ひこうきの まどを、よこから 見て みます。かどが とがって いる まどは ありません。まるか、かどの まるい たまごがたです。

ひこうきの まどには、もう ひとつ ふしぎが あります。したの ほうに、ごく ちいさな あなが あいて います。これは あとで また はなします。

まずは、むかしの ひこうきの はなしから はじめましょう。

旅客機の窓は、上から見ても横から見ても、角のない曲線でできています。丸に近いものもあれば、縦長の楕円に近いものもあります。

窓の下のほうには、ごく小さな穴が開いていることも多く、これも窓の形と同じくらい、事故の教訓と関わっているようです。小さな穴については、後の章で紹介します。

まず、この形が広まるきっかけとされる、1950年代のジェット旅客機の話からはじめます。

旅客機の窓は、丸または角の丸い楕円で、直角の角を持たない。コメット以後に開発された航空機では、開口部に角を付けることが設計上の禁忌とされたと説明される［1］。

窓の下部には、ブリードホールと呼ばれる小さな穴が開けられることもあり、これも同じ与圧の問題と関係する（7章）。まず、この設計思想の出発点とされる事故から見ていく。

1950ねんだいに、コメットと いう ひこうきが ありました。せかいで はじめての、ジェットエンジンで とぶ りょかくきです。たかい そらを、はやく とびました。

ところが、1954ねんの 1がつと 4がつに、この ひこうきの じこが つづきました［1］。その まえの 1953ねんにも、おなじ しゅるいの じこが ありました。

ひこうきが、そらの うえで ばらばらに なって しまったのです。せかいじゅうの ぎじゅつしゃが、げんいんを さがしはじめました。

コメットは、ジェットエンジンで飛ぶ、世界初の旅客機として登場しました。高い空を速く飛べることが売りでした。

ところが1954年1月10日に英国海外航空の781便、同じ年の4月8日に南アフリカ航空の201便が、いずれも空中で壊れて墜落しました［1］。その前の1953年5月2日の783便も、連続事故の一つとして数えられています。年と便を混ぜずに整理すると、この3件です。

高い空の上で、機体が壊れる。技術者たちは、原因を突き止めなければなりませんでした。

コメットの連続事故は、1953年5月2日の英国海外航空783便、1954年1月10日の同781便（乗員6名・乗客29名が死亡）、1954年4月8日の南アフリカ航空201便（乗員7名・乗客14名が死亡）の3件で構成される［1］。783便の原因の扱いは、他の2件と別に整理される資料があり、ここでは781便と201便を中心に扱う。

コメットは、ジェットエンジンを積んだ世界初の旅客機として運航されていた。高空を高速で飛べるが、そのぶん機内を高い気圧に保つ与圧が必要で、それが後の調査の焦点になった。

そらは たかく なると、くうきが うすく なります。だから ひこうきの なかには、くうきを おくりこんで、ふうせんのように ふくらませて おきます。

ひこうきは、とんだり おりたり するたびに、なかの くうきを ふくらませて、また ぬきます。この くりかえしで、かなぐが すこしずつ つかれて いったと、しらべた ひとたちは かんがえました［2］。

これを 「きんぞくひろう」と いいます。かたい てつを おれる ひとは いません。でも、クリップを なんども まげのばししていると、ある ひ ぽきっと おれます。それと にた ことです。

高い空では空気がうすく、そのままでは息ができません。そこで旅客機は、客室に空気を送り込んで、地上に近い気圧を保ちます。これを与圧といいます。飛行機の胴体は、内側から風船のように押される形になります。

781便を調べた委員会は、屋根にあるアンテナ用の窓（ADF窓）のまわりで客室が壊れた、と結論しました。原因は、離着陸のたびに与圧と減圧をくり返したことで起きた金属疲労とされています［2］。

金属疲労とは、1回では壊れない小さな力でも、何度もくり返し受けるうちに、金属の中で亀裂が育つことをいいます。針金やクリップを曲げのばしすると、やがて折れるのと同じ種類の現象です。

781便の調査では、破壊は屋根前方のADF（自動方向探知機）用の窓の周辺で客室が壊れたことに起因し、離着陸のたびに与圧・減圧が繰り返されたことによる金属疲労が原因とされた［2］。

金属疲労は、1回で壊れない大きさの力でも、繰り返し受けることで亀裂が徐々に進み、最終的に破断する現象である。与圧された胴体は、飛行のたびに内側から押し広げられ、また戻るので、疲労にとって条件の厳しい部品になる。

この破壊の起点の位置については、後でくわしく見る（5章）。

げんいんを たしかめるため、しらべる ひとたちは おおきな ことを しました。ひこうきを まるごと、おおきな みずの タンクに しずめたのです。

そして、ひこうきの なかへ みずを おしこんで、ふくらませては ゆるめる ことを、なんども くりかえしました［4］。

みずを つかったのは、ひこうきが こわれた とき、くうきの ように いっきに ひろがらず、あぶなく ないからだと いわれて います。

1954ねん 6がつ、しけんの とちゅうで、ひこうきの ボディーに ひびが はいりました。ほんとうの ひこうきで いえば、たくさんの ひこうじかんが たったのと おなじ ぐらいでした［6］。

英国の王立航空研究所（ファーンボロー）は、事故機と同型の機体G-ALYUを大きな水槽に沈め、内部に水を送り込んで与圧をくり返す試験をしました［4］。水を使うと、壊れたときに空気のように一気に広がらないので、試験が比較的安全になると説明されます。

機体はすでに実飛行で1,221回ぶんの与圧を受けていました。そこに水槽で1,800回あまりが加わり、合計約3,000回で胴体が破断したと資料にあります［4］。資料により3,057回、3,060回と少しずれるため、「約3,000回」とします。

これは、実際の飛行時間で約9,000時間に相当するとされます［6］。

メーカーの試験では、18,000回まで損傷が出なかったともいわれます。実機はそれよりずっと早く壊れたことになります。

1954年6月24日、RAE（王立航空研究所、ファーンボロー）は機体G-ALYUを水槽に沈め、内部に水を押し込む方法で与圧を繰り返した。実飛行1,221回に水槽での1,836回を加えた計3,057回（資料により3,060回）で胴体が破断した［4］。日本語版Wikipediaは、水槽試験の1,830回目に亀裂が入ったと記す［1］。相当する飛行時間は約9,000時間である［6］。

破断位置は資料で異なる。DH Aircraftは前方左客室窓の角とし［4］、英語版Wikipediaは前方左非常口の切り欠きの手前のボルト穴とする［3］。位置は断定できないため、ここでは書き分けておく。RAEの原報告書までは確認できていない。

メーカーが1953年に行った試験では、18,000回まで損傷が出なかった。実機は3,000回余り、およそ6分の1（3,057÷18,000≒0.17）の回数で破断したことになる［4］。最初に高い圧力（2P）で試験したことが、部品を疲労に強くする方向に働き、弱点を隠したとする説明もある。

「しかくい まどが わるかった」と いう はなしを、聞いた ことが あるかも しれません。でも、しらべると すこし ちがいます。

コメットの まどは、まっしかくでは ありませんでした。かどの まるい ながほうけいでした［3］。

それに、さいしょに ひびが はいったのは、おきゃくさんの まどでは ありません。コックピットの うえに ある、アンテナの ための まどでした［3］。

ひびの もとは、まどの かどの ちかくの、リベットの あなでした。

「四角い窓の角から割れた」という説明は、よく見かけます。ところが、資料を見ると、少しずつずれています。

コメットの旅客用の窓は、真四角ではなく、角の丸い長方形でした。それでも角の曲がりが急で、設計者が予想したより高い力が集まっていたと説明されています［3］。

また、調査委員会が示した破壊の起点は、旅客窓ではありません。コックピット上にあるアンテナ用の窓（後方ADF窓）の右後ろの角にある、皿ネジ用のリベット穴から亀裂が伸びたと整理されています［3］。

調査は、設計会社が当時の科学の限界で作業していたことと、パンチで開けたリベット穴も亀裂の起点になりうることも示しました［4］。窓の形だけが原因、とは言いきれないようです。

コメット1型の現存機は、角の丸い長方形の窓を持ち、しばしば言われる「真四角」ではない［3］。ただし角の曲がりが急で、設計者の予想より高い応力が生じていた。四角い旅客窓の応力集中は予想を上回っており、のちに設計し直されたとされる［5］。

コーハン調査委員会が示した破壊の起点は、後方ADF窓の右後ろ角にある皿ネジ用リベット穴から成長した疲労亀裂であり、旅客窓ではない［3］。「旅客窓の角から割れた」と断定する説明は、少なくともこの資料と合わない。

調査の結論は、胴体に欠陥はあったが、デ・ハビランド社は当時の科学知識の限界で設計していた、というものである。パンチで開けたリベット穴も亀裂の起点になりうるとされた［4］。窓の形の問題と、穴や製造の問題は、分けて考えるほうがよい。

かみの ふくろを あけるとき、はしの ちいさな きりこみから やぶきますね。きりこみが なければ、なかなか やぶれません。

ちからは、とがった ところに あつまりやすい のです。ひこうきの まどの かどにも、おなじ ことが おきます［5］。

まるい あなでも、ちからは あつまります。でも、とがった かどよりは ずっと すくなくて すみます。だから、かどは まるい ほうが、ちからが あつまりすぎなくて すむと かんがえられます。

コメットの あとの ひこうきでは、あなや まどの かどを つけないように する ことが、たいせつな きまりに なったと いわれます［1］。ただし、コメットの じこの ほんとうの げんいんは、まどの かたちだけでは ありません（5しょう）。

お菓子の袋に入っている小さな切り込みは、そこから力が集まって、袋を破りやすくするためのものです。板に穴や切り欠きがあると、その縁の一部に、まわりよりずっと大きな力が集まります。これを応力集中といいます［5］。

理論では、無限に広い板に丸い穴があるとき、穴の縁の最大の力は、もとの力の3倍になります。楕円の穴の場合は、細長く向きが悪いほど大きくなります［5］。とがった内側の角も、局所的に力を高めます。

丸なら力がゼロになるわけではありません。3倍でも、鋭い角よりは小さい、というのがポイントです。一般に、角を丸めると力の集まりをおさえやすくなります。日本語版Wikipediaは、コメット以後の航空機では開口部に角を付けることが避けるべきこととされた、と説明します［1］。ただし、これは事故の直接の原因や設計変更そのものとは別の話として読んでください。

1950年代には、角の丸い四角、いわばおにぎり型の窓を持つ旅客機も試みられましたが、広まりませんでした。アメリカ空軍の輸送機には、丸い窓の縁を黒く塗って四角く見せた例もあると紹介されています［7］。

応力集中は、穴・切り欠き・角の周辺で局所的に応力が高まる現象で、無限に広い平板の円孔では最大応力が元の応力の3倍（K_t＝3）になる。楕円孔ではσ_max＝σ_0(1＋2a/b)で、細長く、向きが悪いほど大きくなる。鋭い内側の角は局所的に応力を高める［5］。丸ければゼロではなく、角より小さく抑えられる、という比較の問題である。

日本語版Wikipediaは、コメット以後の航空機で開口部に角を付けることが禁忌に近い扱いになった、と記す［1］。これは応力集中を抑える一般論に沿った説明であり、コメット事故の直接原因（5章）や、事故後に窓が一律に丸くなったことの証明ではない。

1950年代には、フランスのシュド・カラベルなど、角丸の四角（おにぎり型）の窓の例もあったが、広く普及しなかった。米空軍の輸送機に、丸窓の縁を黒く塗り四角く見せた例があることも紹介される［7］。塗装の理由は資料に明記がなく、推測にとどまる。

ひこうきの まどは、1まいの いたでは ありません。かたい プラスチックの いたを 3まい かさねて います［8］。

まんなかの いたに、ごく ちいさな あなが あります。これで、ふだんは きゃくしつの くうきの ちからを、いちばん そとの いたが うけます。まんなかの いたは、よびとして おおきな ちからを うけにくく なっているのです。くもりにくく する やくにも たつと いいます［8］。

旅客機の窓は、アクリル板を3枚重ねた構造だと説明されます。機内外の気圧の差を受け止める板が重なっているわけです［8］。

中間の板には、ブリードホールと呼ばれる小さな穴があります。この穴で客室の気圧が外側の板にかかるようになり、ふつうは外側の板が気圧を受け、中間の板は予備として大きな力を受けにくくなる、といわれます。窓のくもり防止にも役立つそうです。

穴の位置や数は、資料により書き方が揺れます。機種によっても異なるようなので、ここでは「よくある仕組み」として紹介します。

客室の窓はアクリルの3層構造で、中間の板に小さな穴（ブリードホール）を設け、客室と外側の板の間の空間をつないで客室の気圧が外側の板に作用するようにする。これにより通常は外側の板が客室の気圧を受け、中間の板は予備として大きな荷重を受けにくくなる。くもり防止にも役立つとされる［8］。

穴の位置は、外側と中間の板の間とする資料と、中間の板のみとする資料があり、揺れがある。数や位置は機種でも異なりうる。航空当局やメーカーの一次資料は確認できていないため、一般的な仕組みとして紹介するにとどめる。

今日できること

おかしの ふくろの きりこみを 見て みましょう。きりこみの ある ふくろと、ない かみを、はさみで はしに ちいさな きりこみを いれて やぶりくらべます。はさみは、おうちの ひとと いっしょに つかいます。

出かけてできること

ひこうきに のる ことが あったら、まどの かどが まるい ことと、まどの したの ちいさな あなを さがして みましょう。

こうしきの 情報じょうほう

ひこうきの ほんや、くうこうの けんがく コーナーにも、ヒントが あります。

今日できること

お菓子の袋の切り込みと、切り込みのない紙を見比べてください。同じ大きさの紙に、はさみで端に小さな切り込みを入れたものと入れないものを用意して、両手で左右に引っぱって、破れやすさを比べてみます。はさみは大人と一緒に使いましょう。

出かけてできること

飛行機に乗る機会があれば、窓の角の丸みと、窓の下のほうにある小さな穴を探してみてください。空港の展望デッキで、機体の窓の並びを見るだけでも発見があります。

公式情報

航空会社や航空博物館の解説、日本語で読める航空工学の入門書に、応力集中や金属疲労の話があります。

今日できること

同じ紙の端に、小さな切り込みを入れたものと入れないものを用意し、両手で引っぱって破れ方を比べる。切り込みの有無で、力のかかり方がどう変わるかを考えると、応力集中のイメージがつかめる。はさみの使用には注意する。

出かけてできること

搭乗の機会があれば、窓の角の丸みとブリードホールの位置を観察する。機種による違いの確認にもなる。

公式情報

日本航空機開発協会・航空会社・航空博物館の解説、および出典に挙げた資料を読む。あわせて、家や図書館にある日本語の本・記事で事故の説明を読み比べ、原因や破断位置の書き方がそろっているかを見るのもよい。