航空機のメンテナンス(15)軍用機に見る損傷修理(2)

前回は、壊れた機体の修理ということで、F-16などを例にとり、金属製の機体や複合材料製の機体を修理する話について書いた。今回はその続きである。→連載「航空機の技術とメカニズムの裏側」のこれまでの回はこちらを参照。

損傷許容設計

構造材を修理する話になると、第244回「航空事故を技術的に考察してみる(16)新たな分野・領域、安全対策」でもちょっと触れたことがある損傷許容設計の話が関わってくる。

この考え方に基づく場合、機体の設計当初から損傷の発生、あるいは損傷の存在を見込んでおく。そして、損傷が発生したときに、ただちに構造が機能を喪失しないように設計する。また、損傷が進展して致命的な状態になる前に、それを発見して修理・交換する体制を作る。そうすれば、機体の信頼性は維持できるというわけだ。

「損傷許容設計」という名前だけ見ると「損傷してもお構いなし」という誤解につながりかねないが、そういう意味ではない。むしろ、損傷が発生しても適切にコントロール・対処する、という考え方というべきか。かえって、設計に際しては十分な知見と緻密さが求められるだろう(そういえば艦艇の分野にも、ダメージ・コントロールという言葉がある)。

この手法が理念通りに機能するためには、損傷が生じた部材の強度評価を正しく行うための破壊力学や，信頼性に関する解析，構造材料の疲労あるいは亀裂の進展に関する特性、損傷を確実に見つけ出すための非破壊検査技術、といった分野の知見が不可欠になる。

ちなみに、疲労破壊による損傷の発生そのものを許さないとする考え方もある。それが安全寿命設計。想定した寿命を通じて疲労破壊が起きないように、十分な余裕を持たせておくとの考え方といえばいいだろうか。ただしこれも、素材や構造の寿命、疲労破壊に関する知見が十分にそろわなければ成立しない。