ファンブレードのひび割れが（おそらく）米国の航空旅行死亡者ゼロの10年間を終わらせた

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ジェットエンジンのファンとエンジンカバーの破片が原因で、米国で9年ぶりの商業航空機の死亡事故が発生した。

旅客機の画像

サウスウエスト航空のボーイング737-700型機（機体番号N772SW）は、サウスウエスト航空1380便に搭乗していた。左ターボファンエンジンの故障により、乗客1名が死亡し、複数名が負傷した。写真提供：エアロプリント

4月17日午前10時43分、サウスウエスト航空1380便は、乗務員5名と乗客143名を乗せ、ニューヨークのラガーディア空港からダラスのラブフィールド空港に向けて離陸しました。しかし、飛行開始からわずか20分後、ペンシルベニア州ハーシー上空約3万フィートの高度で、ボーイング737-700の左エンジンが爆発し、カウリングが吹き飛びました。破片が窓ガラスを粉砕し、隣に座っていた女性が致命傷を負いました（女性は破損した窓から吸い込まれそうになりました）。客室内の減圧とエンジン停止のため、乗務員は直ちに降下を開始し、フィラデルフィア方面に迂回して緊急着陸しました。

アメリカの民間航空機による旅行は、過去10年間で驚くほど安全でした。アメリカの航空会社で最後に死亡事故が発生してから9年以上が経ちました。世界全体では、2017年は航空旅行にとって記録上最も安全な年でした。今回のような、エンジン破片による死亡事故は非常に稀で、アメリカの民間航空機の乗客がエンジン破片で最後に死亡したのは1996年でした。

しかし、これは天災による偶発的な事故というわけではありません。1380便で発生したのは、左エンジン前部で発生した「制御不能なエンジン故障」のようです。エンジンのファンブレードの1つが破損し、破片がエンジン壁を突き破ったのです（「制御不能」の部分がここにあります）。サウスウエスト航空のジェット機がこのような故障を経験するのは今回が初めてではありません。2016年8月にも、同じタイプのエンジン（CFM56-7B）を搭載した別のサウスウエスト航空737-700型機で同様の故障が発生しましたが、死者は出ていません。また、先月にはサンフランシスコ発ハワイ行きのユナイテッド航空777型機でファンブレードの破損によるエンジン故障が発生しましたが、故障は収束し、機体は無事着陸しました。

すごいフライト！無事到着！まだここにいる！ #サウスウエスト航空 #flight1380 pic.twitter.com/Cx2mqoXVzY

— ジョー・マーカス (@joeasaprap) 2018年4月17日

回転する剣の円筒

ターボファンエンジンの仕組みを示す模型。ファンブレードはジェット推進のために空気をコンプレッサーに送り込むと同時に、大量の「バイパス」空気をエンジン室の外側に送り込み、実質的にダクト付きプロペラのような役割を果たしている。クレジット：リチャード・ウィーラー

ターボファンエンジンは、民間航空機の標準的な推進装置です。基本的には2つのエンジンが1つに統合されています。ターボファンの中核にはターボジェットがあり、ターボジェットは空気を圧縮・加熱してタービンを通過させ、エンジン後部から排出することで推力を得ます。しかし、タービンの回転エネルギーを空気の圧縮に利用するだけでなく、エンジンはエンジン最前部にあるはるかに大きなファンも回転させます。このファンはダクト付きプロペラのように機能し、ジェットエンジン本体だけでなく、コアエンジン周囲の「バイパス」チャネルにも空気を送り込み、推力を高めます。その結果、ターボファンエンジンはターボジェットほどの性能は得られないものの、中速域でははるかに高い効率を発揮します。今日のターボファンエンジンのほとんどは「高バイパス、低比推力」です。つまり、コア部分のターボジェットから得られる推力は、ファンからのバイパス推力から得られる推力よりもはるかに少ないのです。

サウスウエスト航空の737-700型機に搭載されているCFM56エンジンは、世界で最も人気のある高バイパスターボファンエンジンです。フランスのサフラン・エアクラフト・エンジンズとゼネラル・エレクトリック・アビエーションの合弁会社であるCFMインターナショナルによって製造されたCFM56ファミリーは、1974年から運用されており、500社以上の航空会社で3万台以上が運用されています。CFM56エンジン全体では、8億時間以上の飛行時間を誇り、重大な故障は驚くほど少ないのが特徴です。サウスウエスト航空の737-700型機に搭載されているCFM56-7Bエンジンは、6,700機の航空機に搭載され、累計飛行時間は3億5,000万時間を超えています。

CFM56-7B (サウスウエスト航空のボーイング 737-700 で使用されているエンジン) の動作について説明する CFM ビデオ。

しかし、最も信頼性の高いエンジンであっても、故障につながる要因は数多く存在します。ターボファンエンジンの場合、最も一般的な原因はメンテナンスミスと金属疲労です。

エンジンが古くなると、ファンブレード（シミター型で中空、チタン合金製）が脆くなり、ひび割れが生じることがあります。ひび割れは他の要因によっても発生する可能性があり、1996年7月6日にデルタ航空1288便のエンジンが故障したケースがその好例です。この事故では、マクドネル・ダグラスMD-88のエンジンがファンブレードをエンジンケースから突き破り、客室内に飛び込ませ、乗客2名が死亡しました。以前の修理後のエンジン検査では、ファンハブに大きなひび割れは検出されませんでした。

ひびの入ったファンが毎分約 8,000 回転で回転すると、その破片がエンジンケースを突き抜けて外側に飛び出したり、エンジンのジェット部分に戻ってコンプレッサーローター間にさらに多くの破片が飛び散ったり、エンジンが大爆発したりするなど、致命的な弾丸となる可能性があります。

自発的な破片

ジェットエンジンのブレードが破損するとエンジン自体が破壊されるだけでなく、ファンはエンジン本体から外れた位置にあり、そのサイズと運動量が大きいため、故障すると非常に危険です。1枚のブレードが自由に飛び出し、カウリング内で跳ね回り、他のファンブレードを破損させ、剣のような破片が飛び散る可能性があります。エンジンカウリングは、ファンの故障による損傷に対して極めて高い耐性を備えていなければなりません。ブレードが飛び出して機体に衝突するのを防ぎ、故障が「封じ込められた故障」となるようにするためです。

しかし、場合によっては、ファンブレードが大きな運動エネルギーによって破裂し、非常に大きな弾丸のように他のファンブレードを破壊し、エンジンハウジングを貫通することがあります。1989年にスーシティで発生したユナイテッド航空232便の墜落事故のような最も悲惨なケースでは、飛散したファンブレードの破片が他の重要な航空機システムを損傷する可能性があります。同年、ブリティッシュ・ミッドランド航空92便（CFM56エンジンの初期バージョンを搭載した737）のファンブレードの不具合により、イギリスのケグワースで墜落事故が発生し、47人が死亡、74人が重傷を負いました。

1989 年にスーシティで墜落した UAL 232 便 (DC-10) の後方エンジンのファンの残骸の写真。国家運輸安全委員会の報告書より。

幸いなことに、最近のエンジン故障による事故はUAL232便ほどの規模ではなかった。1996年のデルタ航空の事故では母子1人が死亡、5人が負傷したが、それ以降、エンジン故障による死亡者は出ていない。最近では、今週の事故と似たような事故が2016年8月に発生し、ニューオーリンズ発オーランド行きのサウスウエスト航空3472便で左エンジンの故障が抑えられず、エンジン吸気口が吹き飛んだ。その結果、1380便の乗客が投稿したものとほぼ同じ写真が乗客によって撮影された。今週の事故と同様に、機内で減圧が発生したが、窓が吹き飛んだためではなかった。左翼の真上の胴体に5インチ×16インチの穴が見つかったが、ファンブレードやエンジンカウリングの素材が客室内に侵入することはなかった。

3472便の失踪したファンブレードは未だ発見されておらず、NTSBによるこの事故に関する調査は今も進行中です。しかし、残っていた破断面には疲労亀裂の進展の兆候が見られました。

サウスウエスト航空1380便のエンジン検査でも、同様のエンジン疲労の兆候が見つかる可能性が高い。この機体（登録番号N772S、2000年就航）のエンジンは約4万回の飛行に使用され、そのうち約1万回は前回の大規模オーバーホール以降に使用されている。業界で最も平均機齢の高い機材群を保有するサウスウエスト航空にとって、これは珍しいことではないが、今回の事故を受けて、サウスウエスト航空はエンジンオーバーホールの頻度を増やすことになる可能性が高い。

しかし、覚えておいてください。飛行機での旅行は、運転するよりもはるかに安全です。

ショーン・ギャラガーの写真

ショーンは以前、Ars TechnicaのITおよび国家安全保障担当エディターを務めていました。Arsでの9年以上を含む20年以上のテクノロジージャーナリズムのキャリアを経て、サイバーセキュリティの脅威リサーチに転向し、最初はSophos、現在はCiscoのTalos Intelligence Groupでセキュリティリサーチエンジニアとして活躍しています。元海軍士官で、メリーランド州ボルチモア在住。

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