航空機のブラックボックス、データ送信化の時代が近い?

2014年、東南アジアにおいて2機の航空機が事故にあったことは記憶に新しことです。ひとつはエアアジア8501便、悪天候が一因となった墜落事故ですが、機体等の残骸は発見され、回収することができています。

もうひとつはマレーシア航空370便、レーダーの捕捉範囲から外れており、必死の捜索にもかかわらず未だ機体も行方不明のままで、消息不明の原因も分からない状態となっています。

墜落などの原因は、機内に搭載されているブラックボックスと呼ばれているDFDR(Digital Flight Data Recorder)やボイスレコーダーと呼ばれているCVR(Cockpit Voice Recorder)を回収し、データを解析することで初めて正確に掌握することができます。

つまり、何よりもまず機体を見つけないことには原因も状況も、更には本当に墜落しているのかさえも分からないのです。

しかしながら、実は航空機の追跡方法というのは未だに地上レーダーのみに頼っていて、ここ数十年大きな進歩が見られないのが現状。

現在の航空機の位置は、一次レーダー方式と二次レーダー方式の2つの方法で追跡されています。

一次レーダー方式ではレーダー基地から電波を受信し、目標から反射してきた信号を受信することで航空機の現在位置を把握。二次レーダー方式では、まずレーダー基地から航空機に搭載した応答装置に向けて電波を発信。応答装置が電波を受信すると、航空機の位置、目的地、速度、姿勢などの情報をレーダー基地に送り返します。

どちらもパイロットの操作は不要で、全て自動で送受信されています。

これらの方式の問題点はレーダーの捕捉範囲が限られていることで、洋上飛行中や地理的に遠く離れた場所ではレーダーから消えてしまいます。洋上を含めて、実際には地球上の70~80%ほどはレーダーの範囲外といわれています。

NTSB米運輸安全委員会の副委員長Christopher Hart氏は、「技術はすでに、この非常に重要なボックスを回収するために広大な海原を血眼になって探し回らなくていい地点には到達している」と話し、さらに「この現代において、行方不明の飛行機など過去のものでなければならない」とも語っています。

同委員会は民間航空産業に対して、旅客機(特に大陸や洋上を横断飛行するもの)には高性能なリアルタイム追跡技術の装備などを行うべき時期であるとの提言をしており、すべての航空機に衛星追跡技術を搭載し、宇宙空間から毎分ごとの航空機の位置を捕捉すべきだともしています。

また、ブラックボックスの必要性を無くす方法とともに、墜落時にブラックボックスを回収しやすくする方法についても論じられています。

この問題を解決するため、NTSBはレーダー基地を地上から宇宙へ移動させることを推奨しており、それには衛星を使ってあらゆる航空機の位置を追跡できるAireon社のサービスを利用することとしています。

同社は、航空機が発信するGPS座標情報(このシステムはADS-Bと呼ばれている)をひろう受信機を製造していますが、この場合ADS-Bは地上の基地ではなく、地球軌道を回るイリジウム衛星に向けて信号を送ることになります。

Aireon社の販売マーケティング担当副社長Cyriel Kronenburg氏いわく、「今年イリジウム社は66個の人工衛星を打ち上げる。これらの衛星にはAireonの受信機が搭載される予定だ」これにより世界中のどんなに見えない場所であっても、いずれかの衛星が頭上を飛んでいることになるはずということなのです。

すべて想定通りに進めば、これらのイリジウム衛星に搭載されたAireonの受信機が、毎分1回の間隔であらゆる航空機のGPS座標情報を捕捉してくれるようになります。

NTSBによると、この方法により航空機が行方不明になりかねない地域、つまりは従来レーダーの捕捉範囲外であった場所が劇的に減少するのだそうです。

また、航空機が毎分ごとに位置情報を送信した場合、墜落地点は最後に位置情報が発信された場所から95%の確率で半径6海里(約11km)以内にあることになると報告されています。

このADS-Bシステムは、オーストラリアなどの国では既に搭載が義務付けられており、現在でも運用されている技術ではありますが、搭載を義務付けている国は少なく、まだまだ広く普及しているとは言い難いところです。

ただし、その効果を知ると、全ての航空機に搭載されることが望ましく、そのようになる日は近いのかもとも思えます。

では、ADS-Bを使用して衛星を活用した追跡により航空機の位置をより正確に捕捉できたとして、航空機で異常が起きたときに管制官はどのようにそれを把握するのが適切なのでしょうか?

現状では、どんな異常が起きたのかということは、墜落後にDFDRを回収し解析することでしか解明することはできません。エアアジア8501便の事故の原因が未だにわからないということは、この設計思想自体に問題があるといっても過言ではないでしょう。

NTSBはブラックボックスの新たな設計仕様、水中での信号検出を容易にする、より高性能なビーコンの搭載などを提案しています。また、ブラックボックスの回収が不要となる、いわゆるリアルタイムデータ配信というサービスについてもその可能性について言及しています。

航空機のリアルタイムデータを取得するシステム、AFISグローバル・コミュニケーション・システムはFLYHT社が開発したシステムですが、このAFIRSは機内のどこにでも設置可能な小さな装置ながら、フライト中の航空機から機体の速度、燃料、面配向などさまざまなフライトデータを定期的に発信することができる画期的な装置。

そして、発信先は先述のAireonのイリジウム衛星で、衛星が受け取った情報が地上の管制塔に送られるという仕組みになっています。

AFIRSシステムはフライトデータをリアルタイムに発信し続ける能力がありますが、正常な状態のフライトであれば管制官が最も情報を必要とするタイミングだけ情報を送信するように設計され、管制官が注視する必要のない問題のないフライトのデータで埋め尽くされるということはないそうです。

異常と思われる事態を検出すると、短い間隔(最高5秒間隔)でデータを送信し始め、管制官は警告音と共に高解像度の位置情報、航空機の状態などのデータを受け取ることができるとのことです。

また、異常事態継続中は、地上の管制塔やAFIRSシステムから危機を脱するための解決策を提案することも可能。

もちろん、AFIRSは緊急時だけでなく通常のフライトにおいても燃料節減などのプラン提案が可能となっていて、より燃料が節約できる代替ルートや操縦方法などを提案する機能があるとのことです。

2014年冬、モントリオールで国際民間航空機関の会議が開催され、航空産業の関係者が参加し、世界の航空における新基準について議論する場が持たれました。

この会議においてNTSBの報告もされていますが、今回のNTSBの勧告は航空業界に大きな変化を要求するものとなっているため、容易に受け入れられるとは考えにくいのです。

そのひとつには、コックピットへのビデオレコーダーの設置推奨があり、パイロットたちは乗務中ずっと監視される状態になるというわけです。

パイロットは労働組合が強い職業で、プライバシーの侵害などを理由にコックピット内のビデオレコーダー搭載に反対する組合もあるようです。

また、FLYHT社はフライト情報はAFIRSで再現できるためコックピットのビデオは不要というスタンスですので、これによって反対運動が後押しされることもあるかもしれません。

とはいえ、航空機のレーダーシステムが現代技術では考えられないほど旧態のままにされていたのは、ある意味意図的のようにも感じられ、航空会社側としてはより完成形に近い追跡技術が開発されるのを待っているのではないかという声すらあるのです。

というのも、技術が進み新たに効率的な方式が開発されるたびに次々と航空機の装備品を変更できるほど航空機の関連品は安くはなく、更にそれを保有機数分、数10機、数100機単位で改修するとなると、安易に着手できるものではありません。

2015年3月に発生したジャーマンウイングス9525便の墜落事故においては、標高2,000メートル付近の岩肌と低木の入り混じる斜面でFDRの回収作業を行っていました。

CVRの回収が早かったことから、当該便の機内での状況は概ね把握するのに時間を要しませんでした。

しかしながら、フライトデータが衛星経由でとれるようになれば、機体捜索に費やす時間も短くなり、それ以前に発生直後からどういった事象がおこっているかの解析に着手することもできます。

また、現地でFDR探しに人手を取られることもなく、乗客や乗員の対応に集中できることにもなるでしょう。事故発生時、航空会社はもとより乗客の家族が必要としているのは、迅速で正確な情報です。

技術的にもそろそろ機が熟し、新たな方式に移行する時期に来ているのかもしれません。

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