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A380生産終了・3 エンジンの話 [├雑談]

大型化
747が登場するまで、DC-8、B707といった「大型ジェット旅客機」
が使用していたエンジンの推力は、9tそこそこでした。
細かい経緯は省きますが、エンジンメーカーは莫大な予算を投じ、試行錯誤の末、
747のために推力19tのエンジンをやっとのことで開発します。
推力が一挙にそれまでの倍以上になったんですが、
それでもどうにか747が離陸できる程度のものだったため、
エンジンメーカーはその後も推力を上げることにまい進します。

最新の747-8のエンジン推力は33.7t、A380は40t級にもなっているんですが、
現在のところ最強なのは、B777の60t級エンジンです。
A380より軽い777の方がより強力なエンジンを使用しているのは、
2発で必要な推力を賄わなければならないということと共に、
旅客機は「1発停止しても離陸を継続できなければならない」というルールがあるからです。

4発機なら、1発の停止は、全推力の25%の喪失で済みますが、
双発の場合、1発停止すると推力が半減してしまうため、
その分強力なエンジンを使用する必要があります。
具体的に数字を挙げるとこんな感じ↓
離陸に必要な推力を100とすると、
4発機の場合、4発合計で133.3の推力があれば、1発停止しても100を確保できます。
4発合計で133.3ということは、4で割ると1基当り33.3の推力があれば良いことになります。

対して双発機の場合は、2発合計で200の推力がないと、1発停止時に100を確保できません。
つまりエンジン1基当りの推力は、4発機なら、33.3で済むのに対し、双発機は100でなければならず、
エンジン1基当りでみると、双発機のエンジンは4発機の3倍の推力が必要となります。

4発が2発になるんだから、なんとなく1発当りの推力が2倍になればいいじゃん。
と思ってしまうんですが、1発停止のことを考えると、2倍じゃなくて3倍のエンジンが必要なんですね。

そんな訳で、航空会社にとっては、エンジンの数が多いとコストが嵩むため、
「3発4発じゃなくて、なるべく双発機がいいなぁ」とこれまでもずっと思っていたのですが、
双発機にはより強力なエンジンが必須であり、
そんな超強力エンジンがなかなか開発できなかったため、
大型機、そして超長距離路線は3発機、4発機の独壇場になっていました。

近年になって超強力なエンジンがぼちぼち出始めてきたからこそ、
「747やA380クラスの大きさは必要ないけど、もう一回り小さいクラスを双発で」
という航空会社の要望にようやく応えられるようになったのでした。
777シリーズで最も大きい-300ERの最大離陸重量は351.5t、
747の初期型-100の最大離陸重量は333.4t。
初期型ジャンボより少し重いヒコーキが本気出せば、
たった1発のエンジンで離陸継続できちゃうんですからね。
凄い時代になったものです(@Д@)


信頼性
コストを度外視しては商売が成り立たない航空会社にとって、双発機は非常に有難い存在なのですが、
航空会社が安心して様々な大きさの双発機を運用するには、
エンジンの大型化ともう一つ必要なのが信頼性でした。
機械は故障が付き物です。
4発機なら1発止まってもまだ3発ありますが、
双発機の場合、1発止まると頼みの綱は残る1発のみ。
残る1発でも離陸が継続できるだけの十分な推力を確保しているのは前述の通りなんですが、
万一残りの1発も止まってしまうと、もう後はグライダー飛行しながら最寄りの空港に直行するか、
少しでもマシな不時着地を探すよりありません。
旅客機の滑空比はおおよそ10:1なので、高度10kmなら理屈では100km滑空できるんですが、
滑空距離は風向きによって大きく変わりますし、旋回すれば高度はグングン落ちます。
高度が低いと、「ハドソン川の奇跡」のように、空港のすぐ近くを飛んでいるのに、
空港に戻る余裕さえないかもしれません。
上空でエンジン停止に至った事故報告など見ると、
再始動を試みているうちに高度を失って…みたいな恐ろしいケースもあます。

このため双発の旅客機は万一に備え、
「空港からあまり遠く離れたルートを飛んではならない」とルールで定められました。
その後エンジンの信頼性向上と共にこの「空港からあまり遠く離れてはならない」
規制は徐々に緩和されてゆき、
1985年、B767で「120分までならOK」とルールが改正されました。
この「120分までなら」の時間の部分は徐々に大きくなり、
現在では安全性を実証できれば370分というケースもあります。
370分ということは、1発停止から6時間10分以内に緊急着陸可能なルートが設定できるということで、
現在では事実上ほぼどんなルートでも設定できるようになっています
(詳しくは「ETOPS」でググってみてください)。

こうして双発であることによるルートの制約は、ほぼなくなっているんですが、
仮に1発停止になったとして、場合によっては残る1発に6時間命を預けざるを得ないということになります。
実際に双発機に搭乗している状況で、窓からは見渡す限り海ばかりだと、
(今エンジンが1つ止まっちゃうと、何百人も乗ってるヒコーキがこのエンジン1つだけで飛ぶのか~(-"-;))
なんて神妙な気持ちになりますし、パイロットの手記でも
「経済性で言えば、そりゃ双発なんだろうけど、4発の絶大な安心感は何物にも代え難い」
と力説する内容は意外と多いです。

それでも信頼性の向上は目覚ましく、累計飛行時間が1万年を優に超える型式のエンジンもあり、
統計上、38年回してやっと1回停止するというエンジン(CFM56系)もあります。
ここまで低い確率だと、むしろそんな場面に遭遇できるなんて逆に…
なんて不謹慎なことを書いてしまうのは、やっぱり机上だからなんでしょうね。

話を戻します。
双発でもそこそこの座席数の旅客機が飛ばせるようになり、
エンジンの信頼性も徐々にあがってきた1985年の大幅な規制緩和により、
本格運用が始まるや、双発のB767は大西洋路線で一躍主役となり、
航続距離を伸ばした型も売れるようになったのでした。


燃費
前記事で書いた通り、ストレッチを見越して大きくて重い主翼を付けた-800は、
その分燃費面でハンデがあるのを承知のうえで世に送り出されました。
それでもA380にエンジンを納入するメーカーは、
「これ以上革新的なエンジンは今後10年出ない」
と請け合っていたため、デリバリー当時そのハンデはそんな大したことないと見なされていました。
ところがA380就航から僅か4年後には、更に革新的なエンジンを装備した787が就航したのでした
(787の低燃費は、軽量化ではなくエンジンの性能向上に依る割合が最も大きい)。
そして、ストレッチ型を見越した仕込みを活かす日は結局来ませんでした(;´Д⊂)

前述の通り「二乗三乗の法則」がつきまとい、
大型機はどう足掻いても燃費面で不利なんですが、
それでもA380は「(大型機なのに)燃費の良いヒコーキ」という立ち位置のはずでした。
英語版Wiki/Fuel economy in aircraftの項目に各機の燃費が出ており、
「1席100km運ぶのに何L必要か」という数値が並んでいます。
ヒコーキは一般に、飛行距離が延びるほど燃費が悪くなります。
そのためデータは距離別に5つのカテゴリーに分類されていて、
例えば787は、中距離と長距離、両方のカテゴリーに燃費が出ています。
A380は長距離フライトのカテゴリー(8,610–13,330 km)にのみデータが載っていて、
A380が11,000km飛行時、1席100km運ぶのに3.16Lの燃料消費という数値になっています。

一方、同じ距離のB747-400は、3.34Lとあります。
その差は0.18Lで、「なんだコップ1杯分か」。
と思いますが、100kmだとコップ1杯分でも、11,000kmになると、これが1席あたり19.8Lになります。
このデータでは、747-400は416席なので、トータルでは8,237Lも余分に消費する計算に。
燃料代は変動幅が大きいのと、燃料税があったりなかったりするので、
非常にアバウトな数字なにってしまうんですが、
仮にリッター55円とすると、-400が余分に消費する燃料代は45万円強になります。
そしてA380は747-400の1.3倍の座席数なので、この差は更に開くことになります。
1便飛ばすごとに、A380の方が約50万円も燃料代が節約できます。
A380の勝ち!

ここまで散々A380に難癖をつけてしまい、
エアバス/A380ファンの方はすっかりオイラのことが嫌いになられたことと思いますが、
747-400よりずっと大きくて重い機体でこの数値を叩き出すA380は凄いんです。
そしてエアバスもそのことを盛んに宣伝していて、
「A380で、地球を救う」なんてキャッチコピーを使っていたこともありました。
実はボーイングの公式サイト内でも、直接表現ではないんですが、
各スペックの比較記事をよーく眺めると、「747-400はA380より燃費が劣っている」
とちゃんと読み取れる箇所があります。

ところがです。
同じ長距離フライトのカテゴリーで見ると、
ここ数年でデビューした機種はこの数値が全て2L台であり、
このカテゴリーで最も燃費が良いのは、B787-9の2.31。
片やA380と747-400は、3.16と3.34。
これは、1.37倍~1.45倍にも相当します。
大雑把な計算なんですが、1席9,208km飛行するのに、
787だと212.7L消費するんですが、
A380だと290.9Lになります。
小数点第一位までは同じなんだけど~という微妙な差ならまだしも、
これだけ差がついてしまうのですから、これはもー勝負になりません。
余談ですが、初受領した787を日本にフェリーしたANA機長がインタビューで、
「こんなに少ない燃料で太平洋を越えられるのかと驚いた」
的な話をなすってました。

因みに、短距離フライトのカテゴリー(1,900km)でA220-300、A319Neo、B737MAX-7といった新世代機では、この数値がなんと2を割り込んでおり、
1席100km運ぶのに2L足らずで済んでしまうということになります。
全データ中最も燃費が良いのは、エアバスA220-300の1.85!
1席100km運ぶのにたったの1.85Lで済んでしまうということで、
車的に表現するなら、リッター54kmということに(@Д@)
(先程の数字だと、A380はリッター31.6km)
車もそうですがヒコーキの燃費向上も凄まじいものがあります。
大型機と最新の小/中型機でここまで圧倒的な差がついてしまうと、
(それでも大型機を使うなんて、燃料消費が趣味なのかしらん(´・ω・`))
なんて考えてしまいます。
このように、当のエンジンメーカーさえ予想しなかったような経済性、
航続性を兼ね備えた中/小型機が続々と登場することとなり、
A380の燃費性能は相対的に低下しました。

前記事にも書きましたが、A380は総二階建てとしたため、
キャビンの床面積は747の1.5倍となりました。
対して座席数は1.25~1.35倍。
この余剰スペースが、将来のストレッチ型を見越して前後バランスを取るためのやむを得ないものだったのか、
それとも意図的に設けたものなのか不明なんですが、
それだけ余計に胴体が重くなっている訳で、
胴体が重くなったということは、その分だけペイロードが減ってしまいます。
開発当初は、「747より燃費が良くて、しかもキャビンには航空会社が自由に使える広々スペースまでありますよ!」
ということだったんでしょうが、
「燃費こそ正義」という現在の航空業界の趨勢を見る限り、
マーケットを外してしまったことになります。

A380登場から4年後に787がデリバリーし、
それに続く長距離低燃費の小/中型機により大型機があっという間に駆逐されつつあるという現状を見るにつけ、
ほんの数年先を見通すことさえ、本当に難しいんですね~。
2017年末、デルタとユナイテッドが747を退役させたことにより、
アメリカの航空会社からは既に旅客型の747は姿を消しています。

ICAOによれば、2017年にジェット燃料価格は24%上昇したため、
各航空会社は利益を出すために対応を迫られたのだそうです。
その前年の下落から一転大幅な上昇に転じたため、
24%というとてつもない数字になっているということなんですが、
それでも燃料価格は今後も基本的に上昇を続けるでしょうし、
航空会社にとって燃料費は大きな部分を占めるため、これは非常に切実な問題です。
メーカーは争うようにして、長距離飛行も可能な、
そして燃費が格段に優れている小/中型機を出しています。
もはや長距離路線だからといって、大型機を使う必然性はなくなりました。
大型機が廃れるのも道理です。

(続きます)



A380生産終了・1(胴体の話) 
A380生産終了・2(主翼の話) 

A380生産終了・4(航空会社の話) 
A380生産終了・5(メーカーの話・上) 
A380生産終了・6(メーカーの話・下) 

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コメント 4

マリオ・デ・ニ−ロ

4/1だから最後にUSOが来るかと思っていたら・・・ゴメンなさいm(__)m
いつも凄い話をありがとうございます[m(_ _)m]
by マリオ・デ・ニ−ロ (2019-04-01 13:57) 

とり

■マリオ師匠
USO記事、以前は毎年恒例だったんですけどね~
今年は何もネタ思い付きませんでした
申し訳ありませんm(_ _)m
何か思いついたら、来年はやりますので~
 
今回の記事、ヒコーキ趣味の方には分かり切った内容ばかりで
お恥ずかしいです(///∇///)
by とり (2019-04-01 20:20) 

鹿児島のこういち

自分もUSO記事、ちょっと期待してました(^^♪
毎年ネタ探しも大変ですものね
以前やったお店を始めた記事のように
「ドライブインとり」関東支店始めましたってのは
 

やっぱ、まずいか(´艸`*)
by 鹿児島のこういち (2019-04-02 15:59) 

とり

■鹿児島のこういちさん
実は4/1の記事は朝の段階でイキナリ普段の三倍近い閲覧数がついてました。
お二人以外にもUSO記事目当ての方がおられたみたいです。
来年は多分、きっと、恐らくやります。
>関東支店
アハハ、いいですね~
(_ _)ノ_彡☆ギャハハハ バンバン!
シャレを分かってくれそうなお店だし、
やっても大丈夫かな??
実在するからダメかな??
どうなんでしょうね。
ちょっといろいろ考えてみます~
by とり (2019-04-03 05:20) 

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