異物による損傷

航空宇宙分野では、異物損傷（FOD）という用語は、航空機またはシステムにとって異質で、潜在的に損傷を引き起こす可能性のある粒子または物質である異物破片（「FOD」とも呼ばれる）に起因する航空機の損傷を指します。^[1]

外部の FOD の危険には、鳥の衝突、雹、氷、砂嵐、灰雲、または滑走路や操縦室に残された物体が含まれます。内部の FOD の危険には、操縦室に残された物体が制御ケーブルに絡まったり、可動部品が動かなくなったり、電気接続がショートしたりして飛行の安全性を阻害することが含まれます。

ジェットエンジンは、小さな物体がエンジンに吸い込まれるだけでも大きな損傷を受ける可能性がある。米国では、連邦航空局(FAA) は、すべてのエンジンタイプが、稼働中のジェットエンジンに小型大砲から新鮮な鶏 (死んではいるが凍っていない) を発射するテストに合格することを義務付けている。テスト後もエンジンは機能し続ける必要はないが、航空機の残りの部分に重大な損傷を与えてはならない。したがって、鳥の衝突によって「ブレードが飛び散る」(部品が高速で飛び散るほどに壊れる) 場合、航空機の損失につながってはならない。^[2]

一部の軍用機^{[要出典] [どの機体? ]}には、FOD によるエンジンの損傷を防ぐための独自の設計が採用されていました。この設計では、気流が S 字型に曲がるように設計されており、空気が吸気口から入り、機体の前方に向かって曲げられ、エンジンに入る前に再び後方に向かって曲げられます。最初の曲がり角の後ろでは、強力なバネがドアを閉じた状態に保持します。吸気口から飛来する異物は、ドアに当たって開き、通り抜けて機外へ出ます。したがって、空気に巻き上げられた小さな物体だけがエンジンに入り込むことになります。この設計は確かに FOD の問題を防止しましたが、気流の曲がりによって生じる狭窄と抗力によってエンジンの有効出力が低下したため、この設計は再現されませんでした。

同様のアプローチは、Mi-24などの多くのターボシャフト動力ヘリコプターでも採用されており、「渦型」または「遠心型」の吸気口を使用しており、空気はエンジンに入る前に螺旋状の経路を通って流れるように強制され、重いほこり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空気の流れから分離されます。

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 FOD の摂取を防ぐための特別な吸気設計を備えています。メインの空気取り入れ口はメッシュのドアで閉じることができ、吸気口上部の特別な吸気口は一時的に開きます。これにより、離陸時にエンジンに十分な空気の流れを確保しながら、エンジンが地上の物体を吸い込む可能性を減らします。

FOD のリスクを最小限に抑えるもう 1 つの興味深い設計は、エンジンを非常に高い位置に配置した アントノフ An-74の設計です。

ボーイングは初期の737向けに、エンジンが非常に低いにもかかわらず、未整備の滑走路や砂利の滑走路で飛行機を使用できる砂利滑走路キットを提供しました。このキットには、着陸装置の砂利デフレクター、機体底部の折り畳み式ライト、着陸装置が伸びたときに開いた車輪格納室に入る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ました。キットには渦流消散装置も含まれていました。これは、砂利を吸い込む可能性を減らすために、エンジン底部からの空気の流れを減らす装置です。

エアバスのエンジニアは^{、 FODを減らすための新しいアプローチ}を研究しています。イスラエル航空宇宙産業と共同で、パイロットが操作するトラクターであるタクシーボットを開発することにより、航空機はタキシング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FODの影響を受けなくなります。^[3]

飛行場に進入する車両のタイヤのトレッドに破片が挟まっていることがよくあります。車両のタイヤに挟まる破片の種類には、岩、泥、石、緩んだ金具 (ネジ、ワッシャー、ボルトなど)、その他多くの小さな材料が含まれます。乗務員や燃料トラック、整備車両など、飛行場に不注意に破片を持ち込んでそこに堆積させるものが多くあります。これらの種類の FOD は、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、エンジンの爆風、プロペラまたはヘリコプターのロータードラフトによって破片が簡単に巻き込まれます。この材料が運用中の航空機の周囲に散らばると、人身事故や機器および財産の損害など、重大な安全上の問題につながる可能性があります。

2000年7月25日、パリ近郊のシャルル・ド・ゴール空港でエールフランス航空4590便コンコルドが墜落したが、これはFODが原因であった。この場合は、約4分前に離陸中のコンチネンタル航空マクドネル・ダグラスDC-10から落下した逆推力装置の一部であるチタンの破片が滑走路に落ちたのである。破片の衝突によりタイヤが爆発した。タイヤのゴム破片が翼に衝突して燃料タンクが破裂し、激しい火災が発生して制御不能に陥った。この飛行機に乗っていた乗客100名全員と乗員9名、および地上にいた4名が死亡した。^[4]

2007年3月26日、登録番号N527PAのゲイツ・リアジェット36Aが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離陸中、乗務員は大きな「ポン」という音を聞いた。離陸を中止し、乗務員は「横滑り」を制御してドローグパラシュートを起動しようとした。パラシュートは作動せず、リアジェットはタイヤがパンクして滑走路を外れた。事故後、空港職員は滑走路に岩や金属片が落ちていたと報告した。国家運輸安全委員会は、事故は滑走路のFODが原因だと述べた。ドローグパラシュートの故障が事故の一因となった。^[5]

1982年6月24日、オーストラリアのパースへ向かう途中のブリティッシュ・エアウェイズ9便が、インド洋上空の火山灰雲に突入した。ボーイング747-200Bは4基すべてのエンジンが急上昇し、ついにはエンジンが故障した。乗客と乗員は、飛行機の周囲でセントエルモの火と呼ばれる現象を目撃した。9便は、雲から抜けるまで急降下し、空中の火山灰がエンジンを洗い流した後、エンジンが再始動した。コックピットの風防は火山灰の粒子でひどく傷ついたが、飛行機は無事着陸した。

1989年12月15日、成田国際空港へ向かう途中のKLM867便は、前日に噴火したリダウト山の厚い火山灰の雲の中を飛行した。ボーイング747-400の4基のエンジンが停止した。高度14,000フィート以上降下した後、乗務員はエンジンを再始動し、アンカレッジ国際空港に無事着陸した。

火山灰とは関係ないが、1991年にSASが運航するMD-81が、両エンジンに氷が入り込んだとされ、森林に不時着した。乗員129人全員が生き残ったが、機体は廃棄された。

1981年9月28日、チェサピーク湾上空で珍しいFODの事例が発生した。F /A-18ホーネットの飛行試験中、アメリカ海軍の海軍航空試験センターはダグラスTA-4Jスカイホークを追跡機として使用し、ホーネットからの爆弾ラックの投下試験を撮影していた。爆弾ラックは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から数秒以内に炎上し、搭乗していた2人が脱出した。^{[6] [7]}

1975年11月20日、ダンズフォード飛行場を離陸したホーカー・シドレーHS.125は、滑走路を離陸した直後にタゲリの群れの中を飛行し、両方のエンジンの動力を失った。乗組員は機体を滑走路に戻したが、機体は滑走路の端をオーバーランして道路を横切った。機体は道路上の車に衝突し、乗員6名が死亡した。機体はその後の火災で破壊されたが、機体の乗員9名は墜落から生き残った。^[8]

1980年11月17日、イギリス空軍のホーカー・シドレー・ニムロッドがキンロス空軍基地から離陸した直後に墜落した。カナダガンの群れの中を飛行したため、4基あるエンジンのうち3基が故障した。パイロットと副操縦士は死亡した。パイロットはその後、機体の制御を維持し、乗員18名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 便は離陸直後にカナダガンの群れに衝突し、両エンジンが故障しました。パイロットはハドソン川に機体を 不時着させ、乗客全員の命を救いました。

空港の敷地が鳥の巣になっていたり、巣になっている場合、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、鳥は制御が難しい。空港では多くの場合、プロパンガスで作動する鳥よけ装置を使用して、付近にいる鳥を追い払うのに十分な音を出す。空港管理者は、鳥の数を減らすためにあらゆる手段を講じる（訓練されたハヤブサや、羽ばたくハヤブサのようなドローンを含む）。調査中の別の解決策は、滑走路の近くに人工芝を使用することである。人工芝は野生動物に餌、隠れ場所、水を提供しないからである。^[11]

米国では、FOD 専門家の最も有名な集まりは、毎年開催される National Aerospace FOD Prevention Conference です。この会議は、FOD の教育、認識、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 Web サイトで入手できます。^[12]しかし、NAFPI はツール制御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進しています。BAA は、2010 年 11 月にこのテーマに関する世界初の空港主導の会議を主催しました。^[13]

FOD検出システムについては、コストが高く、責任の範囲が明確ではないため、議論がある。しかし、ある空港は、1機の航空機が危険にさらされる前に、滑走路上の鋼鉄ケーブルについて職員に警告を発した1件の事故で、FOD検出システムの費用を回収できた可能性があると主張している。^[14] FAAはFOD検出技術を調査し、次のカテゴリの基準を設定している。^[15]

• レーダー
• 電気光学式（可視帯域画像（標準 CCTV）および低照度カメラ）
• ハイブリッド
• 金属上のRFID
• 製造されたFODSマット - トラックアウト防止とトラックイン制御

FOD 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完全に排除できます。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などのピーニング工程で部品を冷間加工することで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改善が大きくなります。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付与されます。レーザーピーニングで導入された圧縮応力は、熱暴露に対してもより耐性があります。

• 航空宇宙ツール制御システム
• FOD防止プログラムマニュアル
• 磁石棒
• 宣伝・啓発資料
• ツールと部品の管理/取得
• 牽引式摩擦式掃除機^{[16] [より良い情報源が必要]}
• 牽引式清掃車
• トレーニング教材
• 掃除機トラック
• 歩行型掃除機
• FOD防止マット^{[17] [より良い情報源が必要]}

国際的に、FODは航空業界に直接コストと間接コストを合わせて年間130億ドルの損失をもたらしています。間接コストは遅延、航空機の変更、発生した燃料費、予定外のメンテナンスなど、直接コストの10倍にもなります。 ^[18]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、乗客に死亡や負傷を引き起こします。

FODにより、米国の大手航空会社は、航空機の修理に1便あたり26ドル、さらにフライトの遅延、飛行機の変更、燃料効率の低下などの間接的な追加コストとして312ドルを負担していると推定されています。^[19]

「計算はそれほど簡単ではないが、同様に不安をかき立てるコストが他にもある」と英国空軍航空団司令官でFOD研究者のリチャード・フレンド氏は言う。^{[20] 「エールフランス・}コンコルド4590便のような事故では、命が失われ、亡くなった人々の家族に苦しみと影響が及び、医療過誤の疑い、罪悪感、非難は一生続く可能性がある。この悲惨な苦しみは計り知れないが、決して忘れてはならない。もし誰もがこれを心に留めておけば、我々は警戒を怠らず、異物破片が問題を引き起こすの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。」

民間航空会社の運航におけるFODの経済的コストに関する詳細な調査は2件しかありません。1件目はボーイング社のブラッド・バッチェル氏によるもので、年間40億ドルという値を発表しました。[ 1 ^]このトップダウンの値は、数年間、FODコストの業界標準の数値でした。2件目（2007年）は、コンサルタント会社Insight SRI Ltdのイアン・マクレアリー氏によるものです。このより詳細なレポートは、航空会社のメンテナンスログ記録のボトムアップ分析に基づいて、FODコストの第一線を提示しました。ここでは、データは、世界トップ300空港のフライトあたりの直接コストとフライトあたりの間接コストに分類され、裏付けデータには詳細な脚注が付けられています。^[21] Insight SRIの調査は、コストを提示する唯一の情報源であったため、2007年から2009年まで標準的な参考資料であり、規制当局、空港、テクノロジープロバイダーによって同様に引用されました。^[22]

しかし、2007 年の Insight SRI の論文は今でも最高の無料公開データ ソースですが、Insight SRI の新しい分析 (2010 年) では新しい数字が提示されています。新しいレポート (無料ではありません) の著者は、「読者は、2007 ～ 2008 年の Insight SRI 論文「航空会社の FOD の経済的コスト」の数字に頼ったり、今後参照したりしないよう警告されています。この初期の取り組みは、航空会社のメンテナンス データに基づいて FOD の直接および間接コストを詳述した「最初の」文書でした (文書全体は 1 ページのデータで、その後に 8 ページの脚注が続きました)。」と述べています。

1飛行あたりの直接コスト26ドル^[21]は、エンジンメンテナンス費用、タイヤ交換、機体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 の個別のカテゴリが含まれます。

1. 空港の効率低下
2. 炭素/環境問題
3. 航空機の変更
4. 空港近く
5. 滑走路閉鎖
6. 企業過失致死／刑事責任
7. 是正措置のコスト
8. 採用とトレーニングの代替コスト
9. 交換用機器のレンタルまたはリースの費用
10. 秩序回復の費用
11. 調査費用
12. 飛行中の飛行機の遅延
13. ゲートでの遅延
14. 罰金と告発
15. 燃費の損失
16. ホテル
17. 空中ゴーアラウンド
18. 保険料の値上げ
19. 残りの設備の運用コストの増加
20. 保険免責額
21. 訴訟費用は
22. 保険金額を超える賠償請求
23. 航空機の損失
24. ビジネスの損失と評判の失墜
25. 負傷した従業員の生産性の低下
26. スペアパーツや特殊機器の紛失
27. 休業と残業
28. 接続を逃した
29. 士気
30. 乗務員の反応によりスケジュールが乱れる
31. 他の航空会社による代替便
32. 定期メンテナンス
33. 予定外のメンテナンス

この研究では、これらの間接コストが加算されると、FODのコストは最大10倍に増加すると結論付けています。^[23]

ユーロコントロールとFAAはともに FOD を研究しています。ユーロコントロールは 2006 年に FOD 検出技術の予備評価を発表しましたが、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 オヘア空港) の 4 つの主要システムの試験を実施しています。この研究の結果は 2009 年に発表される予定です。^{[更新が必要]}

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