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Mar 25, 2023

航空機の廃棄物と給水システムのメンテナンスを簡素化

Deal Aviation afferma che è possibile risparmiare riducendo il consumo di acqua a bordo, anche riciclando le acque grigie.

ディール・アビエーションは、雑排水の再利用など機内での水の削減により、ボーイング 787 型長距離飛行で最大 210 kg を節約できると述べています。

OEM が軽量化、信頼性の向上、そして最近では組み込みの健全性モニタリングと診断機能を追求するにつれて、民間航空機やビジネス航空機の機内化粧室や調理室を支える複雑な配管と濾過システムは進化し続けています。 船内の水と廃棄物管理の問題、およびそのメンテナンスへの影響をある程度理解することは、この傾向を明確にするのに役立ちます。

「飲料水供給のメンテナンス強度は管理可能ですが、廃水システムの処理はより複雑です」と、ディール・アビエーションの研究システム責任者、ヤン・ボリス・フィリップ氏は述べています。 「飲料水の維持の主な仕事は、タンク、パイプ、バルブを定期的に洗浄、脱灰し、場合によっては消毒することです。この目的に必要な労力は合理的であり、通常は簡単に計画できます。廃水の場合は状況が異なります。」 」

フィリップ氏は、廃水は、トイレや調理室での手洗いによって生成される「雑水」と、トイレからの排泄物や調理室からの食べ物の残り物を含む「黒色」水のいずれかに分類されると指摘しています。

「黒水を処理するシステムは、タンクに収集し、分離して地上で処分しなければならない攻撃的な混合物を扱うため、平均以上のメンテナンスが必要です」とフィリップ氏は言う。 「コンポーネントやセンサー技術がさらされる攻撃的な環境は、より頻繁に障害を引き起こす可能性があり、悪影響を受けている部品がないかどうかを確認するために、より頻繁にチェックする必要があります。」

それでも、テキサス州の航空工学コンサルタント会社、シェフィールド・エアロスペース社の最高管理責任者テディ・ギル氏は、航空会社は廃棄物や水のシステムについては、何か本当に問題が起こるまでは、あまり心配しない傾向にあると語る。

「これは、通常、これらのシステムが耐空性にとって重要であるとは考えられていないためです。それは決して正しくありません」とギル氏は言います。 「フライト遅延の原因は、廃棄物システムの作動不良や詰まりにあると考えられています。乗客は本質的に、間違った物や特大の物を処理するためにトイレを使用する傾向があり、トイレや排水ラインさえも詰まらせてしまうからです。まれに、システムのバルブがマイナス方向に作動する場合もあります。」これらの物体の影響を受けており、清掃と修理のためにそれらを取り外す必要があります。」

詰まりは、特に OEM 設計のドレンラインが最小限の耐詰まり基準を満たしていない場合に、不適切な設計によって発生する可能性があります。 ギル氏が挙げた一例には、90 度の角度で設計されたエアバス A330 のギャレー排水管が含まれていました。 肘がきつく、破片が閉じ込められていました。

「チューブを横にわずかに傾けることで、より大きなスイープを取り付けるのに十分なクリアランスを得ることができました」とギル氏は言います。 「この設計変更には、もう少し多くの材料が必要でした。しかし、最小限の追加コストで、問題を完全に解決することができました。」

飲料水の取り扱いの改善について尋ねられたギル氏は、コーヒーメーカーの問題点が 1 つあると指摘しました。 「水の流出から水質の悪化に至るまで、相応の問題が発生しています」と彼は言います。 「新世代のコーヒーメーカーは、従来のコーヒーメーカーと比較して重量が軽減されるとともに、こぼれを防ぐためにより優れた濾過機能、自己診断機能、および水の遮断機能が組み込まれて改良されています。」

ミシガン州バトルクリークにあるダンカン・アビエーション社のサイテーション・アンド・ホーカー社の機体技術代表者であるチャック・ザーノー氏は、廃棄物管理システムは維持管理と軽減策の点でより問題があることに同意する。 「飲料水の取り扱いについては、ほとんどがフィルターの交換と滅菌の問題です。廃棄物側では、問題は腐食とコンポーネントの故障です」と彼は指摘します。

例として、Zahnow 氏は、サイテーション ジェットでは廃棄物タンクに光学センサーが装備されており、これらのセンサーが破片で覆われやすいと述べています。 特に外部サービスのトイレの場合、これによりセンサーがタンク内の水位を誤って示す可能性があります。

「[タンク]センサーは、タンクにきれいな水を噴霧する装置であるスリンガーによって掃除されます」と彼は言います。 「し尿やトイレットペーパー以外の紙製品の廃棄による膜の蓄積から生じるゴミを除去するクリーンなシステムを維持するには、定期的なサービスが必要です。」

ザーノー氏によれば、腐食は多くの場合、衛生管理と臭気抑制のために廃水に添加される化学製品の結果であるという。 「引用ラインでは、通常、航空機がその場所に向かうメンテナンスイベントに参加しているときに、これが水タンクの下にあります」と彼は言います。

OEM各社は、耐久性を高めた改良された複合材料を使用することで、水槽の下の腐食問題に取り組んできたとZahnow氏は指摘する。 「現在の設計では、タンクはより堅牢になっており、交換が必要になることはほとんどありません」と彼は言います。 「同時に、液体の漏れや小さな流出を抑えるのに役立つタンクの下のトレイには、より多くのプラスチックが組み込まれています。そして、金属部品の数は引き続き大幅に減少しています。」

ザーノー氏が挙げる予防保守のトレンドの中に、トイレの水位の判定を支援して過剰充填を避けるための光学センサーの設置が挙げられる。 「これらのセンサーを追加することで目標は達成されましたが、サービスプロセスにいくつかの問題が発生しました」と彼は言います。 「ほとんどの故障は、センサーが汚れていて、たとえタンクが完全に空であっても、タンクが過剰に満たされていると『考える』ときに発生します。この場合、充填バルブは開かず、液体がタンクに入ることができません。」

水および廃棄物管理システムの OEM は、排水ラインなどの重要なコンポーネントの軽量化設計を推進しています。 「調理室からの重いアルミニウムやステンレス鋼の排水ラインは、主に軽量の金属やプラスチックに置き換えられつつあります」と、FEAM Aero の技術運営担当副社長のジム・キンボール氏は述べています。 「また、今日の真空トイレシステムでは、古い重力ダンプ式トイレに比べて排泄物ラインが狭くなりました。多くは排泄物に対する耐性を高めるためにテフロンで裏打ちされています。」

メンテナンスの観点から見ると、キンボール氏は、廃棄物ラインは特にアクセスが困難な場所でスケール堆積物が発生しやすいと述べています。 「頻繁な洗浄を含む定期的な廃棄物ラインのメンテナンスが不可欠です」と彼は言います。 「廃棄物ラインが停止すると、技術者がシステムを分解して詰まりの原因を特定する間、飛行機は数日間運行できなくなる可能性があります。」

キンボール氏は、障害物の位置を正確に特定できる新しい技術を知らないと言う。 「それを見つけるのはまだ昔ながらのやり方です」と彼は言う。 「しかし、排水ラインを新品同様の状態に維持できる洗浄製品を開発している企業があります。」

それでも、新しいテクノロジーは変化をもたらしています。 航空会社の乗客にとって、トイレの使用はハンズフリーのプロセスになりつつあります。 たとえば、民間航空機の冷水システムの専門家であるアダムズ・ライト・エアロスペース社は、センサー制御の蛇口、石鹸ディスペンサー、フラッシュスイッチ、排泄物フラップ、便座を含む最新の製品スイートであるタッチフリーを開発しています。

アダムズ・ライト・エアロスペース社の販売・マーケティング担当バイスプレジデント、アリ・ダドバー氏は「タッチフリーにより、赤外線技術と最新の熱可塑性プラスチックの開発を組み合わせて、航空機の化粧室をより衛生的にするだけでなく、より信頼性と軽量化を図っている」と述べた。

廃棄物フラップとフラッシュ スイッチは、赤外線光学センサーを介して作動するように設計されています。 「当社のタッチフリー製品には、航空機通信用に追加のプリント基板を搭載する機能があります。しかし、航空会社からのフィードバックに基づくと、現在のバージョンのタッチフリー製品にはこれがありません」とダドヴァー氏は言う。

コリンズ・エアロスペース社のアジャイル・スマート・トイレには、健康監視機能、診断用のオンボード・メモリ、メンテナンスおよび障害通信用の RS232 インターフェースが組み込まれていると、サプライヤーのビジネス開発マネージャーである Don Roulett 氏は述べています。 同氏によると、コリンズ・エアロスペースの特許取得済みのスプラッシュガードは、洗面所への廃水のエアロゾル化と便器の周囲の廃棄物の漏れを排除するという。

「アジャイルトイレの設計中に特別な焦点が適用され、その結果、前世代のトイレよりも 4 倍高い信頼性が得られました」と彼は言います。 「現在、ボーイング 737、747、757、767、777 とエアバス A320 に搭載されています。」

Diehl Aviation は、パイプの詰まりを予測する特許取得済みのシステムなど、予知保全の研究プロジェクトに取り組んでいます。 この OEM は、Safran や Thales のほか、ドイツのハンブルク工科大学などの機関が参加する i+sCabin2.0 研究プロジェクトにも参加しています。 「このプロジェクトは、ギャレー、頭上の収納棚、座席、トイレのアセンブリなど、客室全体からデータを収集することを目的としています」とフィリップ氏は言います。 「目標は、個々のコンポーネントのメンテナンスと修理作業の必要性を予測して報告するスマートキャビンです。」

同氏はまた、多面的なアプローチを使用してコンポーネントの軽量化に関する研究を続けていると述べた。 ディールの軽量化研究は 3 つの柱に基づいています。 1 つ目は、炭素繊維強化プラスチック (CFRP) やチタンなどの新素材に焦点を当てています。 例としては、Diehl が開発したチタンタンクや、2020 年に発売された超軽量 InnoLite トイレが挙げられます。CFRP 製で、以前のモデルより 20% 軽量です。

2 つ目の柱は水の削減です。 「当社の雑排水再利用ユニットは、シンクから雑水を収集し、処理して、トイレのアセンブリを流すために使用します」とフィリップ氏は述べています。 「たとえば、ボーイング 787 の場合、これにより重量を最大 210 kg [463 ポンド] 節約できます。」

システムの簡素化は 3 番目の柱の目標です。 「最新の例は、長距離航空機用の単一戦車です」とフィリップ氏は言います。 「これまで、長距離航空機には飲料水または廃水用のタンクが 2 つまたは 3 つ装備されていました。ディールは現在、長距離航空機に単一タンクのソリューションを提供しており、これにより 50 kg の重量が削減されます。」

フィリップ氏によると、ディール社は補充時に水を消毒するために UV 技術を応用した処理システムも開発したという。 一つは循環系への応用です。 「パイプ内では、飛行中に細菌が発生したり拡散したりしないように、紫外線が継続的に水を消毒しています」と彼は言います。