離陸に向けて整列する民間ジェット機や、地方空港に優雅に着陸する民間航空機を見たことがある人なら、それらの航空機を安全に移動させるための細くて丈夫なケーブルについて考えたことがないかもしれません。 10 年以上この業界に携わる航空機スチール ケーブルのサプライヤーとして、私は倉庫で、顧客との電話対応や、業界の展示会で、これらのケーブルが機能する理由、そしてさらに重要なことに、ケーブルが故障する原因について話し合うのに数え切れないほどの時間を費やしてきました。見落とされている最大の要因の 1 つは、ケーブルの構造です。スチール ワイヤ ロープを選んで最善の結果を期待するだけではありません。これらのワイヤーがどのように撚られ、重ねられ、配置されるかは、空での性能、耐久性、安全性に直接影響します。ケーブルの構造が航空機のスチール ケーブルの性能をどのように左右するのか、また、これらの重要な部品を利用するすべての航空専門家にとって、ケーブルの構造がなぜ重要なのかを詳しく見てみましょう。
まず、航空機用スチールケーブル構造とは何かという基本的なことから始めましょう。単純な単一のワイヤのより線とは異なり、航空機用ケーブルは、複数の小さなワイヤをより合わせてより線にし、それらのより線をコアの周りにねじって完成したケーブルを形成することによって作られます。ストランドあたりのワイヤの数、コアの周囲のストランドの数、およびコアの種類 (ファイバーまたはスチール) はすべて、ケーブルの動作を変化させます。強度、柔軟性、耐摩耗性、そして航空機が移動するたびにケーブルが直面する一定の曲げと張力にケーブルがどの程度耐えられるか、との間のバランスが重要です。修理のために間違ったケーブルに交換したものの、数週間後に問題が発生するという店があまりにも多く、10 回中 9 回は工事が原因です。
建設における最初の変数の 1 つであるワイヤーとストランドの数について話しましょう。何十年もの間、一般的な航空制御ケーブルの標準は 7x19 構造でした。つまり、それぞれ 19 本の小さなワイヤで構成される 7 つのストランドを意味します。ここでの考え方は、より細いワイヤによりケーブルの柔軟性が向上するというもので、これはプーリーの周りを繰り返し移動する制御システムにとって重要です。ただし、着陸装置の作動や牽引システムなど、より張力の高い用途にケーブルが必要な場合は、6x19 などのよりワイヤ数の多いケーブルが使用される可能性があります。待ってください。ただし、すべての 6x19 ケーブルが同じというわけではありません。たとえば、当社の井戸用 6x19S+FC 亜鉛メッキ鋼板は、重くて一貫した張力が得られるように設計されており、井戸用途で使用されていますが、かさばらずに高い破断強度が必要な航空部品に適用する場合にも同じ構造原則が適用されます。ここでの「S」は「改良プラウ鋼」を表し、引張強度を高めた高級鋼材です。FC（ファイバーコア）は、パイロットがヨークやラダーペダルを動かすときに制御ケーブルが常に処理する周期的な荷重に対処するために、ケーブルに少しの余裕を与えます。
しかし、ワイヤーの数は強度だけを意味するわけではありません。耐摩耗性も重要です。細いワイヤーが多いケーブルは表面積が大きいため、ケーブルが滑車やケーブル クランプに擦れたときに、1 か所がほつれるのではなく、より均等に摩耗します。 1 本のワイヤーの断線が致命的な故障につながる可能性がある航空機にとって、これは重大な問題です。かつて、パニックになって私たちに電話してきた顧客のことを覚えています。小型飛行機のエルロンケーブルがプーリーで擦り切れてしまい、翌日クロスカントリーを飛行することになっていたのです。彼は、それが航空制御システム用ではなく、軽作業用のものであることを知らずに、ホームセンターで購入した安価でワイヤ数の少ないケーブルを使用していました。私たちは彼の元の仕様に一致する 7x19 亜鉛メッキ航空機用ケーブルを彼に送りました。その後、彼はそれが安全な旅行と災害の違いだと言いました。
次に、コアのタイプについて詳しく見ていきましょう。これはケーブル構造のもう 1 つの重要な部分であり、坑井作業やタグボートなどの産業用途で多くの注目を集めていますが、航空機にとっても同様に重要です。コアには主に 2 つのタイプがあります。ファイバー コア (FC) と独立したワイヤ ロープ コア (IWRC) です。ファイバーコアは通常、天然繊維または合成繊維でできており、内側のストランドのクッションとして機能し、衝撃を吸収し、ケーブルの柔軟性を保ちます。これは、飛行中にプーリーの周りを何千回もスムーズに移動する制御ケーブルにとっては最適です。しかし、高張力のタグボートラインや重量物を持ち上げるなど、さらなる強度が必要な用途にはスチールコアの方が優れています。当社のタグボート用 6x24+7FC 1960 亜鉛メッキ スチール ワイヤ ロープはファイバー コアを使用しています。これはタグボートが繰り返し引っ張ったり解放したりするのに適していますが、スチール コアの設計を航空機用途 (たとえば、航空機の重量を支えなければならない降着装置のケーブル) に適用すると、柔軟性は低くなりますが、引張強度は高くなります。
お客様から、なぜすべての航空機部品にスチールコアケーブルを使用しないのかと尋ねられたことがありますが、その答えは柔軟性です。制御ケーブルが硬すぎると、システム内でスムーズに移動できなくなり、制御応答の遅れや拘束が発生し、飛行中に危険が生じます。しかし、係留ケーブルやグランドハンドリング機器などには、より高い静荷重に耐えられるスチールコアが最適です。当社の13/14/15/16/17/18mm高耐久スチールワイヤーロープは、過酷な作業用に亜鉛メッキ鋼製で、スチールコアで作られており、屋外での激しい使用向けに設計されており、飛行機の重量に耐える必要がある航空機地上支援機器に最適なオプションです。これは、航空関連のさまざまな用途であっても、建設が特定の仕事にどのように適合するかを示す完璧な例です。
ケーブル構造のもう 1 つの重要な部分は、ケーブルの撚り方です。これは、コアの周りのストランドの撚りの方向と緊密さです。ケーブルには右レイと左レイ、および通常レイとラングレイがあります。通常の撚り線では、ストランドが各ストランド内のワイヤの反対方向にねじれているため、負荷がかかったときのケーブルのねじれに対する耐性が高くなります。これは航空機にとって非常に重要です。なぜなら、制御ケーブルがねじれていると、操縦翼面が固着したり、予期せず動いたりする可能性があるからです。一方、ラングレイは、ストランドが内部ワイヤと同じ方向に撚られることで、より高い破断強度と優れた耐摩耗性が得られますが、負荷がかかるとよりねじれやすいため、制御システムには理想的ではありません。私は常にお客様に、制御ケーブルには通常の撚り線を使用し、ねじれが問題にならない静荷重用途、たとえばグランドハンドリングのタイダウンなどにのみラング撚り線を使用するように伝えています。当社のリフティング用途向け 10 mm DIN スチール ワイヤ ロープ API は通常のレイ構造を採用しているため、リフト中にケーブルがねじれないように強度が必要な整備工場での重量のある航空部品の吊り上げに信頼されています。
航空業界では数値が重要なので、実際のパフォーマンス データについて話しましょう。航空機のスチール ケーブルは特定の規格に従ってテストされており、私たちのほとんどは、一般的な航空制御ケーブルの要件を概説する SAE AS1860 に従っています。破断強度、伸び、繰り返し疲労寿命はすべて構造に基づいて測定されます。たとえば、7x19 ケーブルは、同じ直径の 6x19 ケーブルよりも疲労寿命が長くなります (破損するまでに、より多くの曲げサイクルに耐えることができます)。これは、ワイヤが細いため、プーリーの周囲に応力がより均等に分散されるためです。ただし、6x19 ケーブルの破断強度が高いため、一定の曲げよりも張力が問題となる用途の場合は、6x19 の方が良い選択です。私はその展開を何度も見てきました。ある地方航空会社の顧客はエンジン制御ケーブルを交換する際、指定された 6x19+IWRC の代わりに 7x19 を使用してコストを節約したいと考えていましたが、6 か月後に張力制限を超えたため 3 本のケーブルが故障しました。 6x19 構造に切り替えると、こうした故障はなくなり、現在、5 年間問題なく当社の亜鉛メッキ航空機用ケーブルを使用しています。
耐食性は、特に塩分が多い環境や高湿度で飛行する航空機にとって、ケーブル構造に関連するもう 1 つの性能側面です。ほとんどの航空機鋼ケーブルは亜鉛メッキされています。これは、鋼を錆から保護するために亜鉛の層が適用されていることを意味します。しかし、その構造は亜鉛メッキがどの程度耐えられるかに影響します。よりしっかりした撚りでワイヤ間の隙間が小さいケーブルは、水分が侵入する場所が少ないため、腐食に強くなります。そのため、当社の亜鉛メッキ ワイヤ ロープ 1000m スチール ケーブル 1960MPa 6X36 が沿岸地域の事業者に人気があります。6x36 構造はワイヤの数が多いため、ストランド間の隙間が小さくなり、亜鉛メッキ コーティングの密着性が向上し、塩気中でも寿命が長くなります。最近、マイアミのクライアントから、古いケーブルは 18 か月で錆びてしまうと言われましたが、当社の 6x36 構造に切り替えてからは、最小限の腐食で 3 年間持ちこたえています。
ケーブルを購入するときの構造だけが重要ではありません。設置方法はケーブルの性能と密接に関係しています。たとえ最良のケーブルであっても、直径が小さすぎるプーリーの周りで曲げられるなど、取り付けが間違っていると、早期に故障してしまい、外側のワイヤーに余分なストレスがかかります。そのため、サプライヤーとして、井戸ケーブルであろうと航空機制御ケーブルであろうと、当社はすべての製品に設置ガイドラインを常に提供しています。たとえば、1/8 インチ 7x19 航空機ケーブルでは、過度の曲げ疲労を避けるために、ケーブルの直径の少なくとも 10 倍のプーリー直径が必要です。整備士がここで手を抜き、スペースを節約するために小さなプーリーを使用し、数百時間の飛行時間以内に外側のワイヤーが切れ始め、危険な状況につながるのを見たことがあります。
考慮すべきもう 1 つの要因は、航空機スチール ケーブル破損の主な原因の 1 つである周期疲労です。パイロットが制御装置を動かすたびに、ケーブルはプーリーの周りで曲がります。その繰り返しの曲がりにより、時間の経過とともにワイヤーに微小な亀裂が生じます。ケーブルの構造は、この疲労に対する耐性に直接影響します。より多くのより線を持ち、1 つのより線あたりのワイヤの数が多いケーブル (7x19 など) は曲げ半径が小さいため、よりスムーズに曲がり、疲労寿命が長くなります。一方、ケーブルの撚り数が少なく、より大きい場合は、曲げ応力が高くなり、疲労破壊が早期に発生します。このため、私はすべての主制御面 (エルロン、エレベーター、ラダー) には 7x19 を推奨し、疲労がそれほど問題にならない二次制御または静荷重アプリケーションには 6x19 を推奨します。
また、私がよく聞く俗説についても触れておきます。「亜鉛メッキ鋼製ケーブルはすべて同じである」というものです。それは単純に真実ではありません。構造、鋼材のグレード、亜鉛メッキプロセス、コアのすべてが性能を変化させます。当社のケーブルは、厚く均一な亜鉛コーティングを施す厳格な溶融亜鉛めっきプロセスを経ており、これは腐食が許容されない航空にとって重要です。試験の手抜きは安全上の問題につながる可能性があるため、当社ではすべてのバッチの破壊強度と疲労寿命を試験して、SAE 規格を満たしていることを確認しています。航空機仕様を謳う安価なケーブルを海外から持ち込んでもらったこともありますが、テストを行ったところ、破断強度は宣伝より15%低く、疲労寿命は当社が提供するケーブルの半分でした。ここでリスクを冒してコストを削減する価値はありません。安全性に関して言えば、航空機用スチール ケーブルは譲れないものです。
それでは、航空機用スチールケーブルを扱う人にとって、これは何を意味するのでしょうか?重要なのは、ケーブルの構造は些細なことではなく、パフォーマンス、耐久性、安全性の基礎であるということです。航空機用のケーブルを選択するときは、直径や価格だけを見るのではなく、ワイヤとストランドの数、コアの種類、撚り方向、および材料グレードに注意してください。制御システムの場合は、柔軟性と耐疲労性を高めるために、ワイヤ数の多い構造 (7x19 など) を選択してください。高張力の静的用途の場合は、強度を高めるためにより高いストランド数の構造 (6x19 など) を選択してください。特に過酷な環境で飛行する場合は、腐食に耐えるためにケーブルが適切なプロセスで亜鉛メッキされていることを確認してください。
特定の用途に適した構造基準に基づいて構築された、信頼性の高い航空機用スチール ケーブルをお探しの場合は、当社のチームがお手伝いいたします。当社は長年かけてケーブル設計を完成させ、制御システム、地上処理、メンテナンス機器などに最適なケーブルの選択をお手伝いします。一般的な航空飛行機用の小型制御ケーブルが必要な場合でも、地上支援用の頑丈なケーブルが必要な場合でも、当社にはお客様のニーズを満たす専門知識と製品があります。今すぐ当社のチームに連絡して要件について話し合い、航空機の運用に最適なケーブル ソリューションを見つけてください。
参考文献:
- 自動車技術者協会 (SAE)。 （2020年）。 SAE AS1860: 一般航空航空機制御システム用スチール ワイヤー ロープ。ペンシルベニア州ウォレンデール: SAE インターナショナル。
- 米国ワイヤロープ製造者協会 (AWRA)。 （2019年）。スチール ワイヤ ロープ ハンドブック: 構造、試験、および応用。ワシントン DC: AWRA。
- 連邦航空局 (FAA)。 （2021年）。勧告回覧 43.13-1B: 許容される方法、技術、慣行 - 航空機の検査と修理。ワシントン DC: FAA。
- 国際標準化機構 (ISO)。 （2018年）。 ISO 2408: 汎用スチール ワイヤ ロープ – 要件。スイス、ジュネーブ: ISO。
