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定義

ブレーキとは、機械や車両の動きを遅くしたり止めたり、また動き出すのを抑制する装置である。

一般的な説明

航空機のブレーキは、陸上機ではほとんど主輪にしかありませんが、長年にわたり、機首にもブレーキを備えている航空機もあります。 ブレーキの操作は、1本のレバーですべてのブレーキを左右対称にかけるものから、かかとで操作するもの、つま先で操作するものをラダーペダルに組み込んだものへと発展してきました。 7264>

初期の航空機では、ブレーキ制御入力のブレーキ装置への伝達は機械的で、ほとんどの場合ケーブルで行われていた。 これは非効率的であり、小型の航空機にしか効果的に使用できなかった。 この解決策として、油圧式ブレーキを開発し、現在でも大半の航空機に標準装備されています。 小型機では、マスターシリンダーで作動させることができ、油圧ポンプは必要ありません。 一方、大型機では必要な作動油の圧力と量を供給するためにポンプが必要となる。

ブレーキシステムの設計

初期の航空機は、バックアップや冗長性のない単一のブレーキシステムを持っていました。 これは運航会社にとっては非現実的であり、規制当局にとっても容認できないものであったため、メーカーはすぐに、より堅牢なブレーキシステムを設計に取り入れるようになりました。 初期のソリューションの中には、プライマリー油圧ポンプの喪失に対処し、ハンドポンプや電気駆動油圧ポンプを組み込んで代替の油圧源とするものがあった。 しかし、これらの方法では、作動油の喪失による不具合に対処できず、不十分であると判断された。 そこで、コンベア社など一部のメーカーは、緊急ブレーキ用に圧縮空気システムを設計に取り入れた。 これはブレーキを作動させる独立した手段を提供するという要件を満たすものであったが、差動ブレーキができないことと、タンクの圧縮空気量に限りがある点で限界があった。 現在、ほとんどの大型旅客機のブレーキの冗長性は、アキュムレーターにバックアップされた複数の独立した油圧システムによって実現されている。 7264>

737NG Main Gear Brake Assembly

737NG main landing gear上のブレーキアセンブリ

Carbon Fibre Brakes

ブレーキ自体も長年にわたって発展してきました。 1940年代に設計・製造された多くの航空機では、まだドラム式のブレーキが主流でした。 効率の悪いドラムブレーキは、ディスクブレーキに取って代わられ、当初はシングル、現在はマルチローターが一般的です。 ローターは鉄製が主流でしたが、ここ20年ほどの間にカーボンファイバー製のブレーキが搭載される航空機が増えました。 このような進化を遂げた理由はいくつかありますが、最も説得力があるのは、軽量化と効率化の2点でしょう。 特に効率は重要で、航空機が大型化し重量が増加すると、ブレーキにはより大きなエネルギーを放散させる能力が求められる。 離着陸の失敗による運動エネルギーは、車輪のブレーキで大部分が熱に変換される。

認証

航空機のブレーキシステムは、決定速度でリジェクトを開始し、最大認証離陸重量の航空機を停止させる能力を有することが認証要件となっています。 この認証は、すべてのブレーキが使用限界近くまで摩耗した状態(公称10%の余寿命)で行われ、ブレーキとホイールのヒートシンクは、航空機が停止した後5分間消火や人工冷却などの介入が必要ないほど頑丈でなければなりません。 認証試験中はグランドスポイラーの使用や最大横滑り防止ブレーキが使用されるが、エンジンやプロペラの逆噴射は認められていない。

ブレーキシステムの強化

アンチスキッド、オートブレーキ、ブレーキ温度表示、ブレーキファンなどは、航空機ブレーキの性能を強化するシステムであり、これらはすべて航空機の性能を向上させる。

Anti-skid System

横滑り防止装置は、さまざまなメカニズムによって、航空機の速度と各主輪の回転速度を比較するものである。 航空機の速度に対して車輪の回転速度が遅すぎる場合、その車輪のブレーキを瞬間的に解除し、車輪の回転速度を上げて横滑りを防止します。 このシステムは完全に自動化されており、着陸時に車輪が空転した直後から(その間はブレーキの作動が抑制されることもある)、設計上制限された最低速度(通常は約15ノット)まで作動する。 横滑り防止装置は、車輪がロックされたり、航空機の速度に対応しない速度で回転したときに発生するアクアプレーニング現象とタイヤの損傷の可能性を最小限に抑えるために設計されています。 横滑り防止装置は、車輪のロックによって引き起こされるゴムスキッドの逆戻りの可能性を排除します。

自動ブレーキシステム

自動ブレーキシステムは、離陸時には離陸失敗の際に最大限のブレーキをかけ、着陸時には1回のブレーキ操作だけで予定通りの減速を行います(選択した自動ブレーキレベルにより異なります)。 7264>

Brake Temperature Indicators

Brake Temperature Indicatorsは、各ホイールアセンブリの温度の表示をパイロットに与えることを目的としています。 航空機の種類によって、離陸を開始するための最大表示温度などの項目に独自の制限がありますが、ブレーキ温度表示を比較することで、ブレーキシステムの「健康状態」を全体的に示すことができます。 例えば、ある車輪の温度が不適切に高かったり低かったりした場合、それぞれブレーキの引きずりや動作不良の可能性があることを示しています。 同様に、離陸後のブレーキ温度の上昇は、タイヤが故障してホイールウェルで火災が発生したことを示す可能性があります。

ブレーキファン

ブレーキファンは、ブレーキとホイールアセンブリに周囲の空気を吹き込むためにホイールに取り付けられた電気ファンを使用して、ブレーキ冷却時間を短縮します。

パーキングブレーキ

パーキングブレーキは、通常ハンドレバーで操作する。 エンジンが停止し、主な油圧源がなくなった後、パーキングブレーキの設定を長時間保持するのに十分な油圧を維持するためには、一般に油圧アキュムレータが必要である。 また、パーキングブレーキの圧力が時間の経過とともに抜けていき、やがてブレーキが解除されるタイプもあります。

すべての航空機は、計画外の動きを防ぐために、一度駐車したらチョッキングする必要があります。

影響

  • ブレーキの過熱
    • ブレーキ性能の損失
    • 火災
    • タイヤの萎み
    • ブレーキの故障
      • ランウェイの逸脱(これは非常にまれな原因ですが)
      • 望ましくない 航空機の地上運動

      Contributing Factors

      • スパッツと着陸脚のフェアリング(固定ギア軽飛行機に装着されることもある)はブレーキの冷却を遅らせ、火災の発火源となる物質のトラップとして機能することがあります。
      • 以前に着陸した航空機からのブレーキアクトンのパイロットレポートは、特に時間を計っていない場合は、注意して取り扱う必要があります。 このような報告はすべて主観的なものであり、特に自動ブレーキをセットし逆噴射を使用した着陸の場合、信頼できないことが多いかもしれない。

      Defences

      • 機体のプレフライトでは、タイヤが正しく膨らんでいるか、ブレーキラインやフィッティングに油圧の漏れがないか、ブレーキの摩耗表示が修理可能であるかを確認して下さい。
      • 最初のタキシングでは、ブレーキが正しく機能することを確認します。
      • 航空機のフライトマニュアルで許可されていれば、逆噴射/逆ピッチの使用など、可能な場合はパワー設定を調整し、地上走行中のブレーキ使用の必要性を最低限に抑えます。 スチールブレーキとカーボンブレーキの推奨される制動方法は同じではないので、地上での作業では、取り付けられているブレーキの種類に合った制動方法を使用してください。 離陸の際、自動ブレーキが装備されている場合は、メーカーの推奨する自動ブレーキの設定を使用してください。
      • もし急ブレーキが必要なら、可能な限りその後のブレーキ温度を監視し、十分な冷却時間を確保すること。 利用可能であれば、ブレーキファンを使用する。 ブレーキ温度インジケータがない場合は、メーカーのブレーキ冷却チャートを使って最低接地時間を決定してください。
      • 離陸後、オーバーヒートが疑われる場合は、通常より長くギアを下げておく。ただし、それによって上昇性能が損なわれ、地形の安全性や管制官のクリアランスに影響を与えないようにすること。 油圧、横滑り防止装置、自動ブレーキを含む関連システムの故障の意味を理解し、劣化した構成で操作するための適切な手順を知っておく。
      • 地上では、特にパーキングブレーキをかけた直後やチョックをかけた後に、航空機が不意に動くことに注意する。 機体が動かないことを確認するまでは、フライトデッキの中で夢中になり過ぎないようにしましょう。

      解決策

      • 離陸後、ブレーキ(とその周辺のタイヤ)が過度に熱くなっていると考えられる場合、部品を冷却する時間を確保するために、次の予防策を取ることが賢明でしょう:
        • 離陸後は、上昇性能への影響を考慮して長時間ギアダウンを続けること。
        • 可能な限り、離陸後すぐに着陸することは避ける。
        • 激しいブレーキング後の地上冷却時間については、AFMの制限に従う。
      • ホットブレーキの事故が消防隊によって行われるべきかどうかを常に考慮すること。
      • タイヤのストレスや過度の磨耗を避けるため、大きなブレーキは航空機が直進しているときに限る。 エンジンランナップなどの必要なチェックや手順を行わない限り、航空機が停止している間は、ブレーキに高いパワーをかけないようにすること。
      • タキシング中に不用意につま先ブレーキに乗らないこと

      事故と事件

      • SW4, Mirabel Montreal Canada, 1998: ブレーキの過熱によるホイールウェルでの火災が、左翼が故障して操縦不能なまでに発展しました。
      • AAIB Bulletin No.より抜粋。
      • AAIB Bulletin No.1より抜粋:A320が油圧不良を起こし、その後にエアブリッジに衝突する事故が発生しました。 2/2005: Incident concerning failure of aircraft braking system on landing.
      • Exract from AAIB Bulletin No.1/2007: Brake fire incident involving the Robin R1180T.
      • Brake Problems.Brake Systems:
      • Hydraulic Fluid as a Fire Source
      • Tyres

      Further Reading

      Flight Safety Foundation

      • ALAR BN 8.4: Braking Devices
      • ALAR BN 8.4: Braking Devices
      • ALAR BN 8.4: Braking Devices
      • ALAR BN 8.5: Wet or Contaminated Runway
      • Runway Safety Initiative Briefing Note: Pilot Braking Action Reports
      • Runway Safety Initiative Briefing Note: Runway Condition Reporting

      その他

    • An Investigation of the Influence of Aircraft Tire-Tread Wear on Wet-Runway Braking, T. Leland and G. Taylor, NASA, 1965

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