新型ボーイング787型機の修正詳細でギャップチェック問題の範囲が明らかに

アメリカン航空が8月10日にサウスカロライナ州チャールストンにあるボーイング社の生産拠点から新型787を正式に受け入れたとき、同メーカーはこのイベントを、生産品質を理由とした苦痛と費用のかかる14か月にわたる納入停止の終わりの始まりとして公式にマークした。問題。

しかし、ボーイング社の最新の四半期決算が10月に明らかにしたように、2019年以来同プログラムを悩ませてきた相次ぐ生産上の問題から回復するための同社の戦いは、少なくとも今後2年間は重荷となり続けるだろう。表面品質の欠陥、シム、ギャップ、許容範囲外のコンポーネントの問題により、2020 年後半と 2021 年に 2 回納入が停止し、修正はあったものの、依然として非常に労働集約的で費用のかかる修正プロセスが続いています。

ボーイングの最高財務責任者兼執行副社長のブライアン・ウェスト氏によると、第3四半期に納入された787型機はわずか9機で、115機が未納入の在庫のままだという。「今後の在庫からの納品ペースは、仕上げの手直しと顧客のフリート計画の要件に基づいて決まります」と彼は言います。「これらの航空機のほとんどは今後 2 年間で納入されると予想しています。」

ボーイングはすでに、巨額の手直し費用と納期の大幅な遅延という苦い薬を飲み込み、全体の損失は約55億ドルになると予測している。現状では、同社は品質問題による最悪の財務的影響のちょうど半分を過ぎたところにあるようだ。 10月26日の最新の決算会見でウェスト氏は次のようにコメントした。「当四半期には787件の異常費用のうち3億300万ドルを予想通りに記録しましたが、依然として総額約20億ドルが発生すると予想していますが、そのほとんどは年末までに発生する予定です」 2023 年。これらのコストは、再作業と月あたり 5 件未満の生産率によって引き起こされます。」

7月29日にFAAが問題を修正し、未引き渡しの航空機を検査する計画を承認したことを受け、引き渡しが再開された。この計画は検査と修理の手順を扱うもので、ボーイングが各航空機が仕様に適合していることを示すために使用する機体固有のコンプライアンスプロセスを推進する。ボーイングは、787 が生産ラインから出荷される際に、生産後の接合検証や再加工が不要になったと指摘しています。

しかし、なぜボーイングは納入を加速するのにこれほど長い時間がかかるのでしょうか? Aviation Weekは、2019年以来787計画が直面している膨大な範囲の問題と、それらの検査と修正に伴う複雑さの一部を概説する文書を入手した。これらの報告書は、同社が2019年8月と9月から始まって、一連の構造的「品質逃亡」の最初の発見を開始し、その後の数カ月で最終的には耐空性規制に対する15件の構造的不適合と57件の不適合、つまり特定の基準を満たさないことを含むことになることを示している。要件、基準、または手順。

初期の問題は垂直尾翼に発見されましたが、ボーイングが機体の精査を強化するにつれて、後部のセクション 48 からセクション 41 の機首サブアセンブリに至るまで不適合および不適合が発見されました (図を参照)。フィンが製造されているボーイング・ソルトレイクシティの工場の品質検査官は、シム（隙間をなくし、構造的性能を維持し、航空機を公称構成にするために必要なプルダウン力を最小限に抑えます。

検査が行われ、再加工が必要になったのはフィン 3 枚だけでしたが、ライン番号 898 に含まれるこの問題は警鐘を鳴らし、水平尾翼アセンブリのシミングを見直す調査も開始されました。このアセンブリはプログラムの初期段階ですでに問題となっており、不適切に取り付けられたシムと関連する締結具のトルクに問題が発見されたため、2010年には飛行試験機の一時停止につながった。

垂直フィンと同様に、検査官は、一部の航空機で、ジョイントに予荷重を加えるために 1 フィートあたり 5 ポンドを超える不適切なクランプ力が使用され、スタビライザーアセンブリに引き上げ歪みを与えていたことを発見しました。機体の年齢が若いため、当面の安全上の懸念はありませんでしたが、計画外の負担により航空機の静的安全マージンと疲労安全マージンが減少するのではないかという懸念がありました。

検査はライン番号 821 からライン上の最新の航空機までのすべての 787-8 で行われ、すべての 787-9 および -10 の検査はライン番号 126 から行われました。この問題は、特にスタビライザーの部分に影響を及ぼしました。それはピボットストラップとフィッティングと呼ばれる点で胴体に結合し、先端アセンブリも同様に、ライン番号 1041 によって含まれ、生産に組み込まれると宣言されました。

2019年9月、FAAは787型機の水平尾翼ピボットピンアセンブリの位置ずれや不正確なギャップについて1回限りの検査を義務付ける耐空性指令（AD）を発行した。この AD は、最終組み立て時に水平安定装置のピボットピンロックリング、外側ピボットピン、および外側スペーサーの位置がずれている可能性があるという報告によって引き起こされました。ボーイングは最終的にワシントン州エベレットとサウスカロライナで航空機の6項目を手直しした。

2020年4月にさらに深刻な問題が浮上し、検査により2つの後部尾翼セクション47と48の間の表面プロファイル内に過度の隙間が見つかった。客室後部のセクション47と大韓航空製のテールコーンセクション48の間の接合部を形成しており、問題は、スプライスステーション1878付近の後部圧力隔壁で部品が結合する場所に焦点が当てられていた。この隙間は、機体の各合わせ面の平坦度を人間の幅にほぼ等しい0.005インチ以内に維持するためのボーイングのインナーモールドライン（IML）要件を超えていた。所定の 5 インチ以上の髪。接合面に沿ってスパンします。

一見、微細な比率の変化のように見えますが、このギャップはボーイングの設計に準拠しておらず、この問題は接合部全体の荷重伝達への影響や、場合によっては構造的マージンへの影響に関する疑問を引き起こしました。柔軟な従来のアルミニウム機体とは異なり、複合構造は非常に硬いため、胴体セクション間の荷重伝達を考慮することが重要です。セクション間の荷重伝達を妨げる可能性のある問題 (ギャップ、不適切に取り付けられたシム、滑らかでない内側のスキン表面など) は、応力の蓄積の焦点となる可能性があります。

ボーイングはまた、結合前にセクション 47 と 48 の合わせ面をスキャンする自動レーザーベースのシステムに部分的に関連する問題を特定しました。システム内の予測ソフトウェアはスキャンを使用してシムを自動的に製造し、潜在的なギャップを平滑化しました。場合によっては、より厚いシムを製造すべきところで、ソフトウェアが誤ってシムのサイズを最大厚さ 0.061 インチに制限していたことが判明しました。

工学的分析により、シミングと外板表面の滑らかさの問題の両方の影響を受けた航空機は限界荷重を満たすことができない可能性があることが示され、その結果、エア・カナダ、ユナイテッド航空、シンガポール航空が運航する航空機8機が2020年8月に運航停止となった。 2020年10月より修正シム製造ソフトを導入し、907号線以降に適用しました。同月後半、ライン番号 915 以降にスルーホールインプレイス検査プロセスが追加されました。

一方、ボーイング社は、尾翼周りでさらなる問題を発見しました。そこでは、不適切なシミングにより、水平尾翼を取り付ける際に過剰なクランプ力が再び使用されていました。航空機のもう一方の端では、窓の提供会社である PPG が、第 1 および第 2 の飛行甲板窓に使用されているアクリルの接着における製造ばらつきが、アーク放電や亀裂の問題を引き起こしていることを発見しました。この問題はフリートの安全性に直ちに影響を与えるものではありませんでしたが、サプライヤー主導によるプログラムの遅延がさらに発生しました。 PPG は生産プロセスを見直し、2022 年半ばまでに月に 15 隻の出荷セットを生産する予定の人員増強を開始しました。

ギャップの問題を受けて、ボーイングは IML 適合性検査を拡大し、サプライヤーが製造したセクション間の接合部の監査も含めることにしました。監査では、Spirit AeroSystems と川崎重工業 (KHI) 製の前部胴体セクション 41 と 43 の間のインターフェース、および Leonardo 製の中央胴体セクション 44 と 46 とボーイングセクション 47 の間のインターフェースを検査しました。問題または脱進機の通知、その後、これらすべての関節で発見されました。

2020年9月、パンデミックの影響と全787生産機のサウスカロライナへの移転決定により、世界の航空旅行が壊滅的打撃を受ける中、同社は手直しとさらなる検査を実施するため、納入を一時停止することを選択した。一方、監査では、シミングの欠陥や、大型貨物ドア、前方乗降ドア、コックピット下のストリンガープレート周辺の隙間など、機首セクション 41 内のさらなる問題が明らかになりました。 2021年1月、ボーイングは監査を円形接合を超えて拡大し、5インチ以上0.005インチの平滑性基準を必要とする表面に共通するすべての接合を含めることを決定した。スパン。

サプライヤー監査では、38 件の不適合と 12 件の不適合が見つかりました。最も影響を受けたのは第 44 条と第 46 条で、9 件の不適合と 1 件の不適合がありました。 KHI のセクション 43、18 件の不適合。第 41 条では、8 件の不適合と 9 件の不適合が含まれます。ボーイング社独自の内部品質管理システム監査により、19 件の不適合と 5 件の不適合が明らかになりました。ボーイング社の監査で最も影響を受けたのは後部胴体アセンブリで、垂直フィンと水平尾翼で明らかになった2件の不適合を除くと、10件の不適合と3件の不適合があった。

2021年3月にライン番号1048がユナイテッド航空に引き継がれ、引き渡しが一時的に再開され、続いて全日空、ターキッシュ・エアラインズ、ウズベキスタン航空にも4機が追加された。しかし、製造上の問題の真の程度が明らかになり、ボーイング社の検査方法に対するFAAの懸念から新たな問題が次々と浮上し、その夏の終わりに納入は再び停止された。

2021年半ば頃、機体結合部の検査に使用されるボーイングのプロセスに対するFAAの審査中に、同社は前部圧力隔壁と周囲の前部胴体構造の間の境界面を検査するよう求められた。検査では最大許容誤差を超える隙間が見つかり、ボーイング社は必然的に、未納入のすべての航空機の前方圧力隔壁を取り外して交換する必要があるという決定に至った。

その後ボーイング社は、隔壁疲労解析が不正確な熱負荷に基づいていたことを発見しました。この修正には、最新の分析、検査間隔の新しい制限、および再設計が必要でしたが、そのほとんどが 2022 年 5 月下旬までにエンジニアリング部門にリリースされました。修正は Line No. 1186 による導入を目標としていましたが、検査を減らすために更新された耐空性制限が計算されました。現在の 44,000 サイクルからまだ特定されていない数まで、バルクヘッドを検査する必要があるしきい値。

2021 年の残り期間から 2022 年初頭にかけて、さらに多くの「エスケープメント」問題がプログラムを混乱させ続けました。スピリット社は前部の大型貨物ドアのシミングの問題についてボーイングに警告し、ボーイングは9月にセクション47のバルク貨物と旅客ドアの周囲の領域が不適合であることを発見した。近くのエリアでは、セクション 47 と 48 の間の接合エリアの表面品質の問題を評価したところ、縦材の端が剥離していることが判明しました。

同じ頃、日機装がスピリットの下請けで製造した複合固定前縁セクション、つまり J パネルで層のしわとボイドが発見されました。この問題は、各翼の前縁にある 6 枚のパネルすべてに影響を及ぼしました。ボーイングはまた、セクション 46 の部品が不適切なチタン材料を使用して製造された可能性があることも発見しました。時間のかかる修正には、蛍光 X 線スキャンと必要に応じた交換が必要でした。

セクション 48 のキール構造の部品も不適切な非破壊検査を受けていることが判明し、不適合につながる可能性があり、同様に取り外し、検査、交換が必要でした。 2021年後半の別の例では、セクション41と46で同じストリンガーの端のシムが欠落しており、ギャップとシムのさらなる測定が必要でした。

2021年11月、セクション47ドアをめぐる問題を受けて、ボーイングはバリューストリーム監査プロセスを拡張し、その分野の旅客および貨物ドア周囲に共通するシミング慣行を評価した。監査は、メイン、セカンダリ、予測シムの製造と、穴の位置を検査できなかった接合部に焦点を当てました。

2021年後半、同社はまた、レイセオン・テクノロジーズ（旧ハミルトン・サンドストランド）統合冷却システムのコネクタの一部に不十分なポッティングコンパウンドが使用されていることを発見し、コネクタに関する非構造的な問題にも取り組んでいた。

今年の初めまでに、新規納入に対するオペレーターの意欲が高まり始めたため、ボーイングはセクション 48 水平尾翼の縦通材の組み立てで発見された別の製造品質の問題に対処していました。この問題は、飛行の安全性に対する当面の懸念とはみなされませんでしたが、4 つの縦通材 (上部 2 つと下部 2 つ) と皮膚との間に過剰な接着剤を使用したことによって生じる隙間に関するものでした。この発見により、同社はシムを所定の位置に保持するための粘着剤の使用と、接着剤の過剰な使用によって隙間が生じる可能性について、品質管理システムの監査を開始することになりました。

同じ頃、ボーイング社は、主翼下部スプライスプレートの取り付け中に張力がかかるように設計されたネジ付きロッド、つまり EK スタッドの使用に関する潜在的な問題を調査しました。ここでも直ちに安全上の問題とはみなされませんでしたが、不適切なトルク倍率が使用され、スタッドが穴内で回転する可能性がありました。ボーイングは、この問題はサウスカロライナ州のみで発生し、ライン番号1128によって封じ込められたと信じていた。

EKスタッドの状況に関するボーイングの内部調査でも、燃料タンク近くのボルトが取り付けられている穴の傷や一部の留め具の摩耗が発火源となる可能性があるとの懸念が浮上した。ボーイングは具体的な関連性についてコメントを控えているが、11月には燃料タンク内の発火源となるのを防ぐため、一部の翼外板ファスナーナットにキャップシールを追加するようFAAの承認を求めた。

共同検証と再作業によって航空機の引き渡しが完了するスケジュールが決定されるため、最大の未処理タスクはセクション 48 縦通材とセクション 47 のドアに関するもので、次にセクション 41 と 46 のストリンガーの再加工が続きます。前方圧力隔壁、ストリンガー端部の再加工が続きます。フィッティング、セクション 48 キール、およびセクション 46 チタンフィッティングも長期的な課題として残っています。

一方、Aviation Weekに示された文書によると、航空機の保管場所からの搬出から納入前の最終チェックフライトまで、結合検証テストと再作業の全プロセスには通常約5か月かかる可能性があることが示されている。保管場所からの復元作業 (3 週間以上続く場合もあります) に続いて、航空機は結合確認作業のために 2 週間の準備期間に入ります。次の 1 か月半、47 日から 63 日は、共同検証検査と再作業に充てられます。

3 か月目は最大 8 日間の期間で始まり、その間に航空機は塗装前に改修されます。オペレーターは修復と塗装の両方の後に顧客検査を行います。 4 か月目が始まると、航空機はおよそ 12 日間にわたって再起動および再テストされ、その間に順序外の作業や出張作業も完了する可能性があります。

最後に、すべての再作業と飛行フローが完了すると、航空機は従来の量産飛行テストと納品前チェックの期間に入ります。テスト期間中に発見された不具合に応じて、場合によっては最大 6 週間かかる場合があり、このフェーズには、納品の承認に先立って顧客の受け入れフライトが含まれます。

ガイは、Aviation Week の上級編集者で、テクノロジーと推進力をカバーしています。彼はコロラドスプリングスを拠点としています。