Blog旅客機図鑑

旅客機図鑑(3)

旅客機図鑑(3)

フライトシミュレーターでジェット旅客機の飛行を楽しむ際に、ある程度外観や操縦インタフェースなどを知っていることで、楽しさが倍以上上がると思います。
月刊エアライン2017年3月号に旅客機図鑑が掲載されていたので、いくつかの記事を引用して整理してみました。さらに詳しい情報が知りたい方は月刊エアライン2017年3月号をお読みください。

自動化のフィロソフィーはデザインにどのような差を生んだのか。
ボーイング機とエアバス機のコクピット・デザイン

Photo by Motoyoshi Ohmura

コントロールホイールとサイドスティックの違い

ボーイング社とエアバス社のコクピットデザインで最も顕著なのは、操縦桿の形状とその位置であろう。ボーイング社は最初のジェット旅客機707からの設計を踏襲し、パイロットの正面にコントロールホイールを持った操縦桿を重置している。これに対してエアバス社は最初のA300/A310こそ通常の操縦桿であったが、A320からはサイドスティックと呼ばれるシミュレーション・ゲームのコントローラー用のスティックと同じようなデバイスを採用した。一番の利点としてはパイロットの正面という最適な場所を操縦桿で塞がないということだろう。工アバス機ではテーブルを引出すことができるので、そのテーブルの上で食事をしたり、EFB(Electronic Flight Bag)を使用してデスクワークを行なうことができる。サイドスティックの一点は、もう一人のパイロットが操縦桿の位置をモニターできないという点にある。ボーイング機の操縦桿であれば、手動で動かしている場合にその操舵の状況が一目で判断できるが、サイドスティックではまったく判断ができない。サイドスティックでは、テイクオーバーボタンを押した方が操舵の優先権を得るが、どちらのパイロットが優先権を持っているかはグレアシールドのサイドスティック・プライオリティライトを確認しないとわからない。

コクピット内のパネルやスイッチ、ボタンの配置については両社の間で大きな違いはない。現在ではほとんどの操作はプッシュ式のボタンで行なわれるが、A300/310ではトグル式のスイッチが使用されており、当時はエアバス機とボーイング機でスイッチのON/OFFの方向が逆であった。垂直に設置されたパネルやペデスタルに設置されたパネルではエアバス機もボーイング機も上方向または前方向にスイッチを倒すとONになるが、パイロットの頭上に設けられたオーバーヘッドパネルではエアバス機はスイッチを後方に倒すとON、ボーイング機は前方に倒すとONとまったく逆になる。ただしこれは慣れによって解消できることなので、実際にはあまり大きな問題ではない。

自動操縦の解除をめぐる両機の考え方の違い

エアバス機とボーイング機でのオートパイロットに関する考え方の違いはかなり大きいと言える。簡単に言えばエアバス機は最終的にはオートパイロットを信頼してすべてを任せるというポリシーだったが、ボーイング機はあくまで最終的な判断はパイロットに任せるというポリシーであったと過去形で書いているのは、ある事故を契機にポリシーが一部変更されたからである。

この事故は1994年4月26日、中華航空140便(エアバスA300-600R)が台北国際空港を出発し、名古屋空港に手動でILS着陸しようとした際に起きた。操縦していたのは副操縦士だったが、進入中に誤って「GoLever(着陸やり直しレバー)」を操作してしまった。機長はGoLeverの解除を指示したが、副操縦士はそれを解除しないままAuto PilotをONにしてしまった。副操縦士は操縦桿を押して機首を下げようとしたが、Auto PilotがONとなっていたために水平安定板は機首上げに働き、昇降舵に乗程の動きに応じて機首下げに働いた。更に失速防止装置が働き、エンジンの出力が上がった結果、機首が更に上がり機体は失速し、墜落してしまった。この事故では搭乗者271名中、264名が死亡し、7名が重傷を負う大事故になった。「ボーイング機ではAuto PilotをONにしていても、操縦桿に荷重を加えることによりAuto Piotは解除される設計になっていたが、エアボス後ではAuto Pilotのスイッチを操作しな・裏り解除できない設計だった。本事故の調査報告書が発表され、事故原因がエアバス機のAuto Pilot解除が操縦桿を手動で操作してもできない仕様になっていたことが指摘されると、エアバス社もボーイング社の方式に設計を変更した。

A320に最新術を注ぎ込み安全性、効率性を実現

エアバス社はA300/310の次の機体として737やDC-9のライバルとなる単通路で座席数が150席程度の小型機を目標に定めた。これまで双通路機しか作っていなかったエアバス社としては、後発企業としてのハンディを克服するために最新技術を導入して安全性、信頼性、経済性で高い評価を得るという戦略を取った。そして1984年3月にA320プログラムが正式にローンチした。最大の特色はフライ・バイ・ワイヤ(FBW)システムとサイド・スティック・コントロールシステムを導入したことで、この特徴はA320以降のエアバス機に採用され、パイロットの操縦資格取得の簡素化や訓練時間短縮に大いに役立っている。FBWシステムとは従来機のように操縦桿と蛇面を直接接続することなく、その中間にフライト・コントロール・コンピューター(FCC)を接続し、すべての制御はFCCを介した電気的信号で行なわれる。従来機ではパイロットが直接に舵面を動かすが、FBWではパイロットのFCCへの入力をFCCが判断し、その時の条件に最適な舵面出力をFCCが出す。例えばパイロットがバンク20度を入力すると、FCCは速度・高度などの条件を考慮して機体が20度バンクに入るよう能面を操作する。単純化して言えばサイド・スティックはFCCへの入力を行なうマウスのようなものである。またFBWには各種の保護機能が付いており、在来機では速度を落とすとピッチ角が増大して失速するが、A320ではピッチ角がある限度を超えるとエンジン出力が自動的に増大して失速が防止される。また反対に速度が増大し、限界速度を超える恐れがあると自動的にエンジン出力が減少してオーバースピードを防止する。

ボーイング社は777でようやくFBWをピッチ軸の制御に導入したが、その後の787では広範囲に導入している。エアバス社とボーイング社のFBWの違いについてはまた別の機会に解説しよう。

ボーイング、エアバス、エンブラエル、ボンバルディアなど現代旅客機の計器表示
コクピット・ディスプレイの種類とその見方

PFDプライマリー・フライト・ディスプレイ

上:A320 PFD、中:CS100 PFD、B777 PFD

機体の姿勢、スピード、高度、オートパイロットのモードなどに関連した情報がつめこまれており、パイロットが飛行機を飛ばすために最もよく見る計器だ。TCASの回避指示のほか、ローカライザーやグライドスロープのインディケーター、フライトパスベクター(FPV)、ウインドシア警報など、着陸のために必要な表示もここに表示される。

A320 PFD

エアバス機においてもオートパイロットのモードアナウンシエーターが異なるぐらいで、ボーイングと表示はさほど変わらない。パイロットであれば機体の状態を直感的に把握できるものとなっている。

CS100 PFD

ボンバルディアCシリーズのPFD。ボーイング787以降の世代の航空機ではLCDの大型化が特徴。

B777 PFD

ボーイング777のPFDイメージ。747-400以降スタンダードとなったスタイルだ。中央にピッチとバンクを示す水平儀があり、スリップ&スキッドインディケーター(ターンコーディネーターにあるボールの代わりとなるもの)が上部目盛りのところの(バンクポインター)と一体になっている。水平儀の左側はエアスピード関連を表示するスピードテープ、右側は高度や上昇・降下率(V/Sバーティカルスピード)を表示するテープ、上側にオートスロットル・オートパイロットのモードを表すフライトモードアナウンシエーター、下側に機首が向いている向き(ヘディング)と進行方向(トラック)を示すインディケーションがある。こうしたレイアウトは「ベーシックT」といわれる機械式計器の時代から伝統的な配置を受け継いでいる。

NDナビゲーション・ディスプレイ

クルマのカーナビにあたるディスプレイ。飛行ルートをコンピューターにインプットすると、マップ上で線がつながり、オートパイロットのLNAVモードによってトレースしてくれる。ナビゲーションに関する情報が集約され、ウェザーレーダーや、EGPWS(対地接近警報装置:地形データと自機の位置を照らし合わせ地表接近を警告する)によるテレイン情報、他機の位置の表示も出すことができる。787やA380以降の航空機では、上昇降下のプランも断面図のように表示する機能も備える。

この先の航空機では3Dのマップを重ねることができるものが標準となっていきそうだ。

CS100 ND

ボンバルディアCシリーズのND.山や平地を表した詳細な地図が表示されていて、山などへの衝突回避に視覚的に役立つ。今後デビューするエンブラエルE2シリーズやMRJもほぼこれと同じようなものとなる。

左:CS100 ND、右:B777 ND

B777 ND

ボーイング777のND。風、各方位(磁方位・真方位・トラック)、ルート、バーディカルトラックエラーなどのほか、FIX、トラック、VORなどのNAVAIDSウェザーレーダー、テレイン、TCAS、IRSやGPSの情報等が切り替えにより表示できる。

A320 ND

基本的にボーイングと似ている配置と機能だが、エアプレーンシン西山が十字型に描かれるなど表示記号が異なる。

EICAS/ECAMエンジン&システム・ディスプレイ

EICAS(アイキャス)とは、ボーイング機のエンジン&システムを表示するシステムの謂いで、Engine Indication and Crew Alerting Systemを略したものである。エンジンのパラメーターや、ギア・フラップの状態、機体システムの状態ほか、システムの不具合や異常を表示するもので、センターペデステル前方、左席と右席のナビゲーションディスプレイに挟まれた位置にある。

ボーイングのEICASに対して、エアバスはECAM(Electronic Centralized Aircraft Monitor)と呼んでいる。表示する内容は同一と考えていいが、エアバスの場合、発生した不具合への対応・処置も表示できる。ボーイングも777以降、チェックリストを表示できるようにした。1990年代のボーイング747-400と777シリーズ、767-400の世代では、左席と右席の間に縦に2か所ディスプレイがあり、上のものは左右のNDに挟まれたところをプライマリーEICAS、下(スラストレバーの前)をセカンダリーEICASと呼ぶ。

主にセカンドEICASに表示させるものは、システムをより詳しく見るためのもので、系統図(Synoptic)である。EICASのチェックリストに応じてクリック操作やスイッチ位置を正しくすることで概念図の当該部分は表示がグリーンに変わる。セカンドEICASは、通常ブランクにさせておき、何か不具合があった場合にはそのシステムのページがポップアップするようになっている。
なお、EICASの情報はPDF・ND同様、ディスプレイが故障のときには別のディスプレイに表示することが可能である。

777 EICAS(Primary)

プライマリーEICASの表示。操縦のために必要なエンジンパラメータのほか、ギア・フラップや、パッセンジャーサイン、簡単な燃料の情報なども表示される。

777 EICAS(Secondary)

セカンダリーエンジンディスプレイの表示。グレアシールドのMCP(Mode Cotrol Panel)の横にあるスイッチで表示を切り替え・オフできる。

EFB/OITエレクトロニック・フライトバッグ

A350 OIT

PFD、ND、EICAS/ECAMの3種類のディスプレイ群に近年加わったディスプレイが、EFB(ボーイング)/OIT(エアバス)である。どちらも狭いコクピット内のポジションを求めて、操縦席から一番外側に斜めに取り付けられているケースが多い。

このEFB/OITはエンルートチャートやアプローチチャートなどパイロットがつねに参照しなければならない情報を表示することができる。従来はすべてペーパーに印刷されたものをパイロットがフライトバッグに入れて持ち込んでいたものが、EFB/OITではすべて電子データ化され、日々自動的に更新される。

情報参照だけでなく、運航に必要な性能計算も行なえ、運航重量、気温や滑走路のデータを打ち込めば必要な離陸性能の数字が取り出せたり、監視カメラからの映像が表示できる機種もある。ビルトイン式のEFB/OITを装備しない機体の場合には所定の証明を取得したiPadなどのデバイスを持ち込むことができ、EFB/OITのような使い方ができる。

ホイール&スティックのさまざまな形状
操縦桿

E170 CONTROL WHEEL

その形状によって操縦桿(コントロールスティック)や操縦輪(コントロールホイール・コラム)とよばれる操縦装置。スティックは片手で握るが、ホイールは両手でしっかりとつかむことができる。ボーイング機には長年このホイールが使われている。ホイールはボーイングがU字、エンブラエルがM字型だ。

形状もさることながら、コントロールホイールは操縦者の正面に、サイドスティックは操縦者の脇に置かれるというレイアウト上の大きな違いも生んでいる。サイドスティック機は操縦者と正面パネルの空間に折りたたみ式のテーブルをはさむことができるメリットがある。

ホイール&スティックには指で操作するトリムスイッチ、通信マイクのPTT(Push To Talk)ボタン、また便名やスピードなど数字を一時的にメモリーさせておくカウンターなども付いていた機種もあった。

空中で使用するホイール&スティックと別に、地上をタキシングするときに使用する小さなハンドルがステアリング・チラーである。

最重要コントロール卓を占めるエンジン推力制御レバー
スラストレバー

エンジンパワーのコントロールをするスラストレバーは、センターペデステルの前方、左席のパイロットの場合、右手を真横に出すとつかみやすい位置にある。ボーイング機のスラストレバーは、オートスラストがエンゲージされてもエンジン出力に応じてサーボで前後に動き、視覚的にパワーの増減がわかりやすいが、一方、A320以降のエアバス機のレバーのポジションは「IDLE(0)/CL/FLEX/TOGA(アイドル/クライム/フレックス/トガ)」の各ディテント位置が刻まれており、オートスラストがアクティブの間はCLディテントに固定されたままとなる。その間は、パイロットはエンジンの計器表示を見て出力を確認する。

これはエアバスがオートフライトで飛行する前提で設計され、スラストを気にせずサイドスティックの操作だけで接地前のフレアまで飛行するコンセプトによるものである。リバースをかけるにはスラストレバー前縁についたリバーサーレバーを引き上げるタイプが一般的だが、A320ファミリーではアイドルディテントからスラストレバーを後方のディテント位置にさらに引く構造となっている。

スラストレバーの周囲には、スタビライザー位置を操作しアップトリム/ダウントリムと取るためのピッチトリムレバーやホイール、スピードブレーキ、フラップを操作する各レバーが集約されている。また、ボーイングはスレバーラストのパネル後方にフューエルコントロールスイッチ、エアバスはエンジンスタートスイッチ(エンブラエルはパネル前方)がある。

747-400 Thrust Lever

ボーイング747-400のスラストレバー。その左にスピードブレーキ、右にフラップレバーがある。写真手前には4つのフューエルコントロールスイッチや、左右水平尾翼のスタビライザーを動かすトリムスイッチ。

A320 Thrust Lever

エアバスA320のスラストレバー。A320ファミリーではスラストレバーをアイドルディテント10位置)より手前に入れることでリバーサーが作動する。左右の白黒のホイールは回転し、オートトリムが作動していることを視認できる。左右のメモリはト「リム位置の表示で、離陸前は白黒ホイールを手動で回転させてピッチトリムをセットする。スラストレバーの手前はエンジンスタートスイッチでA350も1同様。

777 Thrust Lever

プライバイワイヤ機ボーイング777ユニット左端には人型化のオルタネートトリムスイッチがある。トリムは従スどおりコントロールコラム(操縦桿の上部で死指により操作できる。

A350 Thrust Lever

エアバスA350のスラストレバーと引き上げるタイプのリバーサーレバー。左右の赤いボタンはオートスラストのディスエンゲージスイッチで、IDLEディテントとCLディテントの間でスラストをマニュアルコントロールすることもできる。また、エアバスのスラストレバーはアイドルディテントに入るまでリタードさせれば、オートスラストはオフになる。着陸前にオートスラストが入っている場合、電波高度のオートコールアウトとともに最後に「リタード」のコールがかかるのは、スラストをアイドルディテントまで引くことで、オートスラストをオフにせよということである。ちなみに、周囲にはMCDUとしてディスプレイ一体の旧来型のユニットはなく、キーボードが独立して存在、ディスプレイは写真上部の大型のもの(MFDマルチファンクションディスプレイ)に集約されている。

フライト・マネジメント・コンピューターの入力デバイス
CDU/MCDU

現代の旅客機の中枢にあるのはコンピューターであり、ボーイン5はFMC(フライト・マネジメント・コンピューター)、エアバスはFMGCフライトマネジメント&ガイダンス・コンピューター)とよばれるコンピューターがフライトとシステムの管理をつかさどっている。このコンビューターにアクセスするインターフェイスが、ボーイングのCDU(Control Display Unit)やエアバスのMCDU(Multifunction Control Display Unit)である。どちらも同じような仕様と機能をもち、キー操作を通じてウェイポイントをつなぐレグの作成、運航重量・重心や巡航高度などから計算した運航パフォーマンスの確定を行なう。

グレアシールドの自動操縦モードパネル
オートフライト・セレクター

パイロットから見てウインドウの視界とフライトディスプレイの境界にあるのがグレアシールドである。ここにはオートスロットルやオートパイロット、FD(フライトディレクター)のON/OFFスイッチのほか、オートパイロットにコマンドするSPD(速度)・HDG(飛行方位)・ALT(高度).V/S(バーティカルスピード)の入力や、オートフライトのモードをセレクトするスイッチ類がまとめられたパネルがある。

これらのパネルを、ボーイングではMCP(オートパイロットモードコントロールパネル)、エアバスではFCU(フライトコントロールユニット)と呼んでいる。スピードはIAS(ノット)とMach(マッハ)に、HDGはTRK(トラック)に、V/SはFPA(フライトパスアングル)、高度もメートルとフィートに切り替えが可能だ。

737-800 MCP

ボーイング737のオートフライトをコマンドするMCP(Mode Control Panel)。コース方位、スピード(IAS/MACH)、ヘディング、アルティチュードのウインドウと、その下にはセレクターノブプッシュボタンが並ぶ。

CS100 MCP

ボンバルディアCシリーズのグレアシールド。初見者にも分かりやすいシンプルなレイアウトだが、NAV周波数をセットするパネルがあり、ボーイング、エアバスと異なる。

A320 FCU

エアバスA320のFCU(Flight Cotrol Unit)パネル。セレクターノブでスピード、方位、高度の数字を入れるウインドウが、その下にAP(オートパイロット)、A/THR(オートスロットル)のスイッチが並ぶ。写真では切れているが左右にEFIS(Electronic Flight Information System)の操作パネルがあり、画面の入れ替えやマップのレンジ範囲の変更などが行なえる。

無線通信機、プリンターを装備した後方卓
アフター・ペデスタル

747-400から787へ。システムの自動化進展で変貌する。
オーバーヘッドパネル

BLOG一覧

参考文献

  • 飛田翔「特集旅客機図鑑」『月刊エアライン』、2017年3月号、pp.56-59
  • 「特集旅客機図鑑」『月刊エアライン』、2017年3月号、pp.60-71

関連ブログ