航空機用構造材料の変革(Ⅱ)

　米国ボーイングの中型ワイドボディ機B787では機体材料に占めるアルミニウム合金の重量比が20％に減少し、複合材料（CFRP、GFRPなど）の重量比が50％に高まった。欧州エアバスの中型ワイドボディ機A350XWB機ではアルミニウム合金の重量比が21％に減少し、CFRPの重量比53％に高まった。

　航空機の機体材料

ボーイング787

　米国ボーイングの747、767、777では機体材料の70～80％を占めていたアルミニウム合金の使用比率が、最新のB787（Boeing 787 Dreamliner）では20％に減少し、複合材料（CFRP、GFRPなど）の使用比率が50％にまで高まった。
　炭素繊維は同じ強度で比較すると重量は鋼の1/4程度で済み、ボーイング787はCFRPを多く使うことで、従来機より燃費性能が2割向上した。

　2011年から就航した長距離用中型のワイドボディ機B787（全幅：60m、全長：57m、全高：17m）には、Trent1000もしくはGEnxエンジンが搭載されており、図２のように機体へのCFRP適用が重量比で50％に達している。
　機体材料の重量比20％を占めるアルミニウム合金は、新たにアルミニウム・リチウム合金（Al-Li合金、2098-T8）の板材が適用されている。機体材料の15％を占めるチタン合金については、主要部品である主脚（ランディングギア）にTi-5Al-5Mo-5V-3Cr 合金が用いられている

　2023年に就航予定の大型旅客機であるボーイング777X（全長：69.79m（777-8機）、76.72m（777-9機））には、GE9X エンジンが搭載されており、CFRP製の主翼が採用されている。
　この主翼は折りたたみ式のウィングチップが採用され、駐機時は折りたたみ（翼幅：64.82m）、飛行時には7m長くなるよう展開（71.75m）し、大きな揚力を発生させ燃費効率を最大化している。
　また、アルミニウム合金には、銀（Ag）が添加された2029-T8 クラッド材やAl-Li 合金（2098-T84） 板材および2055-T84 押出材などが適用されている。

エアバス380

　欧州エアバスでも複合材料（CFRP、GFRPなど）の使用比率は増加する傾向にあり、エアバス320で15％、A380では 22％と増加し、最新のワイドボディ機A350XWB(Airbus A350 eXtra Wide Body))では、図３に示すように53％に達している。

　2007年就航の超大型ワイドボディ機のエアバス380（全長：72.7 m、全幅：79.8 m、全高：24.1 m）には、エンジン・アライアンス GP7200もしくはロールス・ロイス Trent900エンジンが搭載され、中央翼、水平・垂直尾翼など1次構造部材へのCFRP適用が30トンを超え、重量比で22%に達した。
　重量比で61％のアルミニウム合金は、主翼桁材に7040-T7651合金、リブ材に7449-T7651合金、主翼下面ストリンガにZr添加2027-T3511合金、主翼上面外板材に7056-T7951合金が使用された。
　また、Al-Li合金はメインデッキ、クロスビーム、床、ストリンガに2099-T83、2196-T8511押出材、主翼の桁やリブなどの内部構造に、2050-T84 厚板が採用された。しかし、2019年2月、販売不振によりA380機は、2021年以降の生産打ち切りが発表された。

　2015年に就航した中型ワイドボディ機のA350XWB（全長：66.8m（350XWB-900）、73.79m（350XWB-1000）、全幅：64.75m、全高：17.5（350XWB-900）、17.8m（350XWB-1000））には、ロールス・ロイス製Trent XWBエンジンが搭載された。
　重量比で53％にCFRPは主翼、中央翼とキールビーム、テールコーン、スキンパネル、フレーム、ストリンガー、ダブラーなどに採用されている。重量比で21％を占めるアルミニウム合金は、バードストライク対策のため衝撃に弱いCFRP に代わり、コックピット周辺や主翼の前縁などに用いられている。
　また、Al-Li 合金は、2198－T851 板材の成形品、主翼ボックスのリブなどに2050－T84 厚板、中央ビームに2050-T852 鍛造材が使用されている。重量比で14％を占めるチタン合金は、高荷重フレーム、ドア周辺、ランディングギア、パイロに用いられている。