エアバス A350 のような複合航空機はどの程度耐火性があるのでしょうか?

Corey

2024-01-03

火曜日に東京・羽田空港（HND）で小型機と衝突した日本航空JL516便の乗客乗員全員が安全に脱出できたことは、まさに奇跡的な脱出だった。現代のジェット旅客機、エアバス A350 が地獄の中で燃え上がる新たな映像は恐ろしいものです。

航空機は完全に炎に包まれたにも関わらず、複合構造がしっかりと保持していたことが証明され、379人の命が救われた。 HND 事件では、火災発生後 90 秒以内に避難するという厳格な航空基準を満たしたことが、人命を救ったことが証明されました。

複合構造物の防火

A350 機体の 54% 以上が炭素繊維複合材で構成されています。これには、胴体、翼、その他の重要な外装および内装部品が含まれます。複合材の主な目的は、（必要な強度を維持しながら）重量を軽減し、燃料効率を高めることです。航空機の構造と内部部品は主に、炭素繊維を含む多数の構成要素からなる材料である炭素繊維強化ポリマー (CFRP) で作られています。

写真: エアバス

エアバスは、外装および内装の素材について、火災、煙、毒性に関する厳しい要件に従っています。航空規格のレベルに合わせて、材料は必要な強度を備えながら耐火性になるように設計されています。エアバスによると,

「火災、煙、毒性の要件（FST）は、航空機のすべての内装要素に適用されます。複合材料は構造とキャビンの両方に共通であるため、同じ煙と毒性の要件も満たさなければなりません。耐火性に関しては、CRFPが自動消火可能であり、薄い複合材の胴体外皮が金属製の同等品よりも「焼き付き」耐性が高いことに注目するのは興味深いことです。」

航空機用複合材の燃焼挙動

複合材料の熱加熱、劣化、燃焼、および物理的形態は、材料の製造および製造中に正確に制御されます。熱劣化とは、材料の過熱による分子の劣化です。

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アルミニウムは 300°C ～ 400°C で劣化（強度の低下と方向性の低下）が始まり、600°C を超えると溶ける可能性があります。炭素繊維の燃焼を引き起こす分解温度は、繊維の強度に応じて 400°C ～ 1000°C です。

特に、繊維マトリックスは材料の劣化に重要です。 CFRP などの繊維強化マトリックス複合材料は、個々の炭素繊維よりも 2000°C の範囲の大幅に高い温度に耐えることができます。さらに、燃焼が始まった後でも、カーボン複合材は構造の完全性を維持します。

材料の特性評価

欧州委員会の報告書によると、航空機に使用される複合材料は乗客の生存性を高めます。樹脂材料の特性評価により、複合材料の熱劣化と燃焼速度が促進されます。これは、炭素繊維は一般に燃えないためです。 A350 などの複合火災では、炭素繊維をマトリックスに結合している樹脂が熱劣化により蒸発します。蒸気が逃げようとするにつれて、複合材料内でより高い圧力が発生し、材料の体積が増加します (複合材料の膨張)。

残りの材料の体積は 2 倍以上になる可能性があり、燃焼後は気孔率が 65% 増加します。複合材の燃焼速度は材料内で生成される蒸気圧に依存し、厚さを増やすと燃焼時間を長くすることができます。