飛行機に乗ったことがある人なら、何らかの乱気流を経験したことがあるでしょう。普段あまり飛行機に乗らない人にとっては、不安で心配になるかもしれませんが、毎日乱気流を経験するパイロットや乗務員にとっては、それは日常茶飯事です。
飛行機が揺れると乗客が怪我をすることが最大のリスクとなるため、通常は席に戻ってシートベルトを締めるようにというメッセージが表示されます。
しかし、必ずしもそう無害なのでしょうか？今月初め、エティハド航空のA330-200型機がインドネシア上空で「深刻な」乱気流に遭遇し、30人以上の乗客が負傷したと報じられています。機体は無事に着陸しましたが、同様の状況がさらに深刻な事故を引き起こし、さらには航空機を破壊する可能性はあるのでしょうか？
インドネシアの事件はカメラに捉えられた
実際、航空機は極めて大きな応力と歪みに耐えられるよう設計されており、非常に激しい乱気流であっても設計限界を超えないよう、設計には大きな安全マージンが組み込まれています。例えば、主翼桁を曲げるほどの乱気流は、ほとんどのパイロットでさえ一生かけても経験することのないレベルです。
翼は、通常の飛行中に受ける荷重の1.5倍に耐えられるように設計されています。つまり、試験中は翼端が最大90度まで曲げられるということです。飛行中の翼の曲げは設計上当然のことであり、非常に硬い翼ははるかに簡単に破損してしまいます。超高層ビルも同様に設計されており、実際に少し揺れるように設計されているため、はるかに頑丈になっています。
乱気流とは、簡単に言えば空気の乱れであり、波や海流の動きと似ています。波が障害物にぶつかって入ってくる場合、波はスムーズに「流れ」ますが、例えば防波堤にぶつかると波は砕け、その乱れが目に見えるようになります。空気が人工構造物や山などの自然地形の上を流れると、気流が乱れ、その上空や周囲の空気が乱気流になります。そのため、山脈や起伏の激しい地形に近い空港から離着陸する場合、離陸中および離陸直後にこの種の乱気流に遭遇する可能性が高くなります。
高高度での乱気流は、気象条件によって気圧差が生じ、気流が乱れることで発生する可能性が高くなります。乗客への説明に「エアポケット」という言葉がよく使われますが、実際には気流のポケットではありません。航空機は、上下左右に流れる乱気流の方向に沿って飛行しています。そのため、急激な高度低下を経験することが多く、座席から浮き上がるような感覚を覚えたり、逆に上昇気流に巻き込まれて座席に押し付けられるような感覚を覚えたりすることがあります。機内では、これらの動きが増幅されて感じられるため、実際よりも機体が動いているように感じることがあります。
乱気流は通常、「軽度」「中程度」「重度」「極度」といった定性的な尺度で表現されます。非常に極端な状況や特定の状況下では、事故につながる可能性がありますが、そのような状況は非常に稀であることに留意する必要があります。航空機事故の分析によく用いられる手法の一つに、「スイスチーズモデル」があります。
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スイスチーズモデルをシンプルに
このモデルでは、スイスチーズのスライスが積み重ねられており、それぞれのスライスは事故を防ぐために設置された防御構造を表しています。スライスには穴が開いており、これは防御構造の弱点を表しており、すべての穴が一直線に並ぶと事故が発生します。つまり、穴が一直線に並んだ場合だけでなく、スライスが完全に欠けている場合（防御構造が設置されていない場合）にも事故は発生します。このモデルを、乱気流によって航空機が墜落した例に当てはめると、明らかな穴やスライスの欠落が確認できます。
物事がうまくいかないとき
残念ながら、ヒューマンエラーと乱気流が相まって死亡事故につながることもあります。1966年、ボーイング707型機が乱気流に巻き込まれ墜落しました。パイロットが乗客に富士山を見せようと東京発の予定飛行経路から逸脱した際に、富士山からの風速220キロの風が機体を粉々に引き裂き、機体は墜落、乗員乗客全員が死亡しました。
こうした乱気流による事故を防ぐため、私たちの「スイスチーズ」層の一つである飛行計画は日常的な作業です。パイロットは乱気流のリスクと原因を理解するよう訓練されており、航空機の航路はこれらのリスクを最小限に抑えるように設計されます。飛行中に飛行計画を変更することで、パイロットは事実上、乱気流に遭遇し航空機を危険にさらす可能性を最小限に抑えるスイスチーズ層を取り除いたのです。
富士山の事故では、スイスチーズの二層目にも穴が開いていました。それは、応力限界と弱点が既知であった航空機の設計そのものに穴が開いていたのです。事故報告書には、「御殿場市上空で突然、異常に激しい乱気流に遭遇し、設計限界を大幅に超える突風荷重が加わった」と記されています。（なお、現代の航空機は応力とひずみに対する耐性に関してより高い基準を設けて設計されており、今日同様の状況が発生した場合でも、墜落することはおそらくなかったでしょう。）
パイロットは乱気流の発生を報告する傾向があり、航空機は無線で前方に乱気流の発生状況を問い合わせることもあります。乱気流は急に発生する可能性があるため、飛行中はシートベルトを締めておくことをお勧めします。しかし、ご安心ください。現代の航空機は非常に頑丈で、激しい乱気流にも耐えられるように設計されています。ただし、飲み物をこぼしてしまう可能性はあります。
ダレン・アンセル、セントラル・ランカシャー大学宇宙航空工学主任
この記事はThe Conversationに掲載されたものです。元の記事はこちらです。
