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ニッケルは、どのように より持続可能な航空輸送に貢献しているか
By Carrol McCormick
Nickel Magazine, 2008 年3
月 -- 航空会社は、絶えずより少ない燃料を燃焼するよう努めています。そうすることによってコストを下げ、（燃料消費は、2006年の世界の航空会社の経営費の26%を占める。）飛行機旅行が環境に及ぼす影響を軽減する。（航空産業は、亜酸化窒素と二酸化炭素の主な排出者です。）
それに応えて、航空機メーカーはより燃料効率のよい飛行機を製造中です。Boeing社が2001年に公開し、ちょうど1年後に止めたSonic
Cruiser（音速巡航飛行機）のような 速くて、かっこの良い設計のものは、より遅いが、より経済的な航空機に取り替えられつつあります。もう一つのコンコルドは多分出現しないでしょう。
航空機設計の燃料効率は過去40年で70%改善されました。そして、それらの改善の20%はここ10年で成し遂げられました。1960年代から、一酸化炭素濃度は、50%下がり、未燃炭化水素と煙は約90%下がりました。国際航空運送協会（IATA）は、2020年までに、新しい航空機に投資する結果として、酸化窒素排出を80%減らし、燃料効率を25%改善すると報告している。次の13年の間にこれらを合わせると、これらの改善により3億4500万トンの二酸化炭素の排出の減少となります。
航空機メーカーは航空力学を改善することによって、燃料効率を増加しました。とりわけ翼の先端に垂直についているウィングレットの分野で抗力を減少して、燃料効率を改善しました。またより良いエンジンの設計も役割を果たしました。そして、その例は高温耐熱ニッケル合金の使用により、動作温度を上げることが出来たことです。
しかし、最も著しい燃料効率改善は、機体の重さを減らすことによってなされています。これは、アルミニウムをこれまで増やしてきた複合材料に替えることによって達成される。それはエポキシ樹脂をしみ込ませたカーボン繊維とその他の種類の布の層である。3台の航空機は、その傾向を示している。
ボーイング777が1994年に最初に飛んだ時、複合材料の重さは全体の9%であった。（他の資料では、12%を引用している。）2005年に処女飛行をしたエアバスA-380の航空機の複合材料の重さは機体重量の約23%であった。
ボーイングは、2,009年に処女飛行をするDreamlinerとしてまた知られている、最も新しい商業機である787型機では、50%にまで複合材料の比率を押し上げた。
Dreamlinerは、その機体がアルミニウムよりむしろ完全に炭素繊維複合材料でできている最初の商業用の航空機です。改善されたエンジンの設計と航空力学とがあいまって、そのように高い比率の複合材料のおかげで、Dreamlinerは、ボーイング社によると、B-767やエアバスA330よりも燃料効率において20%改善すると言われています。
複合材料の構築物は19世紀末期にCharles-Edouard
Guillaume(1861-1938)によって開発されたアンバーと呼ばれる36%のニッケル合金に依存している。そして、その最も重要な性質は熱膨張係数がほとんどゼロで、それは型枠または心金の作成のための選択の材料となる。それらの上に、複合材料部品は積層され、それから、375-425℃の温度でオートクレーブで硬化される。アンバーの特別な安定性は、硬化の間、複合材料部品がほんのちょうど1ミリ以下の精度で正確な公差を維持することを確実にすることである。
ボーイングは、胴体、翼、尾翼及びウィングボックスのようなその他の構造物をもつDreamlinerの外板に、複合材料を使っている。たとえば、長さ6.7m、幅5.8mの胴体部分のうちの1つは、より小さな、連動心金で出来ている回転心金の上にエポキシを含浸させた炭素繊維テープを積層することによって製作される。一つの胴体部は、1,500枚のアルミニウム・シートと40,000-50,000のファスナーを除去することになる。
787-3型Dreamlinerの翼長は、52mです。翼の外板は2本の異なるアンバー心金の上に積層された複合材料で出来ており、そしてその一つは長さ31mで重さは36トンです。
要するに、複合材料の使用は、ボーイングがDreamlinerにアルミを使用した場合よりも、重量で4,536キログラム減ったことを意味します。
A-380もDreamlinerも旅客マイル当りの燃料消費に関して超効率的です。しかし、それらは又ローカル汚染を減らすと同時に空港の効率的利用に貢献します。典型的配置で座席数555を有し、航続距離15,000kmのA-380は、大きな飛行機が中央空港間を飛び、一方小さな飛行機が地方空港と中央空港間の乗客を輸送するハブ・アンド・スポーク方式のモデルに適しています。大きな空港を悩ませる混雑と遅れを減らす1つの方法は、より多くの乗客を運ぶより少ない飛行機を飛ばすことです。
Dreamlinerの航続距離は、787-3型で、4,650-5,650km、787-8型で14,200-15,200km
、787-9型で、14,800-15,750kmを有している。それは、長距離飛行で290人の乗客を運ぶことが出来、より短い距離で330人の乗客を運ぶことができる。787型は、より広い滑走路と誘導路と特大の門と特殊な地上移動装置を必要とするA-380と違って、中型の飛行機であるので、それはハブを避けることによって空港混雑を減らすことができる。
2008年1月末までに、ボーイングは56の顧客からDreamliner857型の注文を受け、会社によると、それは世界で最も速い売上げの民間航空機となった。
Carroll McCormick is a Montreal-based freelance writer.
Photos: The Boeing Company
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