巡 っ た 争 いが 繰 り 広 げられ 制 空 権 を 獲 得 した 国 が 戦 いを 有 利 に 進 めるとされて いる そのことが 各 国 での 航 空 機 開 発 にさらに 拍 車 をかけることとなった 1941 年 に 日 本 が 真 珠 湾 攻 撃 を 行 ったことによって 始 まった 太 平 洋 戦 争 でも 日 本 軍 は 6 隻 の 航 空 母 艦 から 出 撃 した 雷 撃 機 爆 撃 機 護 衛 戦 闘 機 による 活 躍 で ア メリカの 戦 艦 2 隻 が 沈 没 4 隻 が 大 破 するという 戦 果 を 挙 げ 海 上 での 航 空 有 利 - 18 -
が 示 された その 後 アメリカは 大 きな 生 産 力 により 多 数 の 航 空 機 を 投 入 太 平 洋 を 制 し 日 本 の 海 上 戦 力 を 壊 滅 させた 第 二 次 大 戦 終 結 間 際 に 実 用 化 されたジェットエンジンは 瞬 く 間 に 軍 用 機 に 採 用 され 航 空 機 は 音 速 を 超 える 飛 行 が 可 能 となった 航 空 機 が 音 速 を 超 える ようになり パイロットにはより 素 早 い 判 断 能 力 に 加 え 強 靭 な 肉 体 も 必 須 の ものとなった また 航 空 機 の 大 型 化 と 高 速 化 が 進 むことで 人 力 のみで 航 空 機 を 操 作 することが 不 可 能 となり 油 圧 アクチュエータを 介 して 機 体 を 操 縦 す る 方 式 が 一 般 的 となった - 19 -
第 二 章 現 代 の 航 空 機 2.1 現 代 の 航 空 機 航 空 機 は より 高 く より 速 く より 遠 くへと 開 発 を 進 められてきたが 1960 年 代 には 飛 行 速 度 高 度 航 続 距 離 ともに 頭 打 ちとなった ジェット 戦 闘 機 の 速 度 も 熱 の 問 題 などからマッハ 2 程 度 が 相 場 となり 旅 客 機 も 高 度 30000 フ ィート 付 近 が 一 番 効 率 的 な 運 用 ができる 高 度 であるとされた 航 続 距 離 も 地 球 の 裏 側 へ 到 達 できるほどの 航 続 性 能 を 持 つようになった 軍 事 の 分 野 では 冷 戦 の 終 結 により 大 国 間 での 全 面 戦 争 の 可 能 性 が 少 なくなったため 敵 国 上 空 まで 飛 行 し 爆 弾 やミサイルを 投 下 する 大 型 爆 撃 機 の 役 目 は 終 わり 新 たに 開 発 されることはなくなった 世 界 的 に 軍 縮 の 動 きが 広 がり 各 国 が 保 有 する 軍 用 機 の 数 も 減 少 傾 向 にある 軍 事 分 野 での 新 たな 課 題 は 敵 に 見 つからない ようにするためのステルス 性 の 向 上 と 軍 人 を 危 険 な 戦 地 に 赴 かせることなく 戦 果 を 挙 げることのできる 無 人 偵 察 機 や 無 人 戦 闘 機 の 開 発 となっていった 旅 客 機 の 分 野 では 長 距 離 を 飛 行 する 旅 客 機 では 更 なる 大 型 化 とワイドボデ ィー 化 がすすめられた また 比 較 的 短 距 離 の 移 動 にも 航 空 機 が 多 く 使 われる ようになり コミューター 機 と 呼 ばれるジャンルの 航 空 機 が 登 場 し 多 数 生 産 されるようになった 1970 年 にアメリカで 民 間 航 空 会 社 の 乗 り 入 れ 規 制 が 緩 和 されるなどの 影 響 により 航 空 会 社 間 の 競 争 は 一 層 激 しくなり かつて 名 門 と 呼 ばれた 航 空 会 社 が 倒 産 や 合 併 を 盛 んにおこなうようになった 従 来 はアルミニウム 合 金 が 主 流 であった 構 造 材 料 も 繊 維 強 化 プラスチック などの 複 合 材 料 がつかわれるようになった この 複 合 材 料 は 出 現 当 初 はあま り 強 度 を 要 求 されない それほど 安 全 性 に 深 刻 な 影 響 を 与 えない 部 分 に 使 われ 機 体 の 軽 量 化 に 使 われていたが 信 頼 性 が 確 保 されるにつれて 胴 体 や 主 翼 など の 重 要 な 構 造 部 分 にも 適 用 されるようになり 機 体 の 大 幅 な 軽 量 化 を 実 現 させ ている 操 縦 系 統 でも 大 きな 進 歩 があった 従 来 は 操 縦 桿 ケーブル 油 圧 アクチ ュエータ 動 翼 と 結 ばれていた 操 縦 系 統 が 操 縦 桿 コンピュータ 及 び 電 線 油 圧 アクチュエータ 動 翼 と 結 ばれる フライ バイ ワイヤ 方 式 が 確 立 され た 結 果 機 内 の 隅 々に 張 り 巡 らされていたケーブルや 高 圧 作 動 油 配 管 の 一 部 が 軽 量 かつシンプルな 電 線 に 置 き 換 えられ 機 体 の 軽 量 化 整 備 性 などが 向 上 された また 操 縦 系 統 にコンピュータを 組 み 込 むことが 可 能 となったこと で コンピュータによる 機 体 の 制 御 が 可 能 となり 人 の 操 縦 では 従 来 飛 行 不 可 能 な 不 安 定 な 航 空 機 も 飛 行 可 能 となった - 20 -
航 空 機 開 発 が 進 むにつれ 様 々な 航 空 機 メーカーが 登 場 し 多 くの 設 計 思 想 も 生 まれた ボーイング 社 では 人 間 を 信 頼 するが 間 違 った 場 合 はそれを 人 間 に 伝 えるという 設 計 思 想 を 持 ち 航 空 機 を 開 発 している ボーイングの 考 え では 自 動 操 縦 とは 本 来 簡 易 な 操 縦 操 作 を 自 動 化 するために 作 られた 装 置 であ り その 状 態 から 人 が 何 か 操 作 をするということは 人 が 操 作 しなければなら ない 状 況 が 発 生 したと 解 釈 し 自 動 操 縦 システムは 即 座 に 人 に 操 縦 を 明 け 渡 す ようにできている また 人 の 操 作 によって 危 険 な 状 態 に 近 づいたり 陥 ったり した 場 合 には 警 告 音 や 操 縦 桿 を 振 動 させるなどによって 人 に 危 険 を 知 らせる 機 能 を 備 えている つまりボーイング 社 では 最 後 には 人 が 航 空 機 を 操 縦 する という 人 間 重 視 型 の 設 計 思 想 を 持 っている 写 真 2.1.1 ボーイング 787 型 機 コックピット 7-21 -
それに 対 し 対 極 の 立 場 をとる 航 空 機 メーカーが エアバス 社 である エア バス 社 の 設 計 思 想 は 機 械 を 信 頼 し 人 間 を 信 頼 しないというものである 人 は 間 違 った 操 作 をするものであり それを 補 うために 機 械 の 操 作 を 優 先 させる 構 造 になっており A320 以 前 の 航 空 機 では 特 定 の 操 作 をしなければ 自 動 操 縦 を 解 除 できない 仕 様 となっていた 操 縦 席 の 計 器 類 やスイッチ ボタンの 配 置 や 操 作 方 法 に 至 るまで 人 間 は 間 違 うという 思 想 の 元 設 計 されている 特 に パイ ロットが 機 体 を 失 速 状 態 に 陥 るような 操 作 を 行 った 場 合 コンピュータはそれ を 危 険 操 作 と 認 識 して パイロットの 操 作 自 体 を 無 視 することもあるほど 徹 底 した 機 械 重 視 型 の 設 計 思 想 をとっている 写 真 2.1.2 エアバス A380 型 機 コックピット 8 ボーイング 社 製 の 飛 行 機 では 操 縦 席 の 中 央 に 鎮 座 する 操 縦 桿 が エアバス 社 製 の 飛 行 機 では 操 縦 席 の 横 に 取 り 付 けられていることが 2 社 の 設 計 思 想 を 明 白 に 体 現 しているといえる - 22 -
2.2 現 代 の 旅 客 機 需 要 まずそもそも 旅 客 機 が 登 場 したのは 第 一 次 大 戦 が 終 結 した 後 の 1919 年 の ヨーロッパであった その 当 時 の 飛 行 機 を 使 用 した 空 の 旅 はとても 優 雅 とは 言 えず その 多 くは 戦 時 中 使 用 された 飛 行 機 をそのまま 流 用 する 形 で 運 用 されて いたため キャビンはむき 出 し 乗 客 はヘルメットやゴーグルなどを 着 用 し 過 酷 な 旅 をしなければならなかった 一 部 の 大 富 豪 は 優 雅 で 豪 華 な 空 の 旅 を 実 現 できる 飛 行 船 を 使 うのが 主 流 であった 航 空 機 が 長 距 離 輸 送 における 有 用 性 を 広 く 世 間 に 広 めたのが 1927 年 にリンドバーグによる ニューヨーク パ リ 間 無 着 陸 飛 行 である この 飛 行 の 成 功 により アメリカでは 旅 客 機 が 一 気 に 広 まり 1930 年 には 世 界 の 航 空 旅 客 輸 送 量 の 約 半 分 が アメリカ 国 内 のものと なった しかし 当 時 の 飛 行 場 は 未 整 備 のものが 多 く 大 洋 を 渡 るような 長 距 離 の 飛 行 をする 際 の 重 量 では 滑 走 路 の 長 さが 足 りなかったため そのような 長 距 離 輸 送 には 飛 行 艇 が 使 用 された 飛 行 艇 は 水 面 を 滑 走 路 として 使 用 する ため 実 質 滑 走 路 の 長 さの 制 約 がない それに 加 えて 有 事 の 際 には 着 水 し 救 援 を 待 つことができるという 点 で 当 時 まだまだ 安 全 性 に 課 題 のあった 飛 行 機 よりも 飛 行 艇 を 使 うことが 好 まれた 飛 行 機 に 乗 って 旅 をすることが 広 く 一 般 に 広 まったのは 第 二 次 大 戦 終 結 後 の 1950 年 代 である 第 二 次 大 戦 の 主 力 として 活 躍 した 飛 行 機 のために 世 界 各 地 で 空 港 の 整 備 がなされたことで 大 型 機 の 離 着 陸 が 可 能 な 空 港 が 増 えたこと に 加 え 第 二 次 大 戦 中 に 開 発 実 用 化 されたジェットエンジンの 採 用 により より 大 量 の 乗 客 を 一 度 に 運 ぶことが 可 能 となったことが 乗 客 一 人 当 たりの 運 賃 の 低 下 につながり 飛 行 機 で 旅 をすることが 大 衆 化 された それまでは 限 ら れた 定 員 数 であり 運 賃 も 非 常 に 高 価 であったため 座 席 に 等 級 はなく すべ てが 現 在 のファーストクラス 以 上 のサービスを 受 けていた 食 事 の 際 には す べての 乗 客 の 食 事 がその 場 で 温 められ テーブルクロスが 敷 かれたテーブルで 銀 の 食 器 を 使 った 優 雅 な 食 事 風 景 が 機 内 では 行 われていた それが 大 衆 化 され たことにより 座 席 に 等 級 が 生 まれた 安 価 に 飛 行 機 に 登 場 することのできる エコノミークラスと 最 上 級 のサービスを 受 けられるファーストクラスが 生 ま れ 同 じ 機 内 でも 座 席 の 差 別 化 が 図 られるようになった - 23 -
グラフ 2.2.1 旅 客 機 定 員 数 の 推 移 900 800 700 600 ダグラスDC3, 21 定 員 数 の 推 移 ボーイング377, 60 ボーイング307, 37 フォッカーフレンドシップ; 56 ダグラスDC6, 100 ボーイング747, 594 エアバスA380, 854 500 定 員 数 マーチンM130, 30 ロッキードL1011, 326 ダグラスDC10, 380 400 エアバスA300, 300 ロッキード049, 80 ボーイング707, 200 300 ユンカースJU52, 17 デハビランド コメッ エアバスA320, 220 ハンドレページHP42, ト, 36 ダグラスDC8, 200 200 38 ファルマンF60ゴリア 100 ト, 12 ボーイング727, 189 ユンカースF13, 4 YS 11, 64 0 初 飛 行 ( 年 ) 1910 1930 1950 1970 1990 2010 上 記 グラフからもわかるように 旅 客 機 の 定 員 数 は 右 肩 上 がりである 特 に 1960 年 代 を 皮 切 りに 旅 客 機 の 定 員 数 は 格 段 に 上 昇 している このことが 運 賃 の 低 下 につながり 空 の 旅 が 大 衆 化 された 要 因 である 現 在 の 旅 客 機 には 客 室 内 に 通 路 が 2 本 あり 座 席 列 が 7~10 列 並 ぶワイド ボディー 型 と 客 室 内 に 通 路 が 1 本 あり 座 席 列 数 が 6 列 以 下 のナローボディ ー 型 がある ワイドボディー 型 は 主 に 主 要 幹 線 や 長 距 離 国 際 線 など 多 くの 旅 客 需 要 が 見 込 まれる 路 線 に 使 用 され ナローボディー 型 は 近 距 離 国 際 線 国 内 線 など 飛 行 距 離 が 短 い 路 線 に 使 用 される 現 在 の 航 空 機 はその 安 全 性 も 認 められ 身 近 なものとなっている 従 来 の 飛 行 機 での 旅 は 安 全 性 を 第 一 に 求 められていたが その 安 全 性 がある 程 度 認 め られた 今 乗 客 たちは 何 を 求 めるのか それは 快 適 性 である 飛 行 機 がはる か 上 空 を 飛 行 する 際 キャビンの 中 は 与 圧 され 身 体 の 安 全 を 守 っている し かし 地 上 に 比 べれば 空 気 圧 は 確 実 に 低 く それを 不 快 に 感 じる 乗 客 もいる また 飛 行 機 が 上 昇 降 下 する 際 に 機 内 の 空 気 圧 を 一 定 に 保 つことは 難 しく 目 や 耳 の 奥 に 痛 みを 感 じる 乗 客 もいる 機 内 の 空 気 圧 を 地 上 に 近 づけようとす れば それだけ 外 との 空 気 圧 に 差 が 生 じる この 差 が 大 きくなればなるほど 機 体 にかかるストレスは 大 きくなり 構 造 的 不 具 合 が 生 じ 最 悪 の 場 合 空 中 分 - 24 -
解 に 至 る それを 防 ぐために 確 かな 強 度 を 持 つ 素 材 を 機 体 に 使 いたいが 強 度 を 追 求 すれば 機 体 は 重 くなり その 性 能 は 失 われてしまうというジレンマの 中 で 現 在 の 航 空 機 開 発 は 進 められてきた 航 空 機 が 現 在 のような 円 形 の 滑 らかな 胴 体 になったのは この 与 圧 システム によるところが 大 きい 旅 客 機 黎 明 期 における 航 空 機 は ファルマン F60 ゴリ アトのような 箱 型 の 胴 体 も 存 在 していた しかし エンジン 性 能 の 向 上 により より 高 高 度 を 飛 行 するようになると 機 内 を 与 圧 する 必 要 性 が 出 てきた その 与 圧 により 機 体 には 今 まで 以 上 のストレスがかかり 空 中 分 解 する 事 故 が 発 生 するようになった そこで 胴 体 を 円 形 にすることで 圧 力 の 集 中 する 部 分 を 分 散 し 機 体 へかかる 圧 力 も 分 散 するという 試 みが 行 われた その 機 体 構 造 は 現 在 の 旅 客 機 のすべてに 用 いられており これから 先 も 変 わることはない だろう また 現 在 の 航 空 機 は 環 境 への 配 慮 も 求 められている 現 在 の 旅 客 機 として 主 流 となっているジェット 旅 客 機 は 高 高 度 を 高 速 で 飛 行 し 大 量 の 燃 料 を 消 費 するため 環 境 破 壊 の 要 因 の 一 つとして 考 えられている また 空 港 周 辺 での 騒 音 問 題 など 人 や 環 境 との 共 存 が 現 在 の 航 空 機 の 大 きなメインテーマである しかし 大 量 の 燃 料 を 消 費 するイメージのある 現 在 のジェット 旅 客 機 だが 大 量 輸 送 が 可 能 となり また 燃 費 向 上 もされてきたため 1930 年 代 のプロペラ 機 に 比 べると 飛 行 機 を 使 用 することによる 一 人 あたりの 二 酸 化 炭 素 排 出 量 は 現 在 の 航 空 機 のほうが 少 ないということはあまり 知 られてはいない 現 在 の 航 空 機 に 求 められるものは 過 去 のものと 比 べて 多 様 化 してきている 乗 客 や 貨 物 を 迅 速 に 目 的 地 に 運 ぶだけでは 顧 客 はもはや 満 足 することはできな くなった 現 在 の 航 空 機 は より 良 い 機 内 環 境 を 整 え 安 価 な 旅 を 実 現 する 人 にやさしい 航 空 機 が また 燃 費 向 上 や 騒 音 防 止 など 環 境 にも 優 しい 航 空 機 が 求 められている 2.3 航 空 機 が 現 在 に 与 えた 影 響 航 空 機 が 現 在 に 与 えた 影 響 は 計 り 知 れない 古 代 の 人 類 は 徒 歩 による 移 動 が 主 であった しかし 人 間 の 歩 くスピードはせいぜい 時 速 4 キロ 程 度 一 日 か けてもせいぜい 30~40 キロを 移 動 することが 限 度 であった その 後 紀 元 前 3500 年 頃 には 車 輪 が 発 明 され 馬 車 や 人 力 車 による 移 動 が 可 能 となり 徒 歩 に 比 べれば 人 類 の 行 動 範 囲 は 広 がった 人 類 は 古 代 より 船 による 移 動 を 行 ってい たが 船 旅 には 危 険 が 多 く 多 数 の 犠 牲 が 払 われた 蒸 気 機 関 の 発 明 により この 世 に 蒸 気 機 関 車 が 発 明 されると 人 や 物 の 大 量 輸 送 が 可 能 となり 世 界 は - 25 -
ますます 小 さくなった しかし これらの 交 通 機 関 は 長 距 離 の 移 動 には 大 変 な 労 力 と 時 間 費 用 がかかった そこに 登 場 したのが 航 空 機 である 航 空 機 は 離 着 陸 できるような 広 い 場 所 があれば 鉄 道 のように 線 路 を 敷 く 必 要 もなけれ ば 船 では 到 達 することのできない 内 陸 の 奥 地 など 地 形 の 制 限 を 受 けること なく 地 球 上 のどこへでも 大 量 の 物 や 人 を 運 ぶことができるようになった し かも その 他 の 交 通 機 関 には 到 底 及 ばないほどのスピードを 併 せ 持 ち 人 や 物 の 移 動 速 度 を 格 段 に 早 めた 半 年 以 上 の 歳 月 をかけて 日 本 へ 来 航 したマシュ ー ペリー 提 督 も もしあの 時 代 に 航 空 機 があれば 半 日 程 度 の 優 雅 な 旅 で 日 本 へと 悠 々と 来 訪 していたことだろう 航 空 機 が 現 代 に 与 えた 影 響 は そのスピ ードの 速 さと 地 形 に 制 限 されない 特 徴 から 世 界 各 地 へととてつもないスピ ードで 人 や 物 を 動 かし 世 界 の 規 模 を 小 さくしたことである 航 空 機 が 世 界 に 与 えた 影 響 は 交 通 に 限 ったことではない 航 空 機 は 事 故 を 起 こせば その 悲 惨 な 結 果 から 世 間 に 与 える 影 響 は 大 きい したがって 航 空 機 の 製 造 には 様 々な 最 先 端 技 術 を 用 いて 行 っている 航 空 機 の 発 展 は 様 々な 技 術 の 発 展 であると 言 い 換 えることができる 航 空 機 の 窓 というものは 航 空 機 の 安 全 性 を 担 う 点 で 重 要 な 役 割 を 担 って いるだろう 窓 の 役 割 といえば パイロットの 視 界 を 確 保 し 安 全 な 運 航 を 助 けることである またキャビンに 窓 を 取 り 付 けることで キャビンという 閉 鎖 的 な 空 間 を 少 しでも 開 放 的 なものとし 乗 客 のストレスを 軽 減 している 現 在 この 航 空 機 の 窓 には アクリル 樹 脂 という 素 材 が 使 われている アクリル 樹 脂 は 非 常 に 透 明 性 の 高 い 合 成 樹 脂 で 加 工 が 容 易 であること 衝 撃 耐 性 があるこ とから その 用 途 は 多 岐 にわたる また 無 機 ガラスでは 困 難 な 厚 さや 形 状 の 有 機 ガラスが 誕 生 し これは 水 族 館 の 大 型 水 槽 に 使 われる - 26 -
写 真 2.3.1 沖 縄 美 ら 海 水 族 館 の 大 型 水 槽 展 示 9 写 真 は 沖 縄 美 ら 海 水 族 館 にある 巨 大 水 槽 展 示 である この 水 槽 に 使 われる 素 材 がアクリルガラスである この 水 槽 は 容 量 7500 m3で 深 さ 10 メートル 幅 35 メートル 奥 行 きが 27 メートルもある 巨 大 水 槽 だ これだけの 容 量 の 水 に 耐 え うる 強 度 を 持 ちながら その 透 明 度 の 高 さから 見 る 者 の 視 界 を 妨 げず 展 示 さ れている 魚 たちをより 鮮 明 に 観 察 することができる この 水 槽 に 使 われている 素 材 と 同 じものが 航 空 機 の 窓 に 使 用 されている 航 空 機 の 技 術 が 応 用 されてい た 現 在 様 々な 分 野 に 応 用 されている モノコック 構 造 は もともと 航 空 機 に 始 まった そもそも モノコックとは ギリシア 語 で 一 つの を 意 味 する 接 頭 語 の mono と フランス 語 で 貝 殻 を 意 味 する coque を 組 み 合 わせた 合 成 語 である モノコック 構 造 とは 機 体 のフレームの 代 わりに 外 板 に 必 要 最 小 限 の 加 工 を 施 して 強 度 剛 性 を 持 たせる 設 計 のことである この 利 点 として 内 部 構 造 を 広 くとることができ またフレームを 使 用 しないことで 機 体 の 軽 量 化 が 図 れるという 点 がある 現 在 の 航 空 機 では 一 切 のフレームを 使 わないこと は 翼 の 付 け 根 などの 応 力 が 多 くかかる 部 位 には 難 しく 縦 通 材 などをしよう する セミモノコック 構 造 が 主 流 であり このセミモノコック 構 造 の 他 分 野 へ の 応 用 は 多 岐 にわたる フェラーリのような 高 級 スポーツカーには このモノコックシャーシが 使 用 されている ドライバーの 安 全 を 守 るシャーシは 車 の 中 でも 非 常 に 重 要 な 部 分 である フェラーリの 代 表 的 な 車 種 である ラ フェラーリにはカーボンモ ノコックシャーシが 採 用 されており フェラーリエンジンの 大 きなトルクにも 車 体 が 耐 えうる 構 造 になっている また 高 速 でコーナーに 侵 入 した 際 にも - 27 -
カーボンモノコックシャーシによる 高 い 合 成 により 地 面 に 張 り 付 くような 非 常 に 高 い 旋 回 性 能 を 実 現 させている 写 真 2.3.2 ラ フェラーリ 10 航 空 機 の 技 術 は 多 くの 分 野 に 応 用 され 特 にその 安 全 性 や 強 度 の 強 さから 工 業 部 品 や 自 動 車 部 品 建 築 建 材 に 至 るまで 多 岐 にわたる 航 空 機 の 発 展 に よって 航 空 機 が 獲 得 した 信 頼 は 他 の 分 野 でも 重 宝 され その 技 術 はなくては ならないものとなった 最 先 端 の 技 術 を 惜 しみなく 注 ぎ 込 まれた 航 空 機 には 確 かな 安 全 が 求 められるが それは 航 空 機 に 限 ったことではない 安 全 が 求 め られるところには 航 空 機 開 発 で 培 った 技 術 が 生 かされている 航 空 機 が 現 代 に 与 えた 影 響 は 大 きい 交 通 手 段 の 進 歩 による 世 界 の 規 模 の 縮 小 だけでなく 他 分 野 での 航 空 機 技 術 の 応 用 によって 多 くのものは 安 全 性 を 高 めることに 成 功 した 航 空 機 の 発 展 していくことは 世 界 の 技 術 もともに 発 展 していくこと と 同 義 であるといえる 2.4 現 在 のパイロット 航 空 機 発 明 当 初 の 旅 客 機 パイロットと 現 在 の 旅 客 機 パイロットでは 航 空 機 を 操 縦 するという 根 本 的 な 業 務 内 容 に 変 わりはない しかし 当 時 のパイロッ トと 現 在 のパイロットでは その 仕 事 の 内 容 は 大 きく 変 化 を 遂 げている - 28 -
発 明 当 時 のパイロットは 航 空 機 を 飛 ばすということが 最 大 の 業 務 内 容 であ った というのも 当 時 の 航 空 機 はまだまだ 安 全 性 に 欠 ける 点 が 多 く 運 航 す る 際 の 多 くをパイロットの 腕 に 依 存 していた そのため 当 時 のパイロットは 職 人 的 な 気 質 が 強 く お 互 いに 技 を 高 めあったり 競 い 合 ったりすることが 多 か った また 現 在 のように 細 かな 法 整 備 も 当 時 はまだまだ 確 立 されておらず パイロットには 航 空 機 を 運 航 する 際 にはある 程 度 の 自 由 があり 個 性 があった それに 対 して 現 在 のパイロットは 当 時 のパイロットに 比 べて 仕 事 内 容 は 複 雑 になった 現 在 の 旅 客 機 には 乗 客 乗 員 合 わせて 100 人 程 度 最 大 で 800 人 を 超 えることもある 世 界 では 様 々な 航 空 会 社 が 毎 日 航 空 機 を 飛 ばしてお り その 数 は 10 万 フライトを 超 える 航 空 会 社 のフライトだけに 絞 ってもこれ だけの 膨 大 な 数 の 航 空 機 が それほど 膨 大 な 数 の 人 々が 世 界 中 で 今 も 飛 行 し ているのである そのため パイロットには 正 確 な 時 間 管 理 が 求 められ かつ てのようなある 程 度 の 自 由 はなくなった パイロットは 離 陸 する 前 にフライト プランを 提 出 し 出 発 時 刻 と 到 着 時 刻 を 報 告 する 空 港 に 待 機 する 地 上 職 員 と 連 携 を 図 り 乗 客 をスムーズに 機 内 へと 案 内 する また 貨 物 の 搭 載 状 況 を 把 握 し 定 刻 通 り 離 陸 できるかを 確 認 する これらの 多 くの 業 務 を 離 陸 するま での 限 られたわずかな 時 間 でこなす 少 しでも 定 刻 を 遅 れようものならば 乗 客 からは 不 満 の 声 が 上 がり 航 空 会 社 の 信 頼 も 低 下 する そのプレッシャーの 中 現 在 のパイロットは 常 に 時 間 との 闘 いを 行 っているのである 写 真 3.4.1 ある 日 の 世 界 での 航 空 機 運 用 状 況 11 航 空 機 は 年 を 経 るごとに 高 性 能 化 し そのシステムも 複 雑 化 している 最 新 のコンピュータ 技 術 がパイロットの 負 担 を 軽 減 するかに 思 えたが 一 部 では むしろその 逆 の 効 果 を 与 えている エアバス 社 製 A300 型 機 が 1994 年 に 名 古 屋 空 港 で 起 こした 事 故 も 機 体 の 操 縦 システムと 操 縦 士 がうまく 連 携 をとれなか - 29 -
ったことが 原 因 となっている 航 空 機 事 故 はその 犠 牲 者 の 多 さから 世 論 に 与 える 影 響 は 大 きい 一 つの 事 故 がきっかけで 一 つの 航 空 会 社 が 運 航 停 止 倒 産 に 追 い 込 まれるケースも 珍 しくない そのため パイロットには 多 くの 精 神 的 負 担 がのしかかり 心 を 病 んでしまうパイロットも 少 なくはない 2015 年 3 月 に 起 きたジャーマンウィン グス 9525 便 墜 落 事 故 も 精 神 疾 患 を 患 った 副 操 縦 士 による 意 図 的 な 墜 落 事 故 と 推 定 されている 現 在 のパイロットは 時 間 に 追 われ 多 くの 人 命 を 預 かるというストレスに さらされ 瞬 く 間 に 進 化 していく 最 新 システムに 順 応 し 安 全 運 航 を 行 わなけ ればならないプレッシャーの 下 世 界 中 で 一 日 数 十 万 という 数 のフライトを 支 えているのである - 30 -
第 三 章 パイロットの 危 機 3.1 止 まらない 自 動 化 航 空 機 が 発 明 されて 間 もないころは 熟 練 したパイロットが 機 体 をコントロ ールして 初 めて 安 定 した 飛 行 を 実 現 できた 当 時 の 航 空 機 はたった 一 つの 操 作 ミスがそのまま 墜 落 事 故 へつながるような 不 安 定 なものであった この 航 空 機 を 長 時 間 長 距 離 の 飛 行 をさせるには 操 縦 者 にかかる 負 担 はあまりにも 大 きく これを 打 開 することが 求 められた その 中 で 飛 行 中 の 機 体 姿 勢 を 安 定 させるために ジャイロ 装 置 を 使 うこと が 考 えられるようになった オートパイロットの 誕 生 である 当 時 のオートパ イロットは 機 体 姿 勢 にずれが 生 じたとき ジャイロ 装 置 によりシステムがず れを 検 知 し 昇 降 舵 方 向 舵 補 助 翼 などを 操 作 し ずれを 修 正 するという インナーループコントロールを 行 うものであった これはパイロットにとって 手 動 操 縦 の 負 担 を 軽 減 する 画 期 的 なものとして 歓 迎 され 長 距 離 飛 行 には 欠 か せないものとなった 第 二 次 世 界 大 戦 後 には 電 子 化 が 進 み それはコックピットの 中 にも 進 展 し た 1950 年 代 には 地 上 の 無 線 援 助 施 設 からの 情 報 を 読 み 込 み より 精 密 なコ ントロールを 実 現 した さらには 自 機 の 位 置 を 把 握 し 空 港 への 誘 導 を 自 動 で 行 い 滑 走 路 に 向 けての 進 入 降 下 まで 行 うことが 可 能 となった これをインナ ーループコントロールに 対 してアウターループコントロールと 呼 ぶ このアウ ターループコントロールにより パイロットにかかる 負 担 はそれまでに 比 べて 劇 的 に 軽 減 した 1960 年 代 になると オートパイロットの 機 能 はさらに 向 上 した オートパイ ロットはそれまでの 経 路 制 御 だけでなく 指 定 速 度 に 応 じて 推 力 を 自 動 で 調 整 するオートスラストシステムが 可 能 となった また 経 路 制 御 システム 機 体 制 御 システムの 精 度 向 上 と オートスラストシステムを 組 み 合 わせることで 空 港 進 入 から 着 陸 進 入 さらにはフレア 操 作 までが 自 動 で 行 うことが 可 能 とな った 1980 年 以 降 に 製 造 された 旅 客 機 には FMS (Flight Management System) 飛 行 管 理 装 置 が 搭 載 されるようになる それによって 航 空 機 は 自 機 の 飛 行 性 能 エンジン 性 能 飛 行 ルートなどのデータベースを 獲 得 し 飛 行 管 理 装 置 に 入 力 された 機 体 重 量 外 気 温 度 風 気 圧 などの 外 的 情 報 をもとに 離 陸 距 離 離 陸 推 力 上 昇 速 度 巡 航 速 度 降 下 開 始 地 点 などを 算 出 できるようになった これらの 情 報 をもとに 飛 行 管 理 装 置 はオートパイロット オートスラストを - 31 -
駆 使 し 航 空 機 を 制 御 することが 実 現 できるようになった 1980 年 代 後 半 には 統 合 計 器 の 登 場 により 航 空 機 のデザインそのものが 人 間 工 学 に 基 づいたパ イロットの 負 担 を 軽 減 し ヒューマンエラーを 誘 発 する 可 能 性 をつぶした 設 計 に 進 化 した これらの 進 展 は 現 在 までの 50 年 余 りという 非 常 に 短 い 時 間 の 中 で 急 速 に 発 展 を 遂 げてきた 多 くの 乗 客 の 命 を 預 かり 刻 一 刻 と 変 わり 続 ける 環 境 の 元 安 全 運 航 を 実 現 しているパイロットにとってこの 変 化 のスピードに 順 応 し 適 応 し ていくことは 果 たして 容 易 なことであっただろうか 航 空 機 から 始 まった 自 動 化 は とどまることを 知 らず 私 たちの 日 常 生 活 にま で 進 出 した 自 動 ドアは 人 が 目 の 前 に 立 てば 何 も 言 わずドアを 開 閉 する ボタ ンを 押 すだけで 私 たちは 何 十 階 というフロアを 一 切 の 疲 労 感 なく 行 き 来 するこ とができる 窓 口 で 駅 員 と 会 話 をしながら 購 入 していた 切 符 は タッチスクリ ーンの 案 内 に 従 うだけの 無 機 質 なものへと 変 貌 した 町 へと 足 を 伸 ばして 周 り を 見 てみると たくさんの 人 はうつむき 周 りの 世 界 との 関 わりを 絶 ち スマ ートフォンと 戯 れている 自 動 車 の 自 動 化 は 航 空 機 と 同 様 目 まぐるしい 進 展 を 遂 げた 手 動 でエンジ ンを 始 動 していた 時 代 から 今 ではボタン 一 つでエンジンは 始 動 し 混 合 比 の 調 整 も 車 が 自 動 で 行 う マニュアルでは 車 の 速 度 に 合 わせてギアを 操 作 し 私 たちはその 時 車 と 一 体 になっていた 買 い 物 をしたければパソコンの 前 に 座 り ほしいものを 探 す 見 つかったら ボタン 一 つでほしいものを 購 入 できる 自 分 が 今 まで 買 ってきたものから 個 人 の 好 みを 推 測 し コンピュータは 私 たちにオススメを 提 示 する これだけのこ とを 私 たちは 意 識 することなく 日 常 生 活 に 受 け 入 れているのである 自 動 化 は 私 たちの 生 活 を 便 利 にした そしてこれからも 技 術 は 進 歩 し 私 た ちの 生 活 はますます 便 利 になっていくだろう しかし 世 の 中 が 便 利 になれば なるほど 私 たちは 世 界 から 隔 離 されていく 車 と 一 体 になっていた 私 たちは 自 動 化 が 進 み 自 動 運 転 が 実 用 化 された 時 には 運 転 のプロセスの 中 には 私 た ちは 存 在 しない 過 度 な 自 動 化 は しばしば 私 たち 人 間 を 排 除 しようとする これだけ 便 利 になった 世 の 中 を 今 さら 衰 退 させることは 不 可 能 だろう 世 の 中 はこれからますます 便 利 になっていく そしてこの 時 の 便 利 とは 人 間 が 行 う 仕 事 を 減 らす 働 きをする これからますます 自 動 化 が 進 んだとき 私 たち の 意 思 はどこへ 行 くのだろうか コンピュータがすすめる 商 品 を 購 入 し コン ピュータのすすめる 目 的 地 へと コンピュータのなすがままに 移 動 する 未 来 が あるように 思 える しかもこのことを 私 たちはさほど 意 識 することなく 日 常 生 活 を 送 っているのだ - 32 -
3.2 変 わりゆくコックピット Cockpit とはもともと 鶏 という 意 味 の Cock と 囲 いという 意 味 の Pit が 合 わさった 囲 いのある 闘 鶏 場 という 意 味 であった そこから 小 さな 戦 場 を 意 味 するようになり 第 一 次 大 戦 中 に 飛 行 機 の 操 縦 席 という 意 味 に 変 化 した 航 空 機 が 発 明 された 当 時 はいわゆる 計 器 というものはなく エンジンの 出 力 を 示 すものだけが 取 り 付 けられていた 黎 明 期 では パイロットは 自 身 の 五 感 を 駆 使 して 操 縦 していた 1953 年 ごろより 後 に 製 造 された 航 空 機 では ベーシック T と 呼 ばれる 配 置 で 姿 勢 指 示 器 を 中 央 上 速 度 計 をその 左 に 高 度 計 を 右 に 飛 行 方 位 系 (Directional Gyro) を 中 央 下 に これら 4 つの 航 空 計 器 が T 字 状 に 配 置 される ものが 標 準 的 となった 機 体 の 大 型 化 が 進 むにつれ 計 器 の 種 類 も 煩 雑 になっ た 写 真 4.2.1 従 来 の 基 本 的 な 計 器 配 置 機 体 の 大 型 化 が 進 んだ 第 二 次 大 戦 では 計 器 の 種 類 は 非 常 に 煩 雑 なものであ った 機 体 の 姿 勢 を 示 すものだけでなく エンジンの 状 態 を 示 す 様 々な 計 器 類 が コックピットを 埋 め 尽 くした 第 二 次 世 界 大 戦 終 結 直 後 の 民 間 旅 客 機 は 戦 時 中 の 爆 撃 機 に 準 じたコックピットをもち 機 長 副 操 縦 士 航 空 機 関 士 航 空 通 信 士 航 空 士 の 5 人 で 運 用 していた 航 空 士 は 航 空 機 内 で 現 在 位 置 や 針 路 を 計 測 する 航 法 に 特 化 した 乗 員 であ - 33 -
った しかし 無 線 施 設 の 充 実 により 航 空 士 が 乗 り 込 むことが 必 ずしも 必 要 ではなくなり コックピットから 姿 を 消 した 航 空 通 信 士 は その 名 の 通 り 地 上 施 設 や 空 港 との 無 線 通 信 を 行 う 乗 員 であ った 初 期 の 航 空 機 はモールス 信 号 で 通 信 していたため 操 縦 と 解 読 を 同 時 に 行 うことは 困 難 であった しかし 音 声 無 線 機 が 全 面 的 に 導 入 されたことで モールス 信 号 をわざわざ 解 読 する 手 間 がなくなり 通 信 士 はコックピットから 姿 を 消 した それからしばらくは 航 空 機 関 士 を 含 めた 3 名 体 制 での 運 航 が 続 いたが 1970 年 代 に 開 発 された ボーイング 757 型 機 同 767 型 機 や エアバス A310 型 機 では 航 空 機 関 士 が 監 視 していたシステムを コンピュータが 自 動 で 監 視 する ようになり 航 空 機 関 士 はコックピットから 排 除 された 現 在 の 旅 客 運 送 に 使 用 される 中 大 型 機 のほぼすべてが 機 長 と 副 操 縦 士 の 2 人 体 制 での 運 航 を 行 っている かつて 針 で 示 されていた 様 々な 情 報 は すべ て 一 度 機 体 に 内 蔵 されたコンピュータを 通 して 見 やすい 形 に 修 正 され 2 名 のパイロットの 目 の 前 にあるディスプレイに 映 し 出 されるようになった かつ て5 人 体 制 の 時 代 に 盛 んに 行 われていたコックピット 内 でのコミュニケーショ ンも 人 数 が 減 り コンピュータがすべての 情 報 を 見 やすく 整 理 し 映 し 出 して しまうことで 希 薄 になってしまった 過 去 50 年 の 間 に コックピットの 人 員 は 半 分 以 上 削 減 されてしまった で は これからのコックピットはどのように 移 り 変 わっていくのだろうか 未 来 のコックピットには 一 人 のパイロットと 一 匹 の 犬 がいる パイロット は 犬 に 餌 をやるのが 仕 事 になり 犬 はパイロットが 操 縦 系 統 に 触 ろうとすれば 噛 みついて 止 めることが 仕 事 になるだろう このようなジョークがある しかし 果 たして 私 たちはいつまでこのジョー クで 笑 っていられるだろうか パイロットの 仕 事 は 飛 行 機 を 操 縦 することであ る さて パイロットは 今 現 在 も この 仕 事 を 遂 行 できているだろうか 現 在 のハイテク 化 された 航 空 機 では パイロットが 入 力 した 操 作 はコンピュ ータを 介 して 機 体 へと 伝 えられる かつてはパイロットが 行 った 操 作 は ワイ ヤーを 伝 い 直 接 動 翼 へと 伝 えられ パイロット 自 身 も 確 かに 機 体 を 操 縦 してい た しかし 現 在 はどうであろうか ハイテク 飛 行 機 は 自 身 の 機 体 の 制 御 もやっ てのけてしまう パイロットは たとえ 操 縦 桿 を 動 かしたとしても それはコ ンピュータへと 伝 えられる つまり パイロットはフライトコンピュータに 電 子 的 に 入 力 をしているだけではないだろうか つまり 私 たちがパソコンに 向 かって 文 字 を 入 力 していることと パイロットが 現 在 のハイテク 飛 行 機 で 行 っ ていることは 大 きく 言 えば 同 じではないだろうか 果 たしてパイロットはこ れから 先 も 今 の2 人 体 制 を 維 持 していくのだろうか - 34 -
3.3 現 代 版 アクシデント 航 空 機 の 事 故 は 死 傷 者 の 多 さやその 悲 惨 さから 世 間 からの 注 目 を 集 めること が 多 い またその 事 故 の 原 因 として パイロットの 操 縦 ミスとされて 報 道 され る 事 故 も 多 く パイロットには 大 きな 責 任 が 背 負 わされている 1947 年 から 2001 年 までの 間 に 発 生 した 民 間 航 空 機 事 故 は 平 均 して 一 年 に 8.2 件 90 年 以 降 では 10.7 件 であった 航 空 機 事 故 の 多 くは 離 着 陸 の 際 に 発 生 し 航 空 機 の 大 型 化 に 伴 い 1 度 の 事 故 で 出 る 被 害 者 の 数 は 増 加 している 事 故 件 数 や 被 害 者 数 でみれば 増 加 しているが 時 代 とともに 運 航 数 や 飛 行 機 数 も 増 加 している 点 も 着 目 しなければならない ボーイング 社 によると 世 界 の 航 空 機 数 は 1960 年 代 には 約 3000 機 であったものが 2000 年 には 5 倍 の 約 15000 機 に 増 加 している また 航 空 機 離 着 陸 回 数 は 年 間 500 万 回 以 下 から 訳 1800 万 回 に 運 航 時 間 も 約 500 万 時 間 から 約 3500 万 時 間 に 増 加 している この 数 字 を 考 慮 に 入 れれば 航 空 機 事 故 は 相 対 的 に 減 少 傾 向 にあるといえる この1947 年 から 2001 年 までの 民 間 航 空 機 事 故 のデータによれば 55 年 間 に 発 生 した 428 件 のうち 操 縦 ミスや 管 制 ミスなどによる 人 的 要 因 が 事 故 の 原 因 とされているものが 全 体 の 31.7 パーセントの 136 件 に 及 ぶ 原 因 不 明 の 145 件 を 除 けば 人 的 要 因 による 航 空 機 事 故 は 全 体 の 48 パーセントに 及 ぶ 人 的 要 因 を 細 かく 見 ていく 人 的 要 因 が 原 因 とされる 事 故 136 件 のうち 62 件 もの 事 故 で パイロットの 操 縦 ミスが 事 故 原 因 であった ついで 多 いのが 整 備 不 良 の 22 件 である パイロットの 操 縦 ミスは 次 点 の 整 備 不 良 に 3 倍 近 い 差 をつけて 人 的 要 因 の 航 空 機 事 故 の 原 因 のトップに 位 置 付 けられている なぜ このように 人 的 要 因 が 誘 発 されてしまうのかを 考 察 した 現 在 の 航 空 機 は 電 子 化 され 運 航 のほとんどをコンピュータの 自 動 制 御 によ り 行 っている そのためパイロットにかかる 負 担 は 黎 明 期 に 比 べて 大 幅 に 軽 減 されている そのことから 少 ない 人 員 で 長 時 間 のフライトを 行 うことも 可 能 となり 経 済 的 な 運 航 を 実 現 チケット 代 は 安 くなり 飛 行 機 旅 行 が 一 般 大 衆 に 広 まった しかし この 負 担 軽 減 こそが 人 的 要 因 操 縦 ミスを 誘 発 する 原 因 なのではないだろうか ヤーキーズ ドットソンの 法 則 というものがある これはアメリカの 心 理 学 者 である ロバート ヤーキーズと J.D.ドットソンの 2 名 が 提 唱 した 法 則 であ り 現 在 では 生 理 心 理 学 の 基 本 法 則 となっている 人 や 動 物 の 仕 事 効 率 パフ ォーマンスを 引 き 出 すには 一 定 の 罰 やストレスがあったほうがより 良 いパフ ォーマンスを 発 揮 することができるという 法 則 である 実 際 に 学 習 作 業 等 を 行 う 際 罰 を 与 えたグループのほうが 罰 を 与 えなかったグループよりも 高 いこ - 35 -
とが 判 明 した しかし 一 定 の 水 準 以 上 の 負 荷 やストレスがかかると 仕 事 効 率 やパフォーマンスは 減 少 することが 判 明 している 一 般 に 覚 醒 レベル( 負 荷 やストレス)が 高 くなるにつれて 仕 事 効 率 もほぼ 比 例 して 高 くなる しかし 一 定 の 覚 醒 レベルに 到 達 後 覚 醒 レベルが 高 くなるにつれて 仕 事 効 率 は 減 少 し ていく つまり 覚 醒 レベルと 仕 事 効 率 の 間 には 逆 U 字 型 の 関 数 関 係 が 成 立 する 現 在 のハイテク 化 された 航 空 機 に 乗 務 するパイロットは 運 航 中 に 受 ける 覚 醒 レベルが 低 く それに 比 例 して 仕 事 効 率 も 低 い 状 態 にあるようになってしま った なぜならば 航 空 機 の 姿 勢 制 御 やナビゲーション 着 陸 に 至 るまで コ ンピュータが 制 御 し 自 動 で 行 ってしまうからである そのためパイロットは 状 況 認 識 を 誤 るケースが 多 く 自 分 が 現 在 置 かれている 状 況 を 誤 認 し それが 事 故 へとつながっている 例 が 多 々ある 図 3.3.1 ヤーキーズ ドットソンの 法 則 12 1986 年 から 1992 年 までに 発 生 した 航 空 インシデントにおける 状 況 認 識 の 失 敗 169 例 を 調 査 した 研 究 がある これらインシデントの 状 況 認 識 を 3 つのレベ ルに 分 類 していく レベル 1 は 何 かが 起 こっていることに 気 づく レベル 2 は その 原 因 を 特 定 できる そしてレベル 3 は これからの 事 態 の 推 移 が 予 測 できる とした 何 か 機 体 に 異 常 が 発 生 したとき パイロットはそれに 素 早 く 気 づき 適 切 な 対 処 をすることを 必 要 とされ また 日 々の 訓 練 でもそれを 重 点 - 36 -
に 訓 練 する そのため この 研 究 で 行 われたインシデントでは レベル 1 の 状 況 認 識 の 失 敗 は 少 ないのではないかというのが 一 般 的 だと 思 われる しかし 実 際 には 169 例 のうちの 約 80 パーセントは レベル 1 の 状 況 認 識 の 失 敗 つま り 何 か 異 常 があるにもかかわらず 全 く 気 が 付 かない 状 況 に パイロット が 陥 っていることが 判 明 した 日 々 様 々なトラブルに 対 処 するために 特 化 した 訓 練 を 積 んでいるパイロットが 実 際 の 運 航 ではこのような 状 態 に 陥 ってしま っているのである ちなみに 約 17 パーセントでは 異 常 が 発 生 しているこ とには 気 づいたものの 何 が 異 常 の 原 因 であるかわからない という レベル 2 の 状 況 認 識 の 失 敗 である 状 態 だった 残 りの 約 3 パーセントがレベル 3 の 状 況 認 識 の 失 敗 であった 黎 明 期 における 航 空 機 事 故 は 機 体 の 不 調 や 構 造 的 欠 陥 厳 しい 環 境 での 運 航 など パイロットがどうすることもできない 状 態 に 陥 ったことで 起 きてしま った しかし 当 時 のパイロットは 自 分 の 置 かれた 状 況 は 少 なくとも 認 識 して いただろう それに 対 し 現 在 のパイロットは 航 空 機 があまりにも 自 動 化 され てしまったため 航 空 機 に 置 いてきぼりにされてしまっている 自 分 の 置 かれ た 状 況 を 認 識 できていないことが 多 々ある これはまさしく オートメーショ ンによる 弊 害 であるといえる - 37 -
3.4 コックピットがなくなる 日 2015 年 11 月 航 空 機 メーカー 最 大 手 のボーイング 会 長 ジム マックナー ニは 第 17 回 日 経 フォーラム 世 界 経 営 者 会 議 で 講 演 し 無 人 旅 客 機 の 早 期 実 現 の 可 能 性 を 語 った 信 号 や 標 識 がない 分 車 よりも 航 空 機 のほうが 無 人 化 は 容 易 であるという 考 えを 氏 は 語 った ボーイング 社 と 対 等 を 成 す エアバ ス 社 は 機 械 を 中 心 とした 設 計 思 想 の 下 多 くのハイテク 機 を 量 産 してきた 対 して ボーイング 社 では 人 間 を 中 心 とした 設 計 思 想 を 持 ち ハイテク 技 術 はあくまでも 人 間 のサポートに 徹 する 形 でデザインしてきた そのボーイング 社 の 会 長 が パイロットの 乗 り 込 まない 無 人 旅 客 機 の 早 期 実 現 について 前 向 きな 考 えを 持 っていることに 一 抹 の 危 機 感 を 覚 える 第 二 次 大 戦 終 結 直 後 の 大 型 旅 客 機 では 5 名 もの 人 員 がコックピットの 中 を 埋 めていた しかし 時 代 が 進 み 航 空 機 が 次 第 に 自 動 化 されていくうちに 現 在 では 2 名 にまで 削 減 されてしまった 航 空 機 の 自 動 化 はとどまることを 知 ら ない では いつコックピットからパイロットはいなくなるのだろうか 日 本 航 空 では 2016 年 4 月 から パイロットの 給 与 を 大 幅 に 上 げることが 決 まっている パイロット 不 足 が 世 界 的 に 叫 ばれる 中 人 員 確 保 が 航 空 会 社 存 続 の 大 きなカギとなっていることは 明 白 である しかし 裏 を 返 せば パイロ ットは 非 常 に 高 給 で 会 社 の 経 理 を 圧 迫 する 存 在 になりえる もし パイロッ ト 不 足 でパイロットの 価 値 が 上 昇 し 賃 金 が 航 空 会 社 の 経 理 を 圧 迫 していると きに パイロットを 必 要 としない 無 人 旅 客 機 が 登 場 したとすれば 各 航 空 会 社 は 次 々に 無 人 旅 客 機 を 導 入 するだろう パイロット 不 足 によるパイロットの 希 少 価 値 の 上 昇 に いつまでも 胡 坐 をかいていられる 状 況 ではないということ を 認 識 しなければならない しかし 現 状 旅 客 機 を 全 くの 無 人 で 運 航 することはできない それは コン ピュータのいくつかの 特 性 によるものが 大 きい まずコンピュータというものは 入 力 装 置 出 力 装 置 そして 演 算 装 置 の 3 つの 機 構 に 大 別 される 入 力 装 置 により 入 力 された 信 号 が 演 算 装 置 に 伝 わり それに 対 応 した 演 算 結 果 を 出 力 装 置 を 介 して 出 力 する コンピュータの 基 礎 的 な 仕 組 みこのような 単 純 なものである そしてプログラマーと 呼 ばれる 人 た ちは 演 算 装 置 の 演 算 方 法 について 日 々 進 歩 を 図 っているのである コンピュータはプログラム 通 りにしか 動 くことはできない つまり プログ ラムを 組 むことが 可 能 であることは 完 全 な 自 動 化 が 可 能 であるということだ コンピュータが 現 在 再 現 することができるのは 形 式 知 と 呼 ばれる 手 順 が 定 まっており それを 説 明 する 際 に 苦 労 しないことである プログラムを 組 むの - 38 -
はプログラマーである つまりプログラマーが 説 明 できることは コンピュー タで 再 現 が 可 能 なのである この 点 が 現 在 も 旅 客 機 を 完 全 に 自 動 化 することができない 一 番 の 大 きな 理 由 である 航 空 機 の 操 縦 に 関 して 言 えば 手 順 は 明 解 であり 自 動 化 すること は 容 易 である しかし 旅 客 機 には 不 確 定 要 素 が 多 く 自 然 を 相 手 にしている 以 上 人 間 が 考 え 付 かないような 問 題 が 起 きる 可 能 性 がある その 時 に 完 全 に 自 動 化 されている 旅 客 機 では 何 の 対 応 もできなくなってしまう 以 上 のことから 向 こう 30 年 は 旅 客 機 の 自 動 化 はできないであろうという 予 測 を 立 てた もし 全 知 全 能 のプログラマーが 存 在 したのならば 旅 客 機 の 完 全 自 動 化 はすぐに 完 了 するだろう むしろ この 世 のすべてのことが 完 全 に 自 動 化 され 人 間 の 入 り 込 む 余 地 はなくなるだろう しかし 現 実 にそのよう な 者 は 存 在 しない 私 たちができるのは 過 去 のデータの 蓄 積 から 統 計 的 に 可 能 性 を 導 き 出 すことだけである このデータの 蓄 積 がある 一 点 を 超 え 旅 客 機 にまつわるすべての 不 確 定 要 素 を 網 羅 した 日 こそが 旅 客 機 からコックピッ トは 無 くなる 日 である - 39 -
第 四 章 結 論 技 術 と 人 間 ~ 未 来 を 予 測 する~ 1980 年 代 後 半 から 一 気 に 加 速 した 世 の 中 の 自 動 化 は そのあまりのスピード に 人 間 はついていくことが 難 しかった 航 空 機 もその 例 外 ではない 自 動 化 が 進 められた 当 初 パイロットはシステムを 覚 えなおすために 多 くの 時 間 を 割 い た 自 動 化 はワークロードを 軽 減 することを 目 的 として 作 られたにもかかわら ず かえってパイロットのワークロードを 増 やしている 側 面 もあることが 露 呈 した 次 から 次 へと 新 しいものが 開 発 され 導 入 されていく 状 況 に パイロッ トは 何 とか 追 いつこうとした しかしそこには 必 ず 無 理 が 生 じる そのように して 起 きてしまった 事 故 は ヒューマンエラーとして 処 理 され パイロットの ミスが 事 故 の 原 因 であったように 錯 覚 させる このイタチごっこが コンピュ ータへの 不 信 につながっている これをオートメーション 不 信 という しかしその 一 方 で 私 たちがコンピュータへ 向 ける 信 頼 は 厚 い というのも コンピュータのはじき 出 す 計 算 結 果 はいつも 正 しく どんなに 複 雑 な 数 式 でさ えほんの 1 秒 足 らずで 解 を 導 き 出 す コンピュータを 使 い 続 けていくうちに コンピュータが 導 き 出 した 数 字 に 私 たちは 何 の 疑 いも 持 つことがなくなった これを オートメーション 過 信 という パイロットは 現 在 オートメーション 不 信 とオートメーション 過 信 を 同 時 に 持 ち 合 わせた 非 常 に 不 安 定 な 状 態 で 運 航 を 行 っている コンピュータは 正 確 で いつでも 正 しいという 思 いと 何 をしているのかわからない つかみどこ ろがないというような 不 信 を 同 時 に 持 ち 合 わせているのである その 心 理 状 態 で 何 かが 起 きたとき パイロットはわずかな 時 間 で 正 しい 判 断 を 下 すことがで きるだろうか このような 状 況 を 打 破 するためには オートメーションに 対 応 することが 不 可 欠 である 対 応 するというのは 簡 単 だが 先 人 たちはこの 対 応 することに 大 変 な 苦 労 を 強 いられてきた それはオートメーションに 対 応 しようとするアプ ローチの 仕 方 に 問 題 があったのではないだろうか パイロットは オートパイ ロットのシステムから 理 解 しようとする ある 状 況 ではオートパイロットはこ のような 対 応 をするといったような ケースバイケースによるアプローチの 仕 方 である しかし 果 たしてこのアプローチで 高 度 に 自 動 化 された 現 在 の 航 空 機 のすべてを 知 ることができるだろうか まず コンピュータの 本 質 から 知 っていくべきであると 考 える コンピュー タは 入 力 された 情 報 に 基 づき それに 対 応 した 演 算 を 記 憶 装 置 から 引 っ 張 り 出 - 40 -
し 演 算 装 置 で 計 算 算 出 された 結 果 を 出 力 装 置 に 出 力 する これがコンピュ ータの 本 質 である 人 間 は しばしばコンピュータが 勝 手 に 動 き 出 したとか 自 分 の 予 期 していない 動 作 を 始 めたという しかし それは 大 きな 誤 りであり そのようにいう 人 間 はコンピュータを 理 解 していない コンピュータが 何 の 入 力 もなしに 動 き 出 すことなどありえないのである それを 理 解 で 来 ていない 状 態 で 自 分 の 意 志 とコンピュータの 意 思 が 相 反 したとき パニックに 陥 る ま ずはコンピュータの 本 質 を 理 解 するべきではないだろうか 最 新 の 大 型 旅 客 機 のコックピットは これまでの 様 々な 経 験 をもとに 現 在 の 段 階 で 最 良 の 形 へと 設 計 された 人 間 工 学 に 基 づいたその 設 計 及 びレイアウ トは パイロットの 負 担 を 軽 減 し レイアウトが 原 因 で 生 じる 勘 違 いなどを 削 減 してきた しかし これはあくまでも 現 段 階 での 話 である これから 先 設 計 者 が 予 期 していなかったトラブルがいつ 起 こるかわからない 全 知 全 能 の 人 間 はいない そのため 最 新 鋭 の 技 術 は トラブルが 起 きたときにその 原 因 を 吟 味 し 対 処 していくほかなく トラブルを 根 絶 することは 不 可 能 である もしこの 方 法 でトラブルや 事 故 を 根 絶 することができるとしたら それは 何 百 年 も 先 データの 蓄 積 が 完 了 したときになるだろう しかし 自 然 を 相 手 にする 以 上 完 璧 はありえない つまり 対 症 療 法 では 事 故 の 根 絶 は 不 可 能 なのである では どうすればよいのか それは コンピュータと 人 間 との 間 に コミュ ニケーションを 確 立 することである パイロットに 目 を 向 けてみると コック ピットの 中 には 2 名 のパイロットがいる 2 名 のパイロットが 運 航 にあたるとき そのほとんどの 場 合 で 初 対 面 である 場 合 が 多 い それでも 二 人 で 息 を 合 わせ 安 全 な 運 航 を 確 立 するために パイロットはコミュニケーションを 用 いる コ ミュニケーションを 通 じて 互 いの 共 通 認 識 を 構 築 するのである 人 間 は 相 手 の 声 の 調 子 表 情 言 葉 遣 いから 相 手 の 性 格 や 考 え 方 を 推 測 する その 結 果 相 手 が 自 分 にとって 害 をなす 存 在 ではないということがわかれば 相 手 に 対 して 心 を 開 く そのことが 相 手 を 信 頼 することにつながり パイロットでい えば 緊 急 事 態 の 際 でも 良 好 なチームワークを 発 揮 することができるのである それでは コンピュータと 人 間 はどうであろうか コンピュータには 表 情 が ない 声 の 調 子 から 感 情 を 読 み 取 ることはできない コンピュータには 感 情 が ないのだから まずコンピュータが 人 間 と 話 すこと 自 体 一 昔 前 では 不 可 能 で あった しかし 技 術 の 進 歩 により 人 間 とコミュニケーションを 図 ることが 可 能 なコンピュータが 登 場 した コンピュータはあたかも 感 情 があるかのよう に 声 の 調 子 や 表 情 まで 変 化 させることが 可 能 となり しかも 話 している 相 手 の 人 間 の 声 の 調 子 や 表 情 までも 読 み 取 り 相 手 に 合 わせた 会 話 を 行 うことが 可 能 となった この 技 術 を 応 用 し 航 空 機 のコンピュータに 搭 載 したとすれば これまでとは 比 べ 物 にならないほど パイロットの 負 担 は 軽 減 されるだろう - 41 -
現 在 の 航 空 機 の 運 航 のそのほとんどは 搭 載 されたコンピュータによって 制 御 されている しかしコンピュータはその 特 性 上 自 分 が 今 何 をしているかを 音 声 によってパイロットに 伝 える 術 を 持 たない パイロットはいくら 注 意 して いても いくらベテランのパイロットでも 集 中 力 は 落 ちる その 時 もし コ ンピュータが 言 葉 を 発 していたなら パイロットはコンピュータの 話 す 内 容 に 耳 を 傾 け 異 常 をいち 早 く 察 知 することが 可 能 となるのではないだろうか これからの 未 来 の 航 空 機 は 人 間 とコンピュータがうまくコミュニケーショ ンを 図 りながら お 互 いの 役 割 を 明 確 に 分 担 するようになると 予 測 する 旅 客 機 を 無 人 で 運 航 するには まだしばらく 時 間 がかかる なぜならば 自 然 に 対 するデータがまだまだ 蓄 積 されていないからだ 人 間 が 自 然 を 完 全 に 支 配 した とき 航 空 機 の 無 人 化 は 実 現 されるだろう それまでは 人 間 とコンピュータ つまり 技 術 と 人 間 が 共 存 し 今 よりももっと 明 確 に 役 割 が 分 担 され ヒューマ ンエラーによる 航 空 機 事 故 は 減 少 していることだろう - 42 -
謝 辞 本 論 文 作 成 に 当 たり ご 指 導 を 頂 いた 卒 業 論 文 指 導 教 員 である 利 根 川 豊 教 授 に この 場 を 持 って 感 謝 の 意 を 表 します また 日 々の 議 論 を 通 じて 様 々な 考 えや 意 見 を 示 し 論 文 作 成 に 大 きな 貢 献 をした 利 根 川 研 究 室 の 皆 様 に 感 謝 い たします - 43 -
参 考 文 献 1 富 山 市 科 学 博 物 館 :とやまサイエンストピックス NO.424 2013 2 Carroll F.Gray :Flying Machines William Samuel Henson http://www.flyingmachines.org/hens.html 3 Library of Congress: Rear view of the Wright brothers' four-cylinder motor as installed in their 1903 airplane, 1928. http://www.loc.gov/item/2001696582/ 4 Library of Congress: Left front side of the Wright brothers' reconstructed 1903 motor, 1928 http://www.loc.gov/item/2001696580/ 5 Library of Congress: First flight, 120 feet in 12 seconds, 10:35 a.m.; Kitty Hawk, North Carolina digital file from original, 1978 http://www.loc.gov/collections/wright-brothers-negatives/about-this-colle ction/ 6 ル ブルジェ 航 空 宇 宙 博 物 館 :Cockpit secrets, Farman.F60.Goriath http://www.museeairespace.fr/cockpits-secrets/farman-f60-goliath 7 Alex Beltyukov : Flight deck of the Boeing 787-8 N787BA, 2011 http://www.airliners.net/photo/boeing/boeing-787-8-dreamliner/194020 5/L/ 8 Patrick De Connick : Qatar Airways, Airbus A380-861, 2015 http://www.airliners.net/photo/qatar-airways/airbus-a380-861/2731808 /&sid=4d3a448cec821e72beb8b45350eecf78 9 沖 縄 美 ら 海 水 族 館 ホームページ: 黒 潮 の 海 2015 http://oki-churaumi.jp/area/kuroshio.html - 44 -
10 フェラーリオフィシャルサイト:ラ フェラーリ 2015 http://auto.ferrari.com/ja_jp/sports-cars-models/car-range/laferrari/#des ign-laferrari_360_exterior 11 Flightradar24 :2015 https://www.flightradar24.com/31.07,139.65/2 12 佐 々 木 正 悟 :なぜ 優 先 度 が 低 い タスク から 片 づけるべきなのか ITmedia エンタープライズ 2009 http://www.itmedia.co.jp/bizid/articles/0906/04/news002.html 13 ニコラス G カー:オートメーション バカ 青 土 社 2014 14 稲 垣 敏 之 : 自 動 化 による 安 全 性 の 向 上 :ヒューマンファクタの 視 点 から の 考 察 2008 15 原 俊 郎 :ライト 兄 弟 のひみつ 2013 http://www.wetwing.com/wright/index.html 16 日 本 経 済 新 聞 電 子 版 : 世 界 経 営 者 会 議 特 集 ボーイング 会 長 無 人 旅 客 機 早 期 実 現 の 可 能 性 2015 http://www.nikkei.com/article/dgxlasfk11h36_r11c15a1000000/ 文 中 についてはウィキペディアより 引 用 - 45 -