チヌーク・ドライブトレインの振動点検

レイ・ルゴス

ヘリコプターの飛行には、必然的にさまざまなレベルの振動が伴う。これは、揚力と推進力を生み出す複雑な回転機構に起因するものである。

その振動は、機体構造や部品に累積的な劣化をもたらす。このため、効果的な振動対策が米陸軍の最重要課題の一つとなっている。振動レベルの低減は、航空機および部品の使用寿命を延伸させ、整備負担を軽減するとともに、搭乗員と搭乗者の快適性および健康状態の向上に直結する。米陸軍最大の輸送量を誇るCH-47チヌークにとって、徹底した振動管理がもたらす恩恵の大きさは、この機体の規模と重要性に見合ったものである。

現在のCH-47Fにおける振動点検は「ファン・アンド・シャフト・チェック」と呼ばれ、CPHE（Cargo Platform Health Environment、積載プラットフォーム健全性環境）のHUMS（Health and Usage Monitoring System, 健全性・使用状況監視システム）により行われる。CH-47Dでは、この点検は「50時間点検」（当時の点検間隔に由来）と呼ばれ、MSPU（Modernized Signal Processing Unit, 近代化信号処理装置）により行われていた。MH-47Gにも、これとほぼ同一の機上システムが使用されている。いずれの機体においても、AVA（Aviation Vibration Analyzer, 航空振動解析装置）と呼ばれる非搭載型HUMSが、本点検を実施するための代替システムとして認められてきた。

ファン・アンド・シャフト・チェックは、その名が示すとおり、ドライブトレインのいくつかの主要構成品における振動レベルを測定するものである。測定対象には、コンバイニング・トランスミッション（通称c-box）および後方トランスミッションのオイルクーラー・ファン、エンジンからc-boxへトルクを伝達するクロスシャフト、そしてc-boxから前方・後方各トランスミッションへトルクを伝達するシンクロナイジング・シャフト（通称シンク・シャフト）が含まれる。

ドライブトレインの振動は、複数箇所に配置された加速度計（accelerometer）と呼ばれるセンサで計測されており、その時系列の生データを処理することで、各構成品の振動レベルがスペクトラムとして算出される。チヌークのドライブトレインは一定の速度で回転しており、前述の各ドライブトレイン構成品はそれぞれ固有の離散周波数で動作することから、各構成品の振動レベルをスペクトラムから容易に「切り出す」ことができる。これらの振動レベル値は、まとめてコンディション・インジケータ（Condition Indicator, CI）と呼ばれ、飛行継続可否を判定するための上限値が設定されている。CI値が上限値を超過した場合は、CI値を上限値以下に戻すための整備・修理作業を実施しなければならず、すべての超過が解消されるまで当該機の飛行は禁止される。

この振動点検は、何らかの形で数十年にわたり実施されてきた。その起源は1980年代後半にまでさかのぼる。1988年以降、CH-47Dにおいてc-boxオイルクーラー・ファンシャフトの破損が相次いで発生し、これが点検導入の直接の契機となった。それは飛行中の致命的破損をもたらす可能性があると判断され、多数のCH-47Dが飛行停止措置となった。これらの破損事例に対応するため、一連の飛行安全指令（Safety of Flight Message）が発令された。1989年10月に発令された飛行安全指令CH-47-89-11では、飛行停止中のすべての機体を運用可能な状態に復帰させるための措置が定められた。その措置の一つが、特定の重要なドライブトレイン構成品に対する定期的な振動点検の実施であった。その点検により、c-boxオイルクーラー・ファンシャフトの破損事例と振動調査データの比較により定められた上限値を下回っていることが確認された。これが、チヌーク・ドライブトレイン振動点検の最初の形態である。その後、本点検は、c-boxオイルクーラー・ファンシャフトのみならず、シンク・シャフトやオイルクーラー・ファン、シュラウドに至るまで、多数の欠陥の発見に貢献してきた。近年では、新たなシンク・シャフト・バランシング手順と組み合わせることで、整備負担の軽減策としても活用されるようになっている。

数十年にわたって改良を重ねてきたチヌークのドライブトレイン振動監視プログラムは、陸軍にとって重要な資産であるこの機体の安全性と運用即応性を確保するうえで、欠かせないものとなっている。本プログラムは、整備における先を見越した対応と、ヘリコプター飛行に内在する課題の軽減に向けた継続的な取り組みを体現している。センサ技術とデータ解析技術の継続的な向上により、今後も本プログラムの実効性はさらに高まっていくに違いない。

レイ・ルゴスは、米陸軍戦闘能力開発コマンド（U.S. Army Combat Capabilities Development Command, CCDC）航空・ミサイルセンター（Aviation & Missile Center, AvMC）システム即応性部局・空力機構分野の主任航空宇宙エンジニアである。アラバマ州レッドストーン・アーセナル勤務。