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航空宇宙分野では、異物損傷（FOD）という用語は、航空機に生じたあらゆる損傷のうち、異物破片（FODとも呼ばれる）に起因するものを指し、異物破片とは、航空機またはシステムに損傷を与える可能性のある、異物または物質のことである。[ 1 ]
外部の異物混入（FOD）の危険要因には、鳥の衝突、雹、氷、砂嵐、火山灰雲、滑走路や操縦室に放置された物体などが含まれます。内部の異物混入（FOD）の危険要因には、操縦席に放置された物体が操縦ケーブルに絡まったり、可動部品を詰まらせたり、電気接続部をショートさせたりして、飛行の安全性を損なうことが含まれます。
ジェットエンジンは、たとえ小さな物体でもエンジンに吸い込まれると大きな損傷を受ける可能性があります。米国では、連邦航空局（FAA）が、すべてのエンジンタイプが、小型大砲から稼働中のジェットエンジンに新鮮な鶏（死んではいるが凍っていない）を撃ち込むテストに合格することを義務付けています。エンジンはテスト後も機能し続ける必要はありませんが、航空機の他の部分に重大な損傷を与えてはなりません。したがって、鳥の衝突によって「ブレードが飛び出す」（部品が高速で飛び散るような形で破損する）場合でも、航空機の喪失につながってはならないのです。[ 2 ]
一部の軍用機は、異物混入によるエンジンの損傷を防ぐための独自の設計を採用していた。この設計では、気流にS字型の曲がりを持たせることで、空気が吸気口から入り、機体の前方に向かって曲がり、さらに後方に向かって曲がってからエンジンに入るようになっていた。最初の曲がりの後端には、強力なバネで扉が閉じられていた。吸気口に飛来した異物は、扉に衝突して開き、そのまま通過して機体から排出される仕組みになっていた。そのため、エンジンに入るのは、空気によって巻き上げられた小さな物体だけだった。この設計は確かに異物混入による問題を防止したが、気流の曲がりによって生じる抵抗と抵抗がエンジンの有効出力を低下させたため、この設計はその後採用されることはなかった。
同様のアプローチは、 Mi-24などの多くのターボシャフトエンジン搭載ヘリコプターにも採用されており、これらのヘリコプターは「渦流式」または「遠心式」の吸気口を使用している。この吸気口では、空気がエンジンに入る前に螺旋状の経路を通るように強制される。重い塵やその他の破片は外側に押し出され、エンジンの吸気口に入る前に気流から分離される。
ロシアのミコヤンMiG-29戦闘機とスホーイSu-27戦闘機は、荒れた飛行場からの離陸時に異物（FOD）を吸い込むのを防ぐための特別な吸気口設計を採用している。メインの吸気口はメッシュドアで閉じることができ、吸気口上部の特殊な吸気口を一時的に開けることができる。これにより、離陸に必要な空気の流れを確保しつつ、エンジンが地面から異物を吸い込む可能性を低減できる。
異物混入のリスクを最小限に抑えるためのもう一つの興味深い設計は、エンジンが非常に高い位置にあるアントノフAn-74の設計である。
ボーイングは初期の737型機向けに、エンジンが非常に低い位置にあるにもかかわらず、未舗装の滑走路や砂利の滑走路から離着陸できるようにする砂利滑走路キットを提供していた。このキットには、着陸装置に砂利偏向板、機体下部に折りたたみ式ライト、そして着陸装置を展開した際に開いたホイールウェルに入り込む砂利が重要な部品に当たるのを防ぐスクリーンが含まれていた。また、エンジン下部からの気流を減らし、砂利の吸入を防ぐための渦流抑制装置もキットに含まれていた。
エアバスのエンジニアは、FOD（異物混入）を減らすための新しいアプローチを研究している。イスラエル・エアロスペース・インダストリーズと共同で、パイロットが操作するトラクター「タクシーボット」を開発することで、航空機は地上走行中にジェットエンジンを使用する必要がなくなり、エプロンや誘導路でのFODの影響を受けにくくなる。[ 3 ]
飛行場に進入する車両のタイヤのトレッドには、しばしば異物が挟まります。車両のタイヤに挟まる異物の種類には、岩、泥、石、緩んだ部品（ネジ、ワッシャー、ボルトなど）、その他多くの小さな物質が含まれます。これらは、乗務員や燃料を積んだトラック、整備車両など、意図せず飛行場に異物を持ち込み、そこに堆積させる車両です。このような異物は、いったん飛行場に持ち込まれると、追跡や管理が非常に困難になります。ジェットエンジンの吸気口、エンジンの噴射、プロペラやヘリコプターのローターの風圧によって、容易に異物が巻き上げられてしまいます。運用中の航空機の周囲にこのような異物が散乱すると、人身事故や機器・財産の損傷など、深刻な安全上の問題を引き起こす可能性があります。
2000年7月25日、パリ近郊のシャルル・ド・ゴール空港で発生したコンコルド（エールフランス4590便）の墜落事故は、FOD（異物混入）が原因でした。この場合、約4分前にコンチネンタル航空のマクドネル・ダグラスDC-10が離陸中に落下した逆噴射装置の一部であるチタンの破片が滑走路に落ちていたのです。この破片がタイヤに衝突し、タイヤから飛び散ったゴムの破片が翼に当たり、燃料タンクが破裂して激しい火災が発生し、操縦不能に陥りました。乗客100名と乗員9名、地上にいた4名全員が死亡しました。[ 4 ]
2007年3月26日、バージニア州ニューポートニューズ/ウィリアムズバーグ国際空港から、登録番号N527PAのゲイツ・リアジェット36Aが離陸しようとした際、乗員は大きな「ポン」という音を聞いた。離陸を中止した乗員は、機体の横滑りを制御しようとドラッグシュートを作動させようとした。しかし、ドラッグシュートは作動せず、リアジェットはタイヤが破裂して滑走路から逸脱した。事故後、空港職員は滑走路に石や金属片が散乱しているのを目撃したと報告した。国家運輸安全委員会は、事故の原因は滑走路上の異物（FOD）であるとし、ドラッグシュートの故障が事故の一因となったと述べた。[ 5 ]
1982年6月24日、オーストラリアのパースに向かっていたブリティッシュ・エアウェイズ9便は、インド洋上空で火山灰雲に遭遇した。ボーイング747-200B型機は4基すべてのエンジンでエンジンサージが発生し、最終的に全エンジンが停止した。乗客と乗務員は、機体の周囲にセントエルモの火と呼ばれる現象を目撃した。9便は雲を抜けるまで急降下し、空中に舞う火山灰がエンジンから洗い流された後、エンジンは再始動した。操縦席の風防は火山灰の粒子でひどく損傷したが、機体は無事に着陸した。
1989年12月15日、東京の成田国際空港へ向かっていたKLMオランダ航空867便は、前日に噴火したレダウト山の火山灰の濃い雲の中を飛行していた。ボーイング747-400型機の4基のエンジンが停止した。乗務員は14,000フィート以上降下した後、エンジンを再始動させ、アンカレッジ国際空港に無事着陸した。
1991年、SASが運航するMD-81型機が、両エンジンに氷が吸い込まれたとみられ、森林に不時着した。乗員乗客129人全員が無事だったが、機体は全損となった。
1981年9月28日、チェサピーク湾上空で異物混入事故が発生した。アメリカ海軍航空試験センターは、F/A-18ホーネットの飛行試験中に、ダグラスTA - 4Jスカイホークを追尾機として使用し、ホーネットから爆弾架を投棄する試験の様子を撮影していた。爆弾架がスカイホークの右翼に衝突し、翼のほぼ半分が切断された。スカイホークは衝突後数秒以内に炎上し、搭乗していた2人は脱出した。[ 6 ] [ 7 ]
1975年11月20日、ダンズフォールド飛行場を離陸したホーカー・シドレーHS.125が、滑走路を離陸した直後にタゲリの群れの中を飛行し、両エンジンが停止した。乗員は機体を滑走路に戻したが、機体は滑走路の端を越えて道路に飛び出した。機体は道路上の車に衝突し、乗員6名が死亡した。機体はその後発生した火災で全焼したが、搭乗していた9名は墜落から生還した。[ 8 ]
1980年11月17日、イギリス空軍のホーカー・シドレー・ニムロッドがRAFキンロス基地を離陸直後に墜落した。カナダガンの群れに突っ込み、4基のエンジンのうち3基が停止した。パイロットと副操縦士は死亡し、パイロットは機体の制御を維持し、18名の乗員の命を救った功績により、死後、空軍十字章を授与された。滑走路上またはその付近で77羽の鳥の残骸が発見された。[ 9 ] [ 10 ]
2009年1月15日、USエアウェイズ1549便は離陸直後、カナダガンの群れに衝突し、両エンジンが停止した。パイロットはハドソン川に不時着水し、乗員乗客全員の命を救った。
空港の敷地が鳥の営巣地であったり、営巣地になったりすると、重大な問題が発生する。フェンスはヘラジカやシカが滑走路に迷い込むのを防ぐことができるが、鳥の制御はより困難である。空港では、敷地内の鳥を追い払ったり、侵入を阻止したりするために、さまざまな鳥類制御方法を採用することが多い。 [ 11 ]もう一つの検討中の解決策は、滑走路付近に人工芝を使用することである。これは、人工芝が野生動物に餌、隠れ家、水を提供しないためである。[ 12 ]
米国では、FOD の専門家が集まる最も有名な会議は、毎年開催される National Aerospace FOD Prevention Conference です。この会議は、FOD の教育、啓発、予防に重点を置く非営利団体 National Aerospace FOD Prevention, Inc. (NAFPI) によって毎年異なる都市で開催されています。過去の会議のプレゼンテーションを含む会議情報は、NAFPI の Web サイトで入手できます。[ 13 ]しかし、NAFPI はツール管理と製造プロセスに重点を置いているという批判を受けており、業界の他のメンバーがそのギャップを埋めるために前に出てきました。BAA は、2010 年 11 月に、空港主導の世界初の会議を開催しました。[ 14 ]
FOD検出システムについては、コストが高く、責任範囲が明確でないため、議論の余地があります。しかし、ある空港では、滑走路上の鋼鉄ケーブルを職員が警告し、航空機が危険にさらされる前に、FOD検出システムがその1つのインシデントで元が取れた可能性があると主張しています。[ 15 ] FAAはFOD検出技術を調査し、次のカテゴリの基準を設定しました。[ 16 ]
FOD（異物混入）による悪影響は、製造工程中に部品の重要な疲労領域に圧縮残留応力を導入することで軽減または解消できます。これらの有益な応力は、ショットピーニングまたはレーザーピーニングといったピーニング処理による冷間加工によって部品に導入されます。圧縮残留応力が深いほど、疲労寿命と損傷許容度の向上は顕著になります。ショットピーニングでは通常、数千分の1インチの深さの圧縮応力が導入され、レーザーピーニングでは通常、0.040～0.100インチの深さの圧縮残留応力が導入されます。レーザーピーニングで導入された圧縮応力は、熱に対する耐性も高くなっています。
国際的に見ると、FOD（異物混入）は航空業界に年間130億米ドルの直接費用と間接費用をもたらしている。間接費用は直接費用の10倍にも達し、遅延、機体変更、燃料費、予定外の整備などが含まれる。 [ 19 ]また、航空機や部品に高額で重大な損傷を与え、作業員、パイロット、乗客の死亡や負傷を引き起こす。
米国の大手航空会社では、FOD（異物混入）により、航空機の修理費用として1便あたり26ドル、さらにフライトの遅延、機材変更、燃料効率の低下などの間接費用として312ドルの損失が発生すると推定されている。[ 20 ]
英国空軍のウィングコマンダーであり、FOD（異物）研究者でもあるリチャード・フレンド氏によれば、「計算するのは容易ではないが、同様に憂慮すべきコストも存在する」とのことである。[ 21 ]「エールフランス航空コンコルド4590便のような事故では、人命の損失、亡くなった方の家族への苦痛と影響、過失の疑い、罪悪感、そして生涯続く可能性のある非難が生じる。この恐ろしい苦痛は計り知れないが、決して忘れてはならない。誰もがこのことを心に留めておけば、警戒を怠らず、異物が問題を引き起こすことを永遠に防ぐことができるだろう。実際、多くの要因が組み合わさって、故障につながる一連の出来事を引き起こす可能性がある。」
民間航空運航におけるFODの経済的コストに関する詳細な研究は2件しかありません。1件目はボーイングのブラッド・バクテルによるもので、年間40億米ドルという値を発表しました。 [ 1 ]このトップダウン方式の値は、数年間、FODのコストに関する業界の標準値でした。2件目（2007年）は、コンサルティング会社Insight SRI Ltd.のイアン・マクレアリーによるものです。このより詳細なレポートは、航空会社の整備記録のボトムアップ分析に基づいて、FODのコストの概算値を示しました。ここでは、世界の上位300の空港について、フライトごとの直接コストとフライトごとの間接コストにデータが分けられ、裏付けとなるデータに関する詳細な脚注が付けられています。 [ 22 ] Insight SRIの研究は、コストを提示した唯一の情報源であったため、2007年から2009年にかけて標準的な参考文献となり、規制当局、空港、技術プロバイダーなどによって引用されました。[ 23 ]
しかし、2007年のInsight SRIの論文は依然として最良の無料公開データソースであるものの、Insight SRIによる新しい分析（2010年）は新たな数値を提示している。この新しいレポート（有料）の著者は、「読者の皆様には、2007～2008年のInsight SRIの論文『航空会社におけるFODの経済的コスト』の数値に依拠したり、今後参照したりしないようご注意ください。この以前の研究は、航空会社の整備データに基づいてFODの直接的および間接的なコストを詳細に記述した最初の文書でした（文書全体は1ページのデータと8ページの脚注で構成されていました）。」と述べている。
1フライトあたりの直接費用は26ドル[ 22 ]で、エンジンのメンテナンス費用、タイヤの交換、機体の損傷を考慮して計算されます。
フライトごとの間接費には、合計33の個別の項目が含まれます。
この研究では、これらの間接コストを加えると、FODのコストが最大10倍に増加すると結論付けている。[ 24 ]
欧州航空安全機構（ Eurocontrol）と米国連邦航空局（ FAA）はともに異物混入（FOD）に関する研究を進めている。Eurocontrolは2006年にFOD検出技術の予備評価を発表した一方、FAAは2007年と2008年に、 Qinetiq（PVD：プロビデンスTFグリーン空港）、Stratech（ORD：シカゴ・オヘア国際空港）、Xsight Systems（BOS：ボストン・ローガン国際空港）、Trex Aviation Systems（ORD：シカゴ・オヘア国際空港）の4社の主要システムを用いた試験を実施している。この研究結果は2009年に公表される予定である。
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