不適切なラダー操作による事故

飛行機

皆さんこんにちは!

以前、タービューランス(後方乱気流)に遭遇して、不適切(過度)のラダー(方向舵)を使用したために、アンコントロールに陥った事例がありました。

どのような飛行状態においても過度の操作は機体を破壊する恐れがあります。

今日はそんな危険性があることを認識してください。

舵の不適切な使用は航空機の制御不能につながる可能性がある

ボーイング737-8。

舵の不適切な使用は航空機の制御不能につながる

ここ数週間、ラダーとそれが飛行中の制御不能事故にどのように寄与しているかということに多くの注目が集まっています。

4 月は、エアバスの安全雑誌セーフティファーストの「ラダーの使用」と題する記事で始ま

りました。この記事では、パイロットに対して次のような厳しい警告が発せられています。

「エアバス機の乗務員によるラダーの使用は、離着陸滑走、横風着陸、またはラダーがトリムされるまではエンジン故障によるヨー効果を打ち消す場合に限られます。」

メーカーによると、「乱気流に遭遇した後に飛行乗務員が方向舵を操作し、不要な軌道の逸脱や機体構造への負荷を引き起こした事例が複数報告されている」とのこと。

次に、航空機の不調防止および回復訓練(UPRT)を専門とする航空パフォーマンスソ

リューション社がYouTubeで「ラダーが重要且つ強力、そしてしばしば誤解される」を公開

しました。この動画では、APSのCEOであるポール・“BJ”・ランズベリー氏が、ラダーが

操縦不能または操縦不能寸前の事象の一因となった複数のケーススタディを検証していま

す。「これらの事象は、機械的なもの、意図しないもの、パイロットの手によるものなど、

多岐にわたりますが、いずれもラダーは強力であり、敬意を持って扱わなければならないという点を改めて強調しています」とランズベリー氏は述べています。

The Rudder - Critical, Powerful, and Often Misunderstood
The rudder—often overlooked, always powerful. In this video, we explore the real-world impact of rudder misapplication a...

彼はさらに、効果的なUPRT(不整地安全行動計画)が手動操縦技能、飛行範囲の認識、

そして回復力の育成において果たす基礎的な役割について解説します。特に、ICAOとFAA

による不整地安全行動の予防と回復におけるラダーの使用に関するガイダンスについて解説し、包括的なUPRTプログラムの必要性を強調しています。

エアバスのケーススタディ

エアバスは、ラダーに関する記事の中で、A320型機がFL300から巡航高度FL360への

上昇中に乱気流に遭遇した最近の事例を取り上げています。高度31,600フィートを過ぎた時点で機体は右にロールし始め、最大52度まで傾きました。

記事によると、操縦士(PF)は左一杯にサイドスティックを操作し機首を上げ、左ラダーを

軽く操作したため、オートパイロットが解除され、機体は左に傾きました。次に、PFは右

サイドスティックを一杯に操作し、右ラダーを約半分操作したため、機体は「大きく」右に傾き、「ラダー入力停止」の警告が発せられました。

これらの操作に続いて、左右のサイドスティックを全開に、ラダーをほぼ半分に操作する操作

が交互に繰り返され、機体は左右に傾き、「ラダー入力停止」の警告がさらに3回発せられま

した。操縦士は最終的に、サイドスティックを軽く操作するだけで機体を安定させることができました。

着陸時、乗務員は整備部に「激しい乱気流」を報告しましたが、「ラダー入力停止」の警告に

ついては言及しませんでした。整備部は過度の乱気流に関する点検を実施しましたが、高い横方向荷重に関する点検は実施しませんでした。

その後、飛行データの定期的なレビューにより、当該事象中の横加速度0.41Gが「レッドレ

ベル」事象に相当し、更なる検査が必要であることが判明し、確認されました。検査の結果、「飛行荷重は設計限界付近ではあったが、超過はしていない」と判定されました。

この出来事は2つの理由で重要です。第一に、最新世代のジェット輸送機でさえ、飛行中の

異常事態に脆弱であるということです。A320は、フライ・バイ・ワイヤ技術と飛行エンベロ

ープ保護を備えた第4世代の航空機設計です。エアバス社によると、これらの進歩により、第3世代の航空機と比較して、飛行中の制御不能インシデントが90%減少しました。

第二に、「ラダー入力停止」の警告は、エアバスのパイロットにとって重要な意味を持ちま

す。これは、260人の死者を出した事故の結果であり、警告を発する警告でもあるからです。

2001年11月12日、アメリカン航空のエアバスA300-600型機がニューヨークJFK国際空港

(KJFK)を離陸直後に墜落しました。上昇開始時に、同機は先行していたボーイング747-400型機の後方乱気流に遭遇しました。

NTSBによると、「副操縦士によるラダー操作の強引な使用により、垂直安定板に過負荷が

かかり、機体から分離した」とのことです。さらに、過度の横方向の力により、衝突前に両

エンジンが機体から分離しました。副操縦士のこの行動は、航空会社の訓練プログラムの結果

だった可能性があります。事故以前、航空会社は不注意による機体の不調からの回復のためにラダーの使用を推奨していました。

NTSBは最終報告書において、この事故の原因は「副操縦士による不必要かつ過剰なラダーペ

ダル操作によって生じた、設計限界を超える負荷の結果、飛行中に垂直安定板が分離したこ

と」であると結論付けました。「このラダーペダル操作には、エアバスA300-600のラダー

システム設計の特性と、アメリカン航空の高度航空機操縦プログラムの要素が寄与していた。」

ボーイング社のケーススタディ

1990年代、ボーイング737のラダーシステムに影響を及ぼす一連の問題により、複数のイン

シデントが発生し、2件の死亡事故が発生しました。2件の別々の事故では、パイロットが予

期せぬ突然のラダー操作により機体の制御を失い、157人が死亡する墜落事故が発生しました。

NTSBは、これらの事故は設計上の欠陥が原因で、パイロットの指示とは逆方向に機体の方向

舵が意図せず作動する可能性があると判断しました。これらの事故の調査を受け、FAA

(連邦航空局)は運航中の737型機全機に改修を義務付けました。改修以降、方向舵の逆作動に関する事故は発生していません。

ラダーの改良に加えて、クロスオーバー速度という新しい概念が業界に導入されました。クロ

スオーバー速度とは、ラダーをフルに操作することで生じるヨー角によるロールを抑制する

ために、エルロンとスポイラーによる完全な横方向(ロール)制御が必要となる対気速度で

す。クロスオーバー速度未満の速度では、ラダーをフルに操作した状態で、ラダーによるロール角がエルロンとスポイラーの横方向制御能力を超え始めます。

最近では、737 MAXのラダーシステムに問題が確認されました(このシステムは、前述の従

来の737型機とは異なります)。2024年2月、ニュージャージー州ニューアーク・リバティー

空港(KEWR)での着陸ロールアウト中に、ボーイング737-8 MAXが「ラダーのスタック」

を経験しました。NTSBの報告書によると、機長は「着陸ロールアウト中、滑走路の中心線を

維持しようとした際に、通常の足の圧力を加えてもラダーペダルが動かなかった」と述べています。

機長は前輪操舵装置を用いて機体を滑走路中心線付近に維持し、安全な地上走行速度まで減速

すると滑走路から離脱することができました。報告書によると、着陸後まもなく、ラダーペダ

ルは正常に作動し始めました。飛行データの分析は、ラダーシステムの故障に関する機長の報告を裏付けたのです。

調査官は、事故機のラダーペダルが、ラダー「ロールアウト・ガイダンス・サーボ」への浸

水とそれに続く凍結によって制限されたと断定しました。調査の結果、NTSBは影響を受けた

部品の交換を緊急勧告し(影響を受けたのは米国の航空会社1社のみ)、パイロットに対し、

ラダーの急激な操作は「突然の大きな、望ましくないラダー偏向を引き起こし、意図せず操縦不能や滑走路からの逸脱を引き起こす可能性がある」ため、注意を促しました。

注意して操作して

エアバスは、ラダーペダルを逆方向​​に操作することによる構造的な過負荷のリスクについてパ

イロットに注意を促しています。「航空機の構造は、様々な状況や速度における通常のラダー

操作によって発生する負荷に耐えられるように設計されています。しかし、ラダーペダルを

急激に、あるいは最大またはほぼ最大まで操作したり、片方のペダルからもう片方のペダルへ

反対方向に素早く操作したりすると、ラダーペダルへの入力によって設計限界を超える負荷が発生し、構造的な損傷や破損につながる可能性があります。」

「ラダー移動制限システムは、飛行乗務員によるラダーペダルの強力な入力によって引き起こされる潜在的な構造的損傷や故障を防ぐようには設計されていない」と指摘しています。

電動舵システムを備えた最新のエアバス機にも、ラダーペダルの強制的なあるいは交互の入

力によって引き起こされる構造的ストレスを軽減する飛行制御法則がありますが、これは構造的損傷や故障に対する保護ではないとメーカーは述べています。

舵の使用に関する業界ガイダンス

APSのランズベリー氏は、転覆防止と回復におけるラダーの適切な使用に関する業界ガイド

ラインを引用しています。ビデオの中で、ランズベリー氏は以下の重要な点について言及しています。

  • 高い迎え角でも舵の制御は有効であり、転覆防止および回復時の舵の使用には特別な注意を払う必要があります。
  • 回復中にピッチトリムまたはラダーを過度に使用すると、不調状態が悪化したり、飛行機の構造上の制限を超えたりする可能性があります。
  • 制御の逆転を防ぐことが重要です。構造の健全性を維持するために、制御偏向の急激な全面逆転は避けてください。
  • パイロットが横滑りを修正するためにラダーを使用することを選択するときは、常に細心の注意を払う必要があります。
一般航空事故

残念なことに、今月初め、フロリダ州で発生した痛ましい一般航空事故の原因は、ラダーの

故障、あるいは「固着」によるものだった可能性があります。4月11日、フロリダ州ボカラ

トン空港(KBCT)付近でセスナ310Rが墜落しました。事故に関する初期段階のレポート

では、3名が死亡したわずか11分間の飛行の詳細が明らかにされています。離陸直後、同機は空港付近で高度を変えながら左旋回を繰り返しました。

航空管制専門家へのインタビュー、目撃証言、そして映像からは、機体が両エンジン作動状態

で左旋回を続け、左に「ヨーイング」していたことが確認されています。一部の報道により

ますと、ある航空管制官は、熟練した曲技飛行士であるパイロットが「ラダーコントロール

が不可能」で「機体の操縦に困難をきたしていた」と述べています。何度か空港への着陸を試みた後、機体はKBCT滑走路05の南西約3,500フィートに墜落しました。

制御不能はほぼ常に致命的

操縦不能は、世界中で最も多く発生している航空機事故のカテゴリーです。これらの事故はほぼ必ず致命的となり、あらゆる機種、あらゆる航空分野に影響を及ぼします。

IATAによると、これらの事象の最も顕著な原因はパイロットに関係しており、手動操縦エラ

ー、不適切なエネルギー管理、自動化の影響、空間識失調や手順の誤りといった人為的な操縦

不能などが含まれます。気象条件や航空機の故障(ラダーなど)は、これらの人為的インシデントの主な脅威となります。

制御不能の脅威を軽減する最良の方法の一つは、包括的なUPRTプログラムです。これらの

プログラムは、操縦不能事象の回避、検知、そして回復を支援するアプローチを促進することで、パイロットのツールボックスを強化します。

エアバス・セーフティファースト「ラダーの使用」

エアバス機における運航乗務員によるラダーの使用は、離着陸滑走、横風着陸、またはエンジ

ン故障によるヨー効果をラダートリムまで相殺する場合に限られています。乱気流に遭遇した

後に運航乗務員がラダー操作を行った結果、不要な軌道逸脱や機体構造への負荷が発生した事例が複数報告されています。

本稿では、このような事象について解説し、エアバス機で使用されている2種類のラダー設計

について解説します。また、ラダーの使用に関する運航乗務員への推奨事項を示し、横方向荷

重事象発生後の報告の重要性を強調します。さらに、高荷重事象発生後に報告された後、必要な点検を確実に実施するための整備員へのガイダンスも提供します。

イベント発生

A320 型機は高度 30,000 フィートを飛行しており、自動推進および自動操縦を _MACH I V/S +1000 I NAV _ モードでオンにして、巡航高度 36,000フィートに向けて上昇中でした。

31,200フィートを越えた際、機体は右にロールし始め、数秒で52°に達した。① PFは、サイドスティックを左一杯に操作し機首を上げ、オートパイロットを解除した。また、左ラダーを軽く操作した。これらの操作の組み合わせにより、機体は左に傾いた。② PF素早く反応し、右サイドスティックを一杯に操作し、右ラダーペダルを約半分まで踏み込んだ。これにより、機体は大きく右に傾き、「ラダー入力停止」警告が作動した。

(図1)イベント説明パート1

 PFは左サイドスティックをフルに操作し、左ラダーペダルを約半分まで踏み込んだ。「 STOP RUDDER INPUT(ラダー入力停止)」警告が再び発令され、機体は左に傾いた。④PFは右サイドスティックをフルに操作し、右ラダーペダルを踏み込んだ。「 STOP RUDDER INPUT(ラダー入力停止) 警告が3度目に発令され、機体は右に傾いた。

(図2)イベント説明パート2

 PFは左サイドスティックを一時的に最大に操作し、ラダーペダルを中立位置に戻しました。「 STOP RUDDER INPUT(ラダー入力停止)」警告が4回目に作動しました。⑥その後、PFはサイドスティックを軽く操作するだけで機体を安定させることができました。

(図3)イベント説明パート3

PFは自動操縦装置を再び作動させた。機体は7分後に巡航高度に到達し、目的地の空港まで飛行を続けた。

飛行機が着陸したとき、飛行乗務員は整備員に激しい乱気流を報告したが、「STOP RUDDER INPUT」警告については報告しなかった。

整備担当者はAMM タスク 05-51-17「過度の乱気流または VMO/MMO を超える飛行後の検査」を実施し、問題は見つからず、航空機を再び運航に戻しました。

イベント分析

この事象は発生後すぐには報告されませんでした。約1年後、定期的なデータ分析中に異常な飛行パラメータが検出され、運航者に連絡が入りました。その後、報告書が提出され、詳細な分析が可能になりました。

高い横荷重の検査漏れ

データの解析により、事象発生時に最大0.41gの横加速度が確認されました。この加速度は、 AMMタスク05-51-44「高横方向荷重飛行後の点検」に基づく「レッド」レベルの事象に相当します。ただし、飛行乗務員の飛行後の報告に基づき、事象発生後に実施されたのはAMMタスク05-51-17「過度の乱気流またはVMO/MMO超過時の飛行後の点検」のみでした。

垂直荷重により生成されたLOAD<15>レポート

高い垂直荷重によりLOAD<15>レポートが生成されました。しかし、影響を受けたA320型機には、高い横方向荷重を検知してLOAD<15>レポートを生成できるフライトデータインターフェースおよび管理ユニット(FDIMU)が搭載されていませんでした。

過度の負荷は見つかりませんでした

エアバス社が加速度データを用いて実施した荷重解析の結果、飛行荷重は設計限界荷重付近ではあったものの、超過していないことが判明しました。その後、AMMタスク05-51-17「過度の乱気流またはVMO/MMOを超える飛行後の点検」およびAMMタスク05-51-44「高横方向荷重での飛行後の点検」を含む適切な整備作業が実施されました。問題は確認されなかったため、機体は安全に運航再開できることが確認されました。

 

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