Loading article…
航空宇宙工学におけるブリードエアとは、ガスタービンの燃料燃焼セクションの上流にあるコンプレッサ段から取り出された圧縮空気のことである。自動空気供給およびキャビン圧力コントローラ (ASCPC) バルブは、低段または高段エンジンコンプレッサセクションから空気を抜き出す。低段空気は高出力設定操作中に使用され、高段空気は降下およびその他の低出力設定操作中に使用される。 [1] [2]このシステムからのブリードエアは、エンジンの内部冷却、別のエンジンのクロススタート、エンジンおよび機体の防氷、キャビン加圧、空気圧アクチュエータ、空気駆動モーター、油圧リザーバの加圧、廃棄物および貯水タンクに利用できる。一部のエンジンメンテナンスマニュアルでは、このようなシステムを「カスタマーブリードエア」と呼んでいる。[3] [4] [5]
ブリードエアは、高温と高圧という 2 つの特性があるため、航空機にとって価値があります(標準的な値は、エンジンパイロンから排出され航空機全体で使用されるように調整されたブリードエアの場合、200～250 °C (400～500 °F) および 275 kPa (40 psi) です)。
用途
民間航空機では、ブリードエアの主な用途は、環境制御システムに空気を供給して機内の圧力を高めることです。さらに、ブリードエアは、航空機の重要な部分（翼の前縁など）を凍結から守るためにも使用されます。 [6]
ブリードエアは入手しやすく、信頼性が高く、強力な動力源であるため、多くの航空機システムで使用されています。たとえば、飛行機のエンジンからのブリードエアは、残りのエンジンを始動するために使用されます。洗面所の貯水タンクは、圧力調整器を介して供給されるブリードエアによって加圧されます。[6]
キャビン加圧に使用する場合、エンジンからのブリードエアは、250 °C (500 °F) もの高温でコンプレッサー段から出るときに、冷たい外気で冷却される空気対空気熱交換器を通過させて冷却する必要があります。その後、キャビン内の空気の温度と流れを調節して快適な環境を保つ空気循環装置に送られます。 [6]このプロセスは、飛行機のキャビンの空気は同じ空気が循環されているという一般的な誤解に反しています。 [7]
ブリードエアはエンジン吸気口を加熱するためにも使用されます。これにより、氷の形成、堆積、剥離、エンジンへの吸入を防ぎ、エンジンを損傷するのを防ぎます。[8]
ジェットエンジンを搭載した航空機では、同様のシステムが「ホットウィング」方式による翼の防氷に使用されています。着氷状態では、翼の前縁に凝結した水滴が凍結する可能性があります。そうなると、氷が蓄積して重量が増加し、翼の形状が変化するため、性能が低下し、制御または揚力が著しく低下する可能性があります。これを防ぐため、熱いブリードエアが翼の前縁の内側に送り込まれ、氷点以上の温度に加熱されて氷の形成が防止されます。その後、空気は翼の縁にある小さな穴から排出されます。
プロペラ機では、ブリードエアを使って前縁のゴムブーツを膨らませ、すでに形成された氷を砕くのが一般的です。[6] [8]
エンジンの高圧コンプレッサーからのブリード空気は、ハリアーファミリーの軍用機 の飛行制御システムの一部に使用される反応制御バルブに供給するために使用されます。
汚染
約5,000便に1便の割合で[9]空調や加圧のために使用されるブリードエアがオイルや油圧作動油などの化学物質で汚染されることがあります。[10]これは煙霧現象として知られています。これらの化学物質は刺激性がありますが、このような現象が長期的な害を引き起こすことは証明されていません。[11] [12]
民間航空機や軍用機の有毒なレベルに汚染されているとされるブリードエアへの曝露が、特定の神経系や呼吸器系の健康被害につながったという逸話がある。この長期にわたる病気は航空毒性症候群と呼ばれているが、医学的に認められた症候群ではない。潜在的な汚染物質の1つはトリクレシルリン酸である。[13]
この危険性に関する研究を推進するために、航空有機リン情報サイト（AOPIS）（2001年）、世界客室内空気質事務局（2006年）、英国に拠点を置く航空毒性協会（2007年）など、多くのロビー団体が設立されている。客室内環境研究はACERグループの多くの機能の1つであるが[14] 、研究者はまだ因果関係を立証していない。[15] [16]
2014年にEU向けに行われた調査では、機内空気の汚染が問題となる可能性があることが確認されましたが、その調査では次のようにも述べられています。
- 「報告された多くの煙害事象は乗客の快適性を制限するが、危険はもたらさなかった。BFUが調査した煙害事象では、有毒物質（TCP / TOCPなど）による機内空気汚染の検証は不可能だった。」[17]
これまでのところ、航空機の客室内の空気が有毒なレベル（危険な化学物質のppm単位での既知の安全レベルを超える）に汚染されていることを示す科学的証拠はないが、2010年3月にオーストラリアの裁判所は、1992年3月の旅行中に石油の煙にさらされて慢性的な呼吸器疾患を患ったと主張した元航空会社客室乗務員に有利な判決を下した。[18]ボーイング社は、煙に関する乗務員や乗客からの訴訟を恐れて機内に空気質センサーを設置することを拒否しており、また、議会が化学物質の測定を義務付けた後、航空会社は客室乗務員に空気サンプラーの携行を許可しなかったため、このような検査は頻繁に行われていない。[19]
FAAは、煙事件後に神経学的問題を発症した数人のパイロットの医療証明書を取り消した。[20]煙事件で中毒性脳症（脳損傷）を患ったパイロットに労災補償を命じた裁判官は、航空業界による煙事件への妨害行為を非難した。[19]
2015年7月、スピリット航空のパイロットがブリードエア中の煙によって部分的に行動不能になった。[21]
無出血航空機
ブリードエアシステムは数十年前からジェット旅客機で使用されてきた。最近の固体電子工学の進歩により、空気動力システムを電力システムに置き換えることが可能になった。ボーイング787のようなブリードレス航空機では、外部システムに圧縮空気を供給しないことを補うために、各エンジンに2つの可変周波数発電機が搭載されている。ブリードエアをなくし、それを追加の電力生成に置き換えると、エンジン効率、重量の軽減、メンテナンスの容易さが大幅に向上すると考えられている。[22]
ボーイング社の社内文書によると、客室の空気源としてブリードエアの使用を排除することは、「客室の空気供給に侵入する可能性のあるエンジン汚染物質を排除する」ことにもつながるという。[23]
利点
ブリードレス航空機は、空気の圧縮と減圧のプロセスを排除し、ダクト、バルブ、熱交換器、その他の重機を取り除くことで航空機の質量を減らすことで燃料効率を実現します。 [24]
APU（補助動力装置）は、主エンジンが作動していないときはブリードエアを供給する必要がない。翼にブリードエアの通気孔がないため、空気力学が改善される。キャビンの空気供給コンプレッサーを必要最小限の速度で駆動することで、エネルギーを浪費する調整弁は不要になる。高温高圧のエアサイクルマシン（ACM）パックを低温低圧パックに置き換えて効率を高めることができる。ほとんどの航空機がほとんどの時間を過ごし、燃料の大部分を消費する巡航高度では、ACMパックを完全にバイパスして、さらにエネルギーを節約することができる。キャビン用のエンジンからブリードエアが取り出されないため、キャビンの空気供給がエンジンオイルで汚染される可能性が排除される。[24]
最後に、この設計を支持する人々は、熱せられた空気が翼や客室付近のパイプや熱交換器を通して送り込まれるのではなく、エンジンポッド内に閉じ込められるため、漏れが生じて周囲のシステムに損傷を与える恐れがなく、安全性が向上すると主張している。[24]
参照
参考文献
- ^ “777 Bleed Air”. 2014年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年2月23日閲覧。
- ^ 「Global 300 Bleed Air」。 2016年3月27日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。2019年6月11日閲覧。
- ^ 「欧州宇宙機関」（PDF） .
- ^ 「ミルスペック」。
- ^ abcd 「Bleed Air Systems」。Skybrary.aero 。 2013年1月1日閲覧。
- ^ ビジャゾン、ルイス。「飛行機内のリサイクル空気はどれくらい『古い』のか？」BBCサイエンスフォーカス。 2024年7月6日閲覧。
- ^ ab 「Ice Protection Systems」。Skybrary 。 2013年1月1日閲覧。
- ^ フェルドマン、キエラ（2020年12月17日）。「『私たちはゆっくりと毒されつつある』飛行機内で呼吸する空気に有毒ガスがどのように浸透するか」ロサンゼルス・タイムズ。
- ^ Sarah Nassauer (2009年7月30日)。「空中で：飛行機の『煙イベント』に関する新たな懸念」ウォール・ストリート・ジャーナル。 2012年12月29日閲覧。
- ^ ナッサウアー、サラ（2009年7月30日）。「空中で：飛行機の『煙イベント』に関する新たな懸念」ウォール・ストリート・ジャーナル。 2012年12月31日閲覧。
- ^ 「Skydrol FAQ」。Skydrol 。 2012年12月31日閲覧。
- ^ フェルドマン、キエラ（2020年12月17日）。「『私たちはゆっくりと毒されつつある』飛行機内で呼吸する空気に有毒ガスがどのように浸透するか」ロサンゼルス・タイムズ。
- ^ 「航空機客室環境研究」。2013年7月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年7月16日閲覧。
- ^ Bagshaw, Michael (2008 年 9 月). 「航空毒性症候群」(PDF) . 欧州航空宇宙医学会. 2010 年 8 月 27 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2012 年12 月 31 日閲覧。
- ^ 科学技術特別委員会 (2000)。「第 4 章: 健康的な機内空気の要素」。科学技術 - 第 5 回報告書 (報告書)。貴族院。2010年 7 月 5 日閲覧。
- ^ 「輸送機の客室空気質に関連した報告された事象の調査」（PDF）。ドイツ連邦航空事故調査局。2014年。
- ^ ターナー対イーストウエスト航空（2009年）、ニューサウスウェールズ州粉塵病裁判所
- ^ ab フェルドマン、キエラ（2020年12月17日）。「『私たちはゆっくりと毒されつつある』飛行機内で呼吸する空気に有毒ガスがどのように浸透するか」ロサンゼルス・タイムズ。
- ^ フェルドマン、キエラ（2020年12月17日）。「『私たちはゆっくりと毒されつつある』飛行機内で呼吸する空気に有毒ガスがどのように浸透するか」ロサンゼルス・タイムズ。
- ^ フェルドマン、キエラ（2020年12月17日）。「『私たちはゆっくりと毒されつつある』飛行機内で呼吸する空気に有毒ガスがどのように浸透するか」ロサンゼルス・タイムズ。
- ^ AERO 787 ノーブリードシステム ボーイング社 2008
- ^ フェルドマン、キエラ（2020年12月17日）。「『私たちはゆっくりと毒されつつある』飛行機内で呼吸する空気に有毒ガスがどのように浸透するか」ロサンゼルス・タイムズ。
- ^ abc Sinnett, Mike (2008). 「787 No-Bleed Systems」ボーイング。 2013年1月1日閲覧。