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PIOとはPIOとは

米国の航空専門誌(Aviation Week and Space Technology) 1997,3,24より引用

  Fly-by-Wire機に関し、より多くの試験飛行を勧告

National Research Councilの最近の発表によれば、新しいFly-by-WireやFly-by-Light航空機では、Flight Controlに関する予想外の問題が発生している。

本来、不安定な飛行機に対して、安定性及び操縦性を与えるために開発されたFly-by-Wire等の新技術は、意図せざる方向への効果と予期せぬ問題を引き起こす可能性を、潜在的に持っている。

このような航空機の取り扱いに対する弊害を探し出すには、設計段階でのより慎重な検討や、より多くの試験飛行・Simulatorによる検証が必要となる。

最近起こった軍や民間のFly-by-wireの航空機が巻き込まれた事故・インシデントに鑑み、NASAはNational Research Council(NRC)に対して、飛行の安全にかかわるAircraft-Pilot Coupling(APC)の研究をするよう依頼した。

その目的は、Pilot・航空機・操縦装置間の力学的な相互作用が、不安定な飛行状態を引き起こす状況を研究する事である。

NRC委員会はAPC(Aircraft-Pilot Coupling)という言葉を次の二つの理由から採用した。つまり、“PIO(パイロットが引き起こす振動)”という言葉から連想される、非難めいた印象を払拭する事と、単に振動だけでなく、Pilotと航空機の間で起こる、意図せざる相互作用にまで適用範囲を広げるためである。

Fly-by-wireの航空機が出現する以前は、意図せざる航空機の振動は“ヘボパイロット”のオーバーコントロールによるものだと非難され、そこからPIOという言葉が使われるようになった。しかし最新のComputer化されたFlight Control Systemにおいては、パイロットは操縦系統の一部を占めるに過ぎなくなっているという事から、委員会ではPIOの定義を“Pilot-Involved Oscillation(パイロットが巻き込まれた振動)”と変更した。PIOには軽度で簡単に押さえる事の出来る動きから、激烈で危険性を伴う振動まである。

報告によれば、パイロットのせいにされる多くのAPCは、実際の所は設計の不適切さの結果といえる。このような意図せざる振動が発生した場合、パイロットの操作はその激しい振動を押さえる方向にではなく、むしろ拡大させる方向に陥らされる可能性がある。このPIOは、命の安全が保障された安全なSimulatorでは、検証されにくいものである。

Fly-by-wireの航空機では、パイロットの操作が、操舵面には直接つながっていない。操作信号は、作動装置に電気信号として伝えられるため、パイロットは舵面の動く早さや、舵面が限度一杯に動いたなどという感覚を感じ取る事はできない。そこからパイロットの考えと実際の機体の動きに不一致が生じ、APCへとつながるのである。

Fly-by-wire機の利点は、設計者が操縦装置を非常に精密なものへと発展させる事が出来る点である。航空機の性能や安全性を高める目的で、そのSystemは飛行状態や飛行様態に応じて操縦装置の応答性を変化させる事が出来る。

適正な設計がなされていれば、操縦様態の変更はスムーズでパイロットの意に添うものであり、その操作に何の障害ももたらさない。

報告によれば、新しいFly-by-wire機のほとんどすべてが、その開発過程においてAPCを経験している。APCは通常パイロットが精密に飛行機を操縦する必要のある、最も忙しい状態において発生している。しかもそれらはちょっとした出来事が、忙しい仕事やより正確な操縦を阻害した際に起こっている。

ある特有な出来事は、パイロットと機体との力学的な関連を変化させる。

これらの中にはパイロットの操舵力の変化や、操縦装置の切り替え、ちょっとした機械的故障、それに大気の激しい擾乱などが含まれる。

報告によれば、これらのきっかけになるものとしては、操縦装置の設定値の不適切さが一般的である。

最大の関心事は“cliff-like”と呼ばれる特性、つまり“劇的で致命的でさえあるAPCに突然陥ってしまう特性”について、どのような研究がなされているかという事であり、重要な点はその傾向をどのようにして発見し、修正するかである。

APCの問題は通常、新しいデザインや技術の導入に伴うものであるが、APCの傾向が検証されていない分野での飛行任務を与えられたときにも起こりうる。

ロッキードYF-22実験機が1992年4月25日、カリフォルニアのエドワード空軍基地で、滑走路上を低空飛行した時、墜落した事故は、約12メートル上空で4~5回機首を上下させた後、滑走路に接触したものであるが、パイロットは無事に脱出した。

調査の結果は機体の故障ではなく、一連の予想外の出来事によるとされた。

YF-22の推力の方向を制御する方式は、高高度で大きな機首上げ状態で飛行する時に、失速後の機首下げを速やかに行うためにある。

報告には、この操縦方式は低高度・低速度で推力の方向を変化させるようには設計されておらず、その検証もされていないと書かれている。

また、この試験飛行では推力方向の変更装置を切る事が要求されていたが、試験飛行チームはそれに従わなかった。

パイロットが推力方向の変更装置を働かせたままで車輪を上げた際、自動的に上下方向の応答性の変化が引き起こされ、そのために小さな操縦かんの動きで予期せぬ大きな機体反応を引き起こしてしまった。

1994年4月26日、名古屋空港において発生した中華航空のAirbus A300-600の事故は、パイロットが自動操縦と手動操縦との相互作用について良く理解していなかった事が原因とされた。

操縦士はflight directorとauto-throttleを使用してglide slopeを手動により飛行していた時、autopilotのswitchを誤ってgo-around modeに入れてしまった。

パイロットは、すぐにauto-throttleを切りautopilotを入れたが、この事が機体を進入復航する体制(go-around mode)に入れ、大きな機首上げ姿勢にしてしまった。パイロットは手動で機首を下げautopilotを切ろうとしたが、あまりにも機首が上がりすぎており、スピードが少なかったために失速し、271名の乗客乗員のうち7名以外は全て死亡するという事態となった。教育を改善する事によってこの種の問題を解決すべきである。

GripenにおけるJAS39便の事故は、操縦装置に対するパイロットの期待と設計が整合していなかったために起きた例である。

この事故は1993年のストックホルム水上祭りのデモフライトにおいて、観衆の目前で加速しようとパイロットが操縦かんを激しく切った時に起こった。

操縦操作により舵面は限界一杯に切られ、パイロットが意図した以上の機体の動きとなってしまった。そして彼が反対の舵をいっぱいに切ったとき、作動装置も姿勢の変化率も限界に達した。Roll PIOは舵面の動きの遅れが0.1秒~0.8秒に達したときに更に悪化した。パイロットは5.9秒後に脱出に成功した。

NRC委員会はAPCを避け・発見し・修正するために最も重要な手段は、予期せぬ誘発要因や相互作用を見つけだすために、シミュレーションと解析を行う事だと結論した。

APCの可能性を減らす事は出来るが、そのAPCの傾向は目につきにくいものであるために、過去においては事故が起こるまで気付かれずに来た。NRCは、設計時の基本的事項のひとつに「操縦装置はパイロットが期待する方法で、異なる作動モードに変更出来るものでなくてはならない」という事があると言っている。予期しないAPCを見つけだすためには、試験飛行をより多く行うという事に尽きる。

そしてその多くの試験飛行は単にスムーズな飛行のみでなく、大きな加速度を伴う標的追撃や空中給油・航空母艦への着艦といった激しい運動を伴う飛行において行なわなければならない。

APC(PIO)に関する考察

NASA: Ralph A’Harrah

・1988年から1997年の間に、民間航空では213件の全損事故が発生した。そのうちの49%にあたる105件の事故は、“乗員に主たる原因”があったとされている。さらに30%にあたる64件は“原因不明”とされた。つまりこの10年間の全損事故のうち80%近くは、正確な原因が特定できておらず、したがって改善すべき点が未解決のまま残された形となっている。

・現在の飛行記録装置の多くは、せいぜい毎秒1回のデータレートであるが、これでは全く不足であり機材の問題点が明らかに出来ない。実験によれば、毎秒20回、10回、4回、1回とデータレートが減少する毎に機材の問題点が覆い隠され、人的要因とみなされる傾向が明らかになった。

・パイロットによる操縦入力と実際の舵の動きとの間のTime-Delayは、APC(PIO)の主たる原因となる。

・最近の飛行機のTime-Delayはほぼ0.1~0.15秒であるが、このわずかな効きの遅れは姿勢の急変からのとっさの回復操作の際に、一時的な操縦不能の状況を引き起こす。

・APC(PIO)に陥ったパイロットは、それが乱気流又はオーバーコントロールによって引き起こされたと感じる。

・Time-Delayが0.2秒を超えると、パイロットは操縦系統が壊れたかのような印象を受ける。

・実際上この障害は、パイロットが操縦系統の性能を超えた操作を行った場合に生じる。

・このような大きな操作は、機体が地上や他の航空機との衝突回避を行う時に起りやすい。

・パイロットにとって“操縦装置が故障した”かのような印象は、油圧装置の故障や機能が低下した状態で、かなり大きな操作を行う必要がある際に、さらに悪化する。

・APCは最新型の機体にも数多く経験されている。これらの機種は過去の教訓を生かし、十分なシミュレーションテストや飛行テストを行って調整されたにもかかわらず発生しており、APCと認定されれば修正する事が可能であった。

・1988年12月に7名のFAAのテストパイロットと5名のFlight Test Engineerにより、APCの飛行試験が行われた。事前の学習とシミュレーター訓練の後に、操縦特性を変化させる事の出来る実機で飛行試験が行われたが、そのうち数回は危うく墜落する状況に陥った。危険な状況に陥った際には、セーフティーパイロットが操縦を交代し、操縦特性を正常な状態に切り替える事により危機から回復することができた。

・Time Delayは0.15秒以内であるべきで、0.2秒では潜在的に危険なものと言える。

・事故の統計において、APCの問題が解明されていないがために、事故原因の50%もの部分がパイロットエラーとされているし、同様に30%にのぼる“原因不明”とされた事故の中にもAPCに関連するものがあると考えられる。

・APCを見極めるためにはデータレートを早くすることが必要で、一旦APCと判定されれば解決法はある。一方、APCと判定できずにパイロットミスとされれば、真の原因は隠されたままとなってしまう。

Handling QualityTime Delay操縦性
Level 1 Level 2 Level 30.10sec
0.20sec
0.25sec
十分な操縦性能
操縦特性低下
パイロットは十分に対応できない

機長組合(注)

*ダグラス社の資料によれば、MD11のTime Delayは約0.2秒と言われ、操縦性能はLevel 2である。

*MD11型機は、旅客機として例の無い着陸時の事故を2回も起こしている。ニューアーク空港と香港空港の滑走路の上で、裏返しとなり大破した事故では、APCの関与が指摘されている。

907/958便ニアミスを考える-10907/958便ニアミスを考える-10

高高度におけるエンジン加速性能等について ≪事故報告書案より主旨抜粋≫ 「フライトシミュレーターによる試験」によれば・・・ ・ アイドル状態から、燃料流量が上昇推力に戻るまで約10秒であった。 ・ 上昇中、燃料流量が約7600lb/hrからスラスト レバーを絞り、アイドル位置に約5秒間保持し燃料流量が約5400lb/hr、になった時、再度スラスト レバーを前進させたところ、高度計指示値の低下はなく、機体の安定性についても異常は認められなかった。 このように報告書案では、高高度におけるエンジンの加速性能について、シミュレーターでの試験を基に「問題はなかった」とう主旨の記述になっています。しかし、シミュレーターが「全てを模擬しているわけではない」というのは、常識以前の問題です。  実際に、ある機種のDFOM REPORTには、高高度においてエンジンの加速に相当な長時間を要した事例が載せられています。 ≪DFOM REPORTより主旨抜粋≫ FL340を飛行中、Speedが増えたためThrottleをIdleにした。その後ThrottleをほぼFull Forwardにしたが、その後10秒以上たっても十分なThrustが出ずに、逆にStick Shakerが作動した。 事故報告書案「シミュレーターでの試験」について 報告書案では「事故発生前の907便の対応の可能性についてシミュレーター試験を行った」とあります。 その試験の内容は以下の通りです。 ?@ 907便が継続してそのまま上昇を続けた場合の獲得高度; → 最接近地点付近で高度約38,100ftとなった。 ?A オートスロットルを使用したまま、手動でアイドルまで絞り、5秒間保持した後、スラストレバーと燃料流量が上昇推力位置に戻るまでの時間を計測; →スラストレバーが上昇推力位置に戻るまで約5秒、燃料流量が上昇推力まで戻るのに約10秒を要した。 ?B FL371付近を上昇中(F/F 7600lb/hr)、ゆっくりスラストレバーをアイドル位置にし、約5秒後(F/F 5400lb/hr)、再上昇操作を行った後、上昇率が1,500ft/min以上になるまでの間の高度低下、降下率の変化、機体の安定性について; →推力を減少させた時点での上昇率は、昇降計の指示は最大でマイナス120ft/minにまで下がったが、高度計指示値はFL372以下にはならなかった。FL372に約9秒間留まり、その後、次第に上昇に転じた。この間、機体の安定性に異常は認められなかった。 ?C 上昇途中からエンジンをアイドルにして降下を開始し、その状態で20秒経過した後に、上昇推力に戻した場合;

武装警官搭乗武装警官搭乗

武装警官搭乗(スカイマーシャル)に関する機長組合見解 2004年12月10日 日本航空機長組合 本日政府は閣議決定により、本邦全ての民間航空会社を対象に、テロ・ハイジャック対策として『スカイマーシャル』と呼ばれる武装警官を搭乗(警乗)させることを決定した。 (機長組合ニュースNo.19-109参照) 機長組合のこの問題に関する見解は以下のとおりである。 1.日本航空機長組合は、テロ、ハイジャックへの抑止力と称して行われる民間航空機へのスカイマーシャルの警乗には反対する。 2.機長組合は諸般の情勢と力量の観点から、今回の警乗措置について組合として組合員に「拒否を指示する」方針は取り得ないものの、その一日も早い中止に向け、社会的な運動を構築する。また、経営にも中止に向けた最大限の取り組みを行うように要求する。 ・ 私たちは2002年のワールドカップの警乗に際しても「武器を機内に持ち込ませない水際対策の強化なくして、武器を携行した警備員・警察官の搭乗ではテロ・ハイジャックは完全に排除できない。また、機内に武器が存在することの危険性について疑念が拭いきれない。そして、警乗による対策が現場の乗員の理解のない中で一方的に実施されてはならない」と表明してきた。また日乗連と共にこの主張を、当時警乗を企業に要請した当局(国土交通省・警察庁)、それを認知した航空経営に対し強く訴えて来た。しかし当時の警乗問題に関して、特に考慮されなければならなかったのは、米国同時多発テロ後の「航空機を使ったテロに対する国の方針が強く、社会の関心が高い」という社会情勢であった。上記の取り組みを進めるためには、世論の支持が不可欠であり、その上で当時は「限定された期間での警乗であり、時間の限られた中で利用者・国民の支持を得て取り組みを進める事は非常に困難である」と認識せざるを得なかった。 ・ しかし今回の措置は、新たに恒久的な制度として設けるものであり、乗員に事前に十分協議する時間や周知する猶予も与えずに、閣議決定後速やかに実施というのは、あまりに性急過ぎ、現場に混乱を来たしかねない。米国ではUS-ALPAとの合意の下に制度が導入されてきたように、現場の乗員の意見の反映なしに制度を導入することは進め方としてボタンを掛け違えている。さらに言えば、航空法との整合性など法的な整備も全く行われておらず、今回の警乗が航空法の目的である「民間航空の安全」や「利用者・国民の生命・財産の安全」に結びつくとの確証もない。現時点で恒久的な警乗を強引に導入することは、大きな問題がある。 ・ 旅客にとってみれば武装警官が同乗していることを知らされずに搭乗することの問題や不安感は払拭されず、またスカイマーシャルが対応する事態も曖昧であり、会社の説明にも一貫性がない。さらに乗客乗員の避難誘導などのケースにおいて、機長とスカイマーシャルの指示に差異が生じた場合、混乱が引き起こされる恐れや、特に客室乗務員に対してのスカイマーシャルの指示と、機長の指示との関係が不明確であるために、機長の権限が侵害されるという恐れもある。 ・ テロ・ハイジャックに対しては操縦室に入れさせないよう扉の構造・運用を改善したが、これは「強引には破られないドア」をその対策の根幹とするものである。従って従来の経営の説明に則れば、更に対策を強化するために必要なのは、スカイマーシャルによる「強行犯の阻止」ではなく、密かな侵入の企てを不可能とするハード上の更なる改善、すなわちトイレの移設や二重扉の設置などである。そもそも航空機内での発砲による運航の安全性について、システムに重大な支障がないことの検証は全く不十分である。こうした指摘に対する対応を十分に行わず、機長の疑問にも答えず、今回の閣議決定に至らしめた経営の責任は重大である。 3.機長組合は、現場の機長の航空法上・安全上の判断は全面的に支持する。また機長が「警乗が具体的に運航の安全に影響する」と判断した場合、その判断を経営として十分尊重するように強く求めていく。 ・ どのような事態であれ、機長の判断を尊重することは航空経営の責務であり、この点は些かも譲れるものではない。ワールドカップの警乗の際にも、このことを経営に伝え、警乗が開始された中で、万が一機長の権限と警察権が拮抗し、現場で混乱が生ずる事態が発生する事のないよう、万全の対応を本部に対して強く求めた。 ・ 今回、組合の運動が警乗を中止させるまでに至らない間も、具体的な状況に即した、機長の航空法上・安全運航の観点での決定は、全面的に尊重されるべきである。機長権限と人権の擁護を組合の総力で実行していく。 ・ 経営も現時点では、航空法上の機長の権限はこれまで通りである、と発言しているが、行政からの圧力がないとは断言できない。そうした場合にも、いたずらに機長に説明を求めることなく、機長の判断を尊重するのが経営・運航本部の責任である。 4.今回の抑止効果を狙った制度とは別に、具体的な不安全要素、即ち不法妨害行為が発生する可能性がある状況においては、当該運航は経営の判断で中止しなければならない。今回の「抑止効果を狙った警乗制度の成立」が、こうした運航に拡大・悪用されることがあってはならない。機長組合は「始めに運航ありき」との方針は絶対に認められない。 ・ 昨年末、不審者と疑われる搭乗者を確認した旅客便は、スカイマーシャル等の警乗がない限り米国への乗り入れは認めないとの米国政府の方針が伝えられたが、機長組合の「そのような具体的な情報のある便は運航すべきでない」との主張に、経営は「運航の安全確保は航空会社独自の判断」として、米国に警乗つきの運航を回答するには至っていない。しかし一方で経営は「警乗制度がないことも判断要素」とも述べ、警乗制度が成立した場合の考え方には含みを残している。機長組合は警乗制度の成立にあたり、経営が従来の方針を変更することは断じて認められない。

19053a_ワイヤーカット申し入れニュース19053a_ワイヤーカット申し入れニュース

TEL 03-5756-3909(HND) JCA Web Site https://www.jalcrew.jp/FAX 03-5756-0226(HND) mail address contact@jalcrew.jp 05No.19-053日本航空機長組合 職場の実態から目をそむけた 調査・報告では意味がない! 電線切断を「犯罪行為」と認識し、徹底した原因究明を行い、 経営責任を明確にするよう、9月27日に経営に申し入れ 日本航空では、2000年以降3件の電線切断事例が発生しています。そして今年1月にはB767にて4件目となる電線切断事件が発生しました。 この4件目となる事件についての社内調査報告書がまとまったということで、機長組合は8月の機材品質説明会等の場で、報告書の内容について説明を求めました。 それによると、今回の事件の要因・背景には“時代の変化”によって“個人の価値観の変化”したことが関与した可能性が考えられると分析し、その対策として、「整備士として飛行機を大切に扱うことがいかに大事か」との面での教育等に取り組むとしています。 本当にそれが、平然と機材を“故意に痛めつけた”事態を招いた原因なのでしょうか? 会社は“構造改革”の名の下に、これまで様々な「合理化」を職場に押し付けてきました。整備の職場でも管理職の55歳進路選択制度を導入し、整備の現場に残れない、若しくは大幅な賃金切り下げを強いられる状況を作りました。その一方で、JALTAM、JALNAMといった子会社を設立し、委託化をどんどん進めています。しかも当該子会社の労働条件は驚くほど劣悪なもので、モラル低下も指摘されています。 こういった会社施策の影響には全く目を向けず、単に「世間」「個人」にその原因を求めるのであれば、その調査・報告は全く意味をなさないでしょう。さらに「悪質な犯罪行為」との認識を欠き、うやむやに事件を終結させ、社内の監督責任も不問にされるようでは事件の再発を食い止められるとも思えません。 機長組合は、再びこのような事態が発生しないよう、犯罪捜査も視野に入れた徹底した調査と経営責任の明確化、そして抜本的な経営施策の見直しで安心できる整備体制の確立に取り組むよう、申し入れを行いました。(裏面参照) 機長組合発、日本航空兼子CEOおよびJAL-I羽根田社長宛 発信文書 2004年9月27日 JCA 19-6 「電線切断」に関する社内調査について(申し入れ) 貴職もご認識のように、日本航空では、2000年以降、3件(2000年7月JA8913、同年8月JA8075、2001年2月JA812J)の電気配線切断事件が発生しております。また、2002年2月には、計10機の機材で、トイレ内壁に故意に開けたと思われる穴が発見されました。 これらの何れの事件においても、原因の究明が曖昧にされ、かかる事態への根本的な対策が取られないまま、更に2003年3月には、B747型機(JA8180)において、隠蔽工作と思われる機体構造部への不正な措置が行われていたことも発見されました。 そして本年1月には、重整備を行っていたB767型機(JA8234)において、電線が「人為的に切断されていた」ことが再び発見されました。 この4件目となる電線切断事件に関して、先般、社内調査報告書がまとめられ、その内容について口頭での事務的な説明を受けましたが、それによれば、報告書に記載されている「企業環境の変化が影響した可能性」というのは“個人の価値観の変化によって会社・組織の変化を生んでいることを指すもの”であって、“経営施策による働く環境の変化とは捉えていない”との事であります。