航空機と防衛機器の燃料タンク部品は、どこまでを切削加工で発注できるか？

まず確認すること

燃料タンクという言葉が機体の中で指す範囲は、一つに決まりません。輸送類旅客機の耐空性基準は、機体構造と一体のインテグラルタンクに、内部の点検と修理のための設備を備えることを求めています。[2] 開口を設ければ、それを塞ぐアクセスカバーと締結面が必要になり、締結面の平面度と穴位置が図面上の切削対象として残ります。当社の記録で燃料系に最も近いのは、ジェット旅客機の燃料遮断バルブボディです。SUS630 H900から180×140×120mmのボディを削り、公差±0.02mm、流路の面粗度Ra0.35、ヘリウム漏れ1×10^-8 Pa・m3/s以下まで仕上げています。[3] タンクの殻ではなく、燃料が通る金物の側の記録です。

納期が遅れやすいポイント

• 「燃料タンクの部品」と言ったとき、タンク構造そのものを指すのか、点検口のアクセスカバーやバッフルなどの金物を指すのかが、相談の入口で揃わない[2]
• アクセスカバーに掛かる貫通抵抗と耐火性の要求を、加工側の公差や面粗度とどう切り分ければよいか社内で決まっていない[2]
• 燃料に触れる部品の気密試験を、どのリーク率で合否とし、どの工程に掛けるかが図面に書かれていない[3]
• JIS Q 9100の認証を保有しているのが見積元の法人なのか、実際に削る工場なのかが見積書から読み取れない[1]
• 防衛装備向けでは調達区分によって品質規格の要否が変わるが、その区分を見積依頼の時点で伝えきれていない[6]

Q. 燃料タンクのどの部品が切削加工の対象になるのか？

A. 燃料が触れる金物の側です。点検口のアクセスカバー、内部のバッフルやリブ、燃料系のバルブボディや継手が発注対象になります。どれも材料と公差が図面で決まる部品です。[2] 輸送類旅客機の耐空性基準は、機体構造と一体のインテグラルタンクに内部の点検と修理のための設備を備えることを求めています。[2] 開口を設ける以上、それを塞ぐカバーと締結面が要るため、締結面の平面度と穴位置が図面上の切削対象として残ります。締結面にシール材が入る設計であれば、平面度に加えて面粗度の指定も必要になります。 タンク内部のバリアやバッフルは、燃料の流れを制限する効果を示せる場合に、圧力解析上の固体境界として扱えます。[2] 隔壁として数えるかどうかで、その部品に掛かる圧力条件、板厚、材料、締結部の設計が変わります。バッフルの図面を寸法公差だけで読むと、この荷重の条件が抜けます。 タンクの殻そのものは、板金の成形とシーラント、または複合材の成形と接着が主体の工程で、切削加工の対象から外れます。殻の側は材料も工程も別になるため、金物側の公差管理とは切り離して扱います。国内の協力企業300社超のネットワークにより、対応できる材質や精度、ロット、納期の範囲を広く確保しています。[5] 当社の記録で燃料系に最も近いのは、ジェット旅客機の燃料遮断バルブボディです。SUS630 H900から180×140×120mmのボディを削り、公差±0.02mm、3次元に交差する流路の面粗度Ra0.35、硬さHRC44±1、ヘリウム漏れ1×10^-8 Pa・m3/s以下を全数で満たしました。[3] タンクの殻の事例ではなく、燃料が通る金物の事例です。

Q. アクセスカバーやバッフルには、図面の外からどの要求が掛かるのか？

A. アクセスカバーには、破片による貫通と変形を最小にすることと、耐火性が求められます。どちらも解析または試験で示す性能要求であり、加工の公差や面粗度では代替できません。[2] 耐空性基準は、破片が当たりやすい区域のタンクアクセスカバーについて、タイヤ片や低エネルギーのエンジン破片などによる貫通と変形を最小にすることを、解析または試験で示すよう求めています。[2] さらに、すべてのタンクアクセスカバーは耐火性でなければならないと定められています。[2] この二つは、材料、板厚、締結方式の選択で決まる性能であり、加工の公差や面粗度だけでは合否が決まりません。 構造側の条件も図面の外にあります。タンクは運用中の振動、慣性、流体、構造の荷重に破損なく耐えることが求められ、破断と燃料保持は P = K × ρ × g × L の極限静水圧設計条件で評価されます。[2] Kは荷重方向で変わり、前方荷重では胴体の与圧境界の外側で4.5、境界の内側または境界を構成する部分で9、下方荷重で6、上方荷重で3です。[2] 与圧境界の内外で倍の差が付くため、同じ形の部品でも取付位置によって板厚と締結条件の前提が変わります。この差は加工の公差ではなく、材料と板厚の側で吸収する条件です。 この基準は性能と構造の要求を定めるもので、加工方法、切削条件、公差、面粗度、材料グレードには触れていません。[2] 板厚と材料を決めるのは設計側であり、当社が回答できるのは、決まった図面に対する加工可否と工程分担です。 品質側の要求は、さらに別の系統で掛かります。JIS Q 9100はISO 9001に航空宇宙業界固有の要求を足した規格で、重要特性の管理、形態管理、初回製品検査による工程の検証、変更管理、製品安全が追加要求として挙げられています。[1] 米国のAS 9100、欧州のEN 9100と技術内容が同一のまま発行され、35以上の言語に訳されています。[1] つまり海外の機体メーカー向けでも、要求される管理の中身は同じ枠で読めます。

Q. 見積を依頼いただくとき、当社が先に確認させていただく条件は何か？

A. 対象部品の区分、材料と要求公差、気密検査の要否、認証の要否の四つです。ここが決まると、対応可否と費用まで回答できます。[7] 具体的に伺うのは、材料、外形寸法、穴径、穴深さ、L/D比、固定方法、切粉の排出条件、公差、面粗度、検査方法、納期です。[7] 燃料に触れる部品ではここにリーク試験の条件が加わり、どのリーク率を合否とするかで検査工程と納期の見込みが変わります。[3] 材料が析出硬化系ステンレスの場合、工程の順そのものが判断対象になります。当社の燃料バルブボディの事例では、固溶化処理材を5軸マシニングで荒加工し、480℃×1時間のH900析出硬化を掛けたうえでCBN工具で仕上げる順に組みました。[3] 硬化後は被削性が落ちるため、荒加工を硬化の前に置くかどうかで工具の持ちと寸法の出方が変わります。この事例では、それまでの調達経路で16週間だったリードタイムが6週間になり、初年度20個だった数量が年産48個へ増えています。[3] 外形が決まれば、設備側で受けられるかどうかは先に切り分けられます。この事例に使った立型5軸マシニングセンタMU-8000Vは、テーブル630×φ800mm、主軸回転数50〜10,000rpm、同時5軸制御です。[4] 点検口のカバーのように面積の広い部材では、テーブルレンジと段取り回数が加工可否と公差の出方を左右します。 認証は、保有している法人と実際に削る工場が同じかどうかまで確認してください。JIS Q 9100の認証が必須な工程は、認証を保有する体制で受けます。[6] 防衛装備向けでは、調達区分のカテゴリA（航空機や誘導武器など）とカテゴリB（戦車、艦船、火器など）が、JIS Q 9100準拠と防衛省固有の要求が掛かる区分にあたります。[6] 深江特殊鋼は1964年創業、従業員120名で、1975年にBTA深穴加工を始め、2020年から由紀精密との連携で精密加工と5軸加工へ範囲を広げました。[5] 国内協力企業300社超のネットワークで対応できる材質や精度、ロット、納期の範囲は広く、タンクの殻側と金物側で相談の入口を分ける必要はありません。[5]

図面で見ておきたい条件

• 燃料タンクの殻や翼の構造そのものについては、示せるのは同じ燃料系のバルブボディを公差±0.02mmとヘリウムリーク試験まで含めて加工した記録までです。対象がタンク構造そのものかどうかで、回答できる範囲が変わります。[3]
• アクセスカバーの貫通抵抗と耐火性は、解析または試験で示す性能要求です。加工側の公差や面粗度だけでは合否が決まらないため、材料、板厚、締結方式、試験の実施主体が決まってから、当社が受け持つ範囲を回答します。[2]
• JIS Q 9100の認証が必須な工程は、認証を保有する体制で受けます。対応可否は、認証要求の内容が決まってから回答します。[6]
• ITAR、安全保障輸出管理、セキュリティクリアランスが関わる案件は、条件を伺ったうえで可否を個別に判断します。[6]

相談前に知っておきたいこと

• 防衛装備庁向けの案件は、民生航空の実績を中心に、調達区分と要求事項ごとに個別判断します。対応可否は、区分と要求内容が決まってから回答します。[6]
• JIS Q 9100は品質マネジメントシステムの規格であり、燃料タンク部品の寸法公差、面粗度、材料規格を定めるものではありません。この規格を根拠にできるのは、初回製品検査や重要特性の管理といった手続きの側までです。[1]

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