航空機フラップ(動翼)の構造部品は、どの材質と実績を確認してから加工先を決めるべきか？

まず確認すること

フラップという一つの名前で呼ばれていても、重量の内訳を見ると別々の部品群です。単スロッテッドフラップを使う後縁フラップ系統では、フラップパネルが約30%、支持機構が約34%、作動と制御が約25%、フェアリングが約11%を占めます。[1] 加工の側から見ると、面積の大きい薄肉パネルと、荷重を受ける小さく厚い金具が、同じ系統の中に同居していることになります。使う材料も保つべき公差も違うため、自社の案件がどちらに属するかを決めるところから始めます。

納期が遅れやすいポイント

• フラップのどの部位を出すかで材質が変わり、見積依頼の書き方が定まらない[1]
• 支持金具は小さい断面で大きな荷重を通すため、公差と面粗度をどこまで指定すべきか決められない[1]
• 発注元からJIS Q9100やNadcapを求められたが、加工先の保有状況を確かめる方法が分からない[2]
• 薄肉のパネル側部品で加工変形が出て、寸法が安定しない[4]
• 防衛向けと民生航空向けで、加工先に求める体制の違いが整理できていない[5]

Q. フラップのどの部位を出すかで、材料と公差の指定はどう変わりますか？

A. 荷重を受ける金具側と、面積を稼ぐパネル側で、必要な材料強度と保つべき公差が別方向に振れます。[1] フラップの支持機構は、トラック、キャリッジ金具、ヒンジ金具、駆動リンク、ヒンジドビームといった部品でできています。[1] 支持機構の重量は、フラップに空力荷重がかかる位置から主翼の後桁へ荷重を受け渡すまでの経路の短さで決まり、経路の短い端部支持形式では、単純ヒンジやフックトトラックを基準にして支持機構の重量を最大50%まで下げられると報告されています。[1] 荷重経路を短くするほど、小さい断面で大きな荷重を通すことになるため、金具側では材料強度と加工後の公差保持が効いてきます。 パネル側は逆に、薄肉で面積の広い形状になります。深江特殊鋼の公開事例では、A6061-T651の衛星構体(300×200×50mm)を5軸で加工し、公差目標±0.02mmに対して±0.015mm、Ra0.8で仕上げています。[4] フラップパネルそのものではありませんが、薄肉のアルミ構造を削って寸法を保つという条件は同じ側にあります。アルミ合金はA2017からA7075まで引張強さ230から570MPaの幅があるため、どのグレードが指定されるかで切削条件も変わります。[7] 金具側で参照できる実例は、操縦翼面を駆動するアクチュエータハウジングです。材質はマルエージング350、寸法は220×160×95mm、指示公差±0.015mmに対して、480℃で3時間の時効硬化を挟んだうえで±0.012mm、HRC56、Ra0.8に収めています。[3] 時効硬化では寸法がわずかに動くため、硬化の前後にどう工程を割るかが、この種の部品では判断の分かれ目になります。[3]

Q. 加工先には、認証について何を確認すればよいですか？

A. JIS Q9100を誰が保有しているかと、機械加工がNadcapの対象工程に入るかどうかの2点です。[2] Nadcapは特殊工程を対象にした認証制度で、特殊工程とは、出来上がったものを後の検査や測定では検証できない工程を指します。機械加工、熱処理、表面処理、ショットピーニング、非破壊検査がここに含まれます。[2] フラップのように飛行安全に関わる部品で工程管理が厳しく問われるのは、削り終えた後の測定では、加工中の条件が正しかったことまでは確かめられないからです。[2] Nadcapの区分では、従来型機械加工(CMSP)が特殊工程11区分の一つに置かれ、取得の前提としてAS9100、EN9100、JIS Q9100のいずれかの保有が求められます。[2] ただし、フラップ部品なら必ずCMSPが要るとは言えません。どの工程にどの認証を求めるかは発注元ごとの要求事項で決まるため、材料の指定と一緒に届く仕様書で確認します。国内の取得数を見ると、2015年1月時点で134事業所が計278件のNadcap認証を持ち、そのうち従来型機械加工は7件、非破壊検査は63件でした。[2] JIS Q9100とAS9100を保有しているのはグループ会社の由紀精密で、深江特殊鋼自身は保有していません。[6] 認証が前提になる仕上げ加工と検査記録は由紀精密が担当し、材料調達と前工程を深江特殊鋼が受け持ちます。[6] 公開事例のアクチュエータハウジングでは、全数についてAS9102のForm1からForm3の電子記録を作り、10の7乗サイクルの疲労試験に合格しています。[3]

Q. 防衛向けの案件でも、同じ体制で受けられますか？

A. 防衛装備品や輸出管理(ITARなど)が関わる案件は、対象のフラップ部位と搭載機種が該当するかどうかを確認したうえで対応可否を回答します。[5] 先に挙げたマルエージング350のアクチュエータハウジングは、民生航空の事例です。[3][5] 民生航空の実例は、材質の強度帯と保てる公差の水準を示す材料になります。防衛の軸で加工先を選ぶ場合は、輸出管理の該当有無とあわせて確認してください。[5] そのうえで、受けられる範囲は広くあります。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、納期の範囲は広くなっています。フラップの支持金具のように荷重条件と認証要求が重なる部品も含め、条件が整えば対応します。[6] 回答に必要なのは、部位、材料、指示公差、要求される認証、輸出管理の該当有無の5点です。この5点が決まれば、対応可否と見積を回答します。決まっていない段階では、単価も納期も、月産8個で28業日といった近い実例との差分でしか答えられません。[3]

図面で見ておきたい条件

• フラップのパネル、リブ、トラック、ヒンジ金具そのものについては、近い条件として操縦翼面用アクチュエータハウジング(マルエージング350、220×160×95mm)と薄肉アルミ構体(A6061-T651、300×200×50mm)の実例を判断材料にします。[3][4]
• フラップの支持金具のように飛行安全に関わる部位でJIS Q9100が要求された場合、証書の名義は深江特殊鋼ではなくグループ会社の由紀精密にあります。認証が前提になる仕上げ加工と検査記録は由紀精密側の工程で行い、材料調達と前工程を深江特殊鋼が受け持つ形になります。[6]
• 航空関連で公開している実績は民生航空の範囲にとどまり、判断材料として挙げているマルエージング350の事例も民生航空の案件です。防衛装備品や輸出管理(ITARなど)が関わる案件は、対象部位が該当するかどうかを確認したうえで対応可否を回答します。[5]

相談前に知っておきたいこと

• 加工可否と単価は、部位、材質、指示公差、要求される認証が決まってから算出します。それ以前の段階では、アクチュエータハウジングと薄肉アルミ構体の実例を基準に置いて、想定している部位がその条件からどれだけ離れているかを示すところまでが回答の範囲です。[3]
• 参照したNASAの機構設計資料は、トラックやヒンジ金具の材料グレードを示していません。合金の指定は発注元の図面と仕様書に従います。[1]

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