マクドネル・ダグラス DC-10
McDonnell Douglas DC-10

マクドネル・ダグラス DC-10 (McDonnell Douglas/Boeing DC-10) は、アメリカの航空機メーカーマクドネル・ダグラス[注 1]アメリカン航空の要望を受けて開発したワイドボディ3発式ジェット旅客機である。主に中距離路線を想定した300席クラスの機体であり、3基のジェットエンジンは左右の主翼下に各1発、垂直尾翼基部に1発搭載している。

ダグラス社がマクドネル社と合併[注 2]する前の1966年に開発を開始したため、名前は「DC」のままである。1970年に初飛行、1971年8月に運航を開始し、1988年まで生産された。

機体の特徴

中央エンジンの配置

DC-10と同時期の開発、完成となった、代表的な3発式ジェット旅客機である米ロッキード社のロッキード L-1011 トライスターでは、S字ダクトエアインテークを採用することで第2エンジンを胴体後端の低い位置に配置していた。それに対しDC-10ではダクトと一直線の配置で、垂直尾翼内(胴体上)に位置している。このエンジン配置のため、垂直尾翼の構造材は単純な箱型ではなく、吸気ダクトとジェットエンジンを収める円筒形の空間に沿って、縦通材が左右に分かれて通されることになった。

翼面

鋭い形状の垂直尾翼は、エンジンによって方向舵面積が小さくなったため、効果を増すために2重ヒンジ式となっている。主翼は35度の後退角を有し、高揚力装置としてほぼ全翼幅にわたり前縁スラットがある。主翼だけでなく後部にもエンジンを持つ3発機であり、重心を適正化するため主翼は機体の中程よりやや後寄りにある。

沿革

開発の経緯

日本航空のDC-8-62

ダグラスでは1964年アメリカ空軍に導入される輸送機であるC-5Aギャラクシーの開発及び生産に関しては、ボーイングロッキードとの受注合戦の末、受注することができなかった[注 3][1]。当時、ダグラスではC-5Aの構想立案と並行して、当時生産していたDC-8を大幅に上回る大きさの大型旅客機を市場に送り込むべく研究を進めていた。これは、機体全長にわたって客室を2階建て構造とするというものであった[2]。社内では当時並行して計画が進んでいた短距離向け中型ジェット機のDC-9に次いで開発計画が進められたことから、「DC-10」と呼ばれていた[3]

一方、1966年アメリカン航空ゼネラル・エレクトリック の工場を視察した際に、C-5A向けに開発されていたTF39型エンジンを見て、このエンジンが旅客機向けに改良されれば、250席クラスでアメリカ大陸の横断も可能な大型旅客機が製造できると考えた[4]。アメリカン航空は同年3月25日に新しい双発の大型旅客機を開発するよう要求していた[3]。これは、アドバンスド・ジャンボ・ツイン中距離旅客機と呼ばれるもので、以下のような仕様となっていた[3]

さらに、後に全幅155フィート(47メートル)以内、全長は180フィート(55メートル)以内と改められた。

こうした要望に対して、ダグラスでは「本当に発注するのであれば、要求された仕様の旅客機を1966年には開発に着手する」と公言した[4]。このアメリカン航空からの要求は、ダグラスが構想していた大型旅客機の方向性と一致していた[4]

当初、航空会社側では経済性という観点から、新しく開発される旅客機はエンジンを2基搭載する双発機であることを望んでいた[5]ものの、TF39型エンジン自体がまだ開発中であり、それを民間型に変更したCF6型エンジンの性能は、たとえ開発が順調だったとしても、性能や信頼性に不安があった[5]。そこで、ダグラスではアメリカン航空に対して、どうしても新開発の旅客機はエンジンを3基搭載する3発機でなければならないという結論となったことを伝え、その優位性を説明した[5]。アメリカン航空とユナイテッド航空がこれを認めた[5]ことから、大型ジェット旅客機の開発の目途がついた。

アメリカン航空のボーイング747-100

これを受けて、マクドネル・ダグラス社(本節では、以下「ダグラス」とする)では1967年春に、アメリカ国内線向けの3発機と、国際線向けの4発機を開発することを発表した[5]。ダグラスではもともと4発大型旅客機の構想があったことから、同じ機体を基本として航続距離の短い3発機と航続距離の長い4発機を開発することを考えており[5]コックピットボーイング747と同様に2階部分にあり、胴体と主翼とエンジンは共通であった[5]。しかし、この4発機構想に対しては、既にボーイング747が登場していたこともあり、どの航空会社の反応も芳しくなかった。このため、最終的に4発機構想はなくなったが、ダグラス社では同じ胴体で中距離型と長距離型を並行して開発することにこだわり続けた[5]

1960年代の米航空会社と米航空機産業界の認識は、今後は超音速機 (SST) による大陸間と大陸横断路線が実現するのはほぼ間違いないというものであったため、すぐにも登場するSSTを補完する中距離路線用の機体が求められた。当初は双発機も考慮されたが、アメリカ国内には高地も存在しており、1発停止時の安全性を考えた3発機となった。また、当時混雑していたラガーディア空港の狭いゲートに乗り入れられるように翼幅が制限された。このような事情から、航空各社の要求に合わせて開発されたDC-10とトライスターが似た機体となったのは当然の成り行きであった[6]

ローンチ

ロッキード1967年9月にライバル機であるL-1011トライスターの開発体制が整ったと発表した[7]ことで、ダグラス側の基本設計の遅れが明らかになった。ロッキードに少しでも追いつくべく、無理を重ねて同年11月にDC-10の開発計画を発表したが、この時点ではまだ基本設計が完了しておらず、詳細仕様を明らかにすることは出来なかった[7]

その後、1968年2月19日にアメリカン航空からオプションを含めて50機を受注したが、これはトライスターよりも早かった[8]。しかし、すぐ後にトライスターの受注も進み、同年4月3日にはトライスターのローンチ(生産プログラム開始)が発表された[8]。この時点においても、DC-10の詳細設計はまだまとまっていなかったが、これ以上ローンチを遅らせるわけにいかないと考え[9]、同年4月25日にユナイテッド航空からオプションを含めて60機受注したのを機に、ローンチを発表することになった。なおマクドネル・ダグラスは、DC-10の販売を阻害しないために、DC-8の生産を1972年を持って中止すると発表した。

販売戦争から生産終了まで

DC-10の基本設計は、できるだけ新技術の導入を避け、既存の工法と制御システムだけでまとめられている。このため、ローンチこそ遅れたものの、その後カリフォルニア州ロングビーチの工場で行われた製造は順調で[10]1970年7月にはロールアウト、同年8月29日に初飛行を行なった。飛行テストも順調に進み、1971年7月29日には、ローンチカスタマーであるアメリカン航空とユナイテッド航空へ、最初のDC-10の引渡しが行なわれ[11]、その年のうちに就役した[注 4][6]

長距離路線を担うと期待されていたSSTは1971年に開発計画が中止され、1976年には欧州製のコンコルドが就航していたが、この頃には超音速旅客機への期待は薄れており、B-747が国際線での長距離大量輸送を担う機体シリーズとして再認識され、アメリカ国内線で成功しつつあったDC-10も長距離型の-30や-40が開発されることになった。

DC-10-10を国内線に導入したアメリカン航空ユナイテッド航空を皮切りに、-30や-40をルフトハンザ航空KLMオランダ航空ブリティッシュ・カレドニアン航空ヴァリグ・ブラジル航空などの世界中の大手航空会社が導入し、アジアでもシンガポール航空タイ国際航空マレーシア航空大韓航空などが導入したほか、日本では日本航空が-40型を、日本エアシステムミネベア航空が-30型を導入した。

なお本機と1972年に運航を開始したトライスターは、共にアメリカ国内の中距離路線向けに開発された機体であったため、ダンピングを含む販売競争が繰り広げられ、トライスターに至っては政界と全日本空輸商社を巻き込んだ贈収賄事件まで起き、関係者から逮捕者のみならず不審死者まで出た(ロッキード事件)。結局、この勝負は長距離型の開発に先に着手するとともに、貨物室ドアの欠陥の改修(後述)などを行ったこともありDC-10が受注を伸ばし、1981年にロッキードが旅客機部門から撤退し、トライスターの生産が中止されたことによってDC-10が勝利を収めた。

しかし1973年からの石油危機航空燃料の価格が上昇し世界的な不況も始まると、航空機業界は低燃費の機体を求めるようになった。1970年代末から1980年代にかけてヨーロッパエアバス社は、双発・ワイドボディで経済性の高いA300に続き、操縦士2名乗務用のシステムなどの新技術を採用したA310を投入するなど、急成長し始めた。

さらにボーイングも、DC-10に比べれば座席数は少ないものの、大西洋横断が可能な航続距離を持つ上、双発と2人乗務で経済性の高いボーイング767を導入した。技術的に旧式化した上に経済性でも劣ることとなったDC-10は、後継機のMD-11との食い合いを避けるために1989年に生産終了となった。DC-10の総生産機数は446機となった。

現在のオペレーター

2020年2月時点で、旅客型は全機退役し、貨物型のみが運用を続けている[12]

アメリカ合衆国の旗 フェデックス・エクスプレス - 33機(MD-10を含む)
アメリカ合衆国の旗 DC-10・エアタンカー英語版 - 4機
アメリカ合衆国の旗 オメガ航空英語版 - 1機
アメリカ合衆国の旗 オービス・インターナショナル - 1機
ボリビアの旗 TABカーゴ英語版 - 2機

機体

構造

主翼後縁のダブルスロッテッドフラップを下げて着陸進入するビーマン・バングラデシュ航空のDC-10

DC-10の胴体は丸くずんぐりとしており、ストレートダクト故の鋭い垂直尾翼と合わせてシャチのようにも見える。

従来工法による組み立てとなったため、胴体外板や動翼にホット・ボンディング(熱間接着)は一切使用されず、リベット締結となっている[13]。胴体自体は旅客機では一般的なセミモノコック構造であるが、キャビン(客室)の空間を広げるためにフレームの厚さを11.2センチメートルにまで薄くした[14]。なお、重量増加への対応を目的として、胴体下中央部にも主脚が設置されている[13]

客室窓の寸法は高さ41センチx幅28センチで、51センチ間隔で並んでいる[15]。客室扉は電動で上方に格納されるものが採用された[16][注 5]

主翼の幅はロッキード・トライスターとほぼ同じで、後退角も同じ35度となっているが、翼面積は11パーセントほどDC-10の方が大きい。主翼の高揚力装置は前縁にスラットを、後縁にダブルスロッテッドフラップを装備する[17]水平尾翼(スタビライザー)は昇降舵が後端に装備される旅客機では一般的な方式である。

第2エンジン

第2エンジン(フィンランド航空のDC-10-30)

同じ3発機であるライバル機のトライスターと比較して最も目立つ相違点は、後部に装着された第2エンジンの配置である。これは、高バイパス比ターボファンエンジンへの吸気を直線的に導くためのもので、それ自体はごく常識的な発想である。しかし、そのために吸気ダクト部分とエンジンを垂直尾翼で串刺しにしたような配置は、当時の旅客機における常識を打ち破るものであった[18]

反面、垂直尾翼に設置される方向舵の面積が不足し、二重ヒンジ構造とすることでこれを補うことになった。また、胴体より高い位置にエンジンが配置されることになり、整備には専用の足場を用意する必要が生じるなど、保守性の悪化を招いた[19]

なお、第2エンジンの装架方式は垂直尾翼後方から伸びるパイロンから吊り下げる方式となっており、主翼に設置された第1・第3エンジンと同じ装架方式となっているため、3基のエンジンは全て互換性を有している[5]

このエンジンレイアウトは、エンジンが第1・第3エンジンより上にある仕様故に、エンジンが全基無事なら第2エンジンの推力で第1・第3エンジンが引き起こす機首上げ状態を抑制している。そのため、この特性を利用して3つのエンジンの推力を上手くコントロールさえできれば、ユナイテッド航空232便不時着事故が示すように上下左右への機体コントロールが可能である。但し、理論上可能というだけであって、エンジンのみの飛行は当機でも難しいことに変わりはない。

操縦システム

日本航空のDC-10-40型機のコックピット ノースウエスト航空のDC-10-30型機のコックピット回り。操縦席の窓の1つ(一番左側の窓)が航空機関士用の操作パネルで塞がれている
日本航空のDC-10-40型機のコックピット
ノースウエスト航空のDC-10-30型機のコックピット回り。操縦席の窓の1つ(一番左側の窓)が航空機関士用の操作パネルで塞がれている

既存の技術を最大限に活用するという開発方針の結果、当時としては先進的なシステムが盛り込まれていたトライスターとは違い操縦システムには特に目新しいものはない。これはコックピットの装備品にも及び、DC-8DC-9と同じ大振りな部品が使用されることもあった[20]。これらの部品は、後継機のMD-11にも一部継承されることとなった[20]。その中で、フラップの下げ角度は段階的にではなく、1度刻みに設定できる「Dial a Flap」システムが採用されていた。これは、離陸時には10度から25度まで、着陸時には35度から50度までをフレキシブルに設定できる仕組みで、当時としては先進的であった。

計器着陸装置 (ILS) はカテゴリーII (CAT II) に対応している[21]

なお、DC-10のコックピットは、開発中に座席を増加させるべく設計変更が行なわれ、開発当初と比較すると前後方向の余裕がなくなった[20]。この影響で、操縦席位置の前後方向の調節量に制約が生じたほか、航空機関士用の操作パネルが操縦席の窓(ウインドシールド)のうち1枚を塞ぐ状態になっている[20]

客室

コンチネンタル航空のDC-10客室(ファーストクラス)

客室(キャビン)は幅5.72メートル、高さ2.41メートル、長さ41.45メートルとなっている。登場当時の標準的な座席配置は2列-5列-2列の配置で、荷物棚(オーバーヘッド・ストウェッジ)は窓側座席の上にしかない[15]。中央列上にもストウェッジを設けた航空会社もある[15]

ギャレーはキャビン設置と床下設置が選択可能であるが、床下ギャレーは単に床下に移動しただけでドアも窓もない[15]。このため、食材の積み下ろしにはキャビンを通す必要がある[15]

主要目

  • 乗員 : パイロット2名、航空機関士1名
  • 旅客数 : 250 - 380 名
  • 全長 : 55.5 m
  • 全幅 : 50.4 m
  • 全高 : 17.70 m
  • 翼面積 : 367.7 m2
  • 重量 : 121,198 kg
  • 最大離陸重量 : 263,085 kg
  • エンジン : GECF6-50A ターボファンエンジン 3基(1基の推力:218 kN)
  • 巡航速度 : 982 km/h
  • 航続距離 : 12,055 km
  • 巡航高度 : 12,000 m (39,400 ft)

基本型・派生型

基本となった-10型から航続距離を延長し、センターメインギアを追加した-30型や-40型、操縦システムを後継のMD-11と同じものに近代化改修したMD-10が作られた。また、旅客型・貨物型の他に、軍用機として空中給油機KC-10がある。

DC-10-10

フィンランド航空のDC-10 ムーミンカラー
ユナイテッド航空のDC-10-30型機
日本航空のDC-10-40D型機
アエロメヒコのDC-10-15型機
F-16空中給油を行うKC-10 エクステンダー。DC-10-30型機がベース
スイスエア(現スイス インターナショナル エアラインズ)の要望で-30の航続距離をさらに伸ばした「ER型」も生産されが、フィンランド航空スイスエア仕様機よりもさらに航続距離が長いタイプを要望。バルクカーゴエリアにより大型の燃料タンクを搭載し、エンジンを推力向上型のCF6-50C2Bへ換装。後に同型仕様の-30ERをカナディアン航空(現エアカナダ)やタイ国際航空日本エアシステムが導入して長距離路線に導入した。
なお、フィンランド航空はこの仕様のDC-10-30ERで、欧州 - 極東アジアの11,000km(ヘルシンキ-東京)を、
DC-10-30の貨物型。
DC-10-40の短距離仕様であり、世界でも日本航空のみが保有した。
フェデックスのMD-10
マクダネル・ダグラスは後にDC-10の後継型機種として、DC-10の大幅改良モデルであるMD-11を開発、製造するが、このMD-11で採用された操縦士2名乗務方式(2メンクルーシステム)を旧型化したDC-10に移植してリニューアルし、ハイテク化することを、数多くのDC-10とMD-11を運航するフェデックスがボーイング(1997年にマクダネル・ダグラスを吸収合併した)へ提案、「ボーイングMD-10」として共同開発を行なう。
改造の対象になったのはフェデックスの保有するDC-10-10と-30で、操縦システムをMD-11と同様のものに改造(一部のシステムは

1981年から生産が始まった、軍用空中給油機アメリカ空軍KC-135の老朽化と機体数不足から発注し、DC-10-30をベースとして制作された。

計画のみ・開発中止された派生型

DC-10-50

ブリティッシュ・エアウェイズ向けに、ロールスロイスRB211-524エンジンを搭載したDC-10-50が計画されていた。ブリティッシュ・エアウェイズがロッキードL-1011-500を発注したため、この計画は放棄された。[22]

DC-10 Twin

エアバスA300に対抗するため、胴体を短縮してエンジンを双発としたDC-10 Twinの製造が計画されていた。[23]

航空事故

死者数の多かった航空事故

  • トルコ航空981便墜落事故
    1974年3月3日 死者 346名
    (テネリフェの悲劇日航ジャンボ機墜落事故ニューデリー空中衝突事故に次いで4番目に多い死者数)
  • アメリカン航空191便墜落事故
    1979年5月25日 死者 273名
    (アメリカでテロを除く最悪の航空事故である。)
  • DC-10は、初期には機体の設計ミスによる事故が多発し、一方後期には整備や運航の不備による事故が発生した。またエンジン1基が尾部に位置していることから、エンジントラブル等でタービンブレードが飛散した場合、尾部に集中している油圧配管の破断に結びつくという問題もありユナイテッド航空232便不時着事故の原因となった。

    ユナイテッド航空のDC-10

    1974年トルコ航空DC-10パリ墜落事故では、貨物室のドアが完全にはロックされていない状態で離陸したために、上昇に伴い与圧された機内の空気がそのドアを吹き飛ばし、操縦不能に陥り高速で地上に激突した。設計上の不備から貨物室のドアが半ドアになりやすく、しかもそのような状態でも電気回路が完全に閉まっていると誤表示される欠陥があった。この欠陥は開発段階でダグラス社内の与圧試験で発覚していたにもかかわらず、重要視されずにいた。

    実際、この事故の2年前1972年6月12日にはデトロイト国際空港を離陸して上昇中だったアメリカン航空のDC-10の貨物室のドアが突然吹き飛んだために、客室の床が陥没し、床に施設されていた油圧系統が損傷し、操縦困難になったというインシデントアメリカン航空96便貨物ドア破損事故)があった。この時は機長の操縦技術で何とか緊急着陸に成功していたが、そのインシデントの後もダグラスは小手先の改善に終始し、根本的な欠陥はそのまま無視していた。しかも、事故機は書類上は改善済としていたにもかかわらず、実際には未改修であったことが判明し、その係争中に前述の与圧試験結果も発覚した。更に、96便の事故の後、機体の販売数に影響を及ぼす事を避けるため、貨物ドアの改修に関する耐空性改善通報(AD)を命令しないようFAA長官ジョン・シャファーとダグラス社航空機部門総裁ジャクソン・マクゴーウェンの間で紳士協定が結ばれていた事が発覚した。これらの事実発覚により、ダグラス社は安全性よりも営業上の利益優先の体質だとして強く批判された。なお、トルコ航空の事故後、FAAは貨物ドアの改修を命じる耐空性改善通報を発行し、全てのDC-10の貨物ドアが改修された。[24]

    1979年5月25日にはシカゴオヘア国際空港ロサンゼルス行きのアメリカン航空191便が離陸した直後に墜落する事故を起こした。墜落した機体は、マクドネル・ダグラス社の予想もしない仕方で整備が行なわれていた。正しいオーバーホール手順では、エンジンを外してからパイロンを取り外さなければならない。だがアメリカン航空の整備士たちは、効率向上を狙ってフォークリフトを使ってパイロンにエンジンが付いたまま外したのでパイロンに亀裂が入った。この損傷のため、飛行中に左翼の第1エンジンがパイロンもろとも脱落し、エンジンから供給されていた油圧が抜けてしまった。そのため、翼前縁の高揚力装置が左側だけ格納されてしまい左主翼だけが失速、高度600フィートから左に急速に沈下し、回復不能の姿勢に陥り、離陸から31秒後に墜落し、死者273人を出す大惨事となった(アメリカン航空191便墜落事故)。

    事故直後には原因が整備不良とはわからず、機体欠陥ではないかと推測されたため(前述した貨物室ドアの欠陥という「前科」があったことも影響している)、アメリカ連邦航空局はDC-10の耐空証明自動車車検に相当)の効力を一時停止したため、他の国の航空当局も追随し全世界のDC-10が運航禁止になる影響が生じた。7月11日に解除されたが、この事故はDC-10が商業的に行き詰まる契機となり、DC-10のストレッチタイプであるDC-10-50の開発も中止された。この事故を受けてFAAは1979年11月、DC-10の不適切な整備手順の使用に対し、アメリカン航空に50万ドル、コンチネンタル航空に10万ドルの罰金の支払いを命じた。[25]また、この事故を受けて設置された米国科学アカデミーの安全委員団は、「政府がアメリカ製の旅客機の安全性を証明する方法に重大な欠陥がある」と1980年6月発行の調査報告書で結論付けた。約40年後の2019年に発生したボーイング737 MAXにおける飛行トラブルの調査においても、同様の問題点が指摘されている。[26]

    また整備不良のDC-10は部品の脱落によりコンコルド墜落事故の原因を作った

    先述の通り、同機は運用開始初期こそ機体の信頼性を損なう事故が多発したものの、貨物ドアを始めとする欠陥の改修および運用の長期化による総飛行時間の増大により事故発生率は改善されており、2008年のボーイング社の調査によれば同機の事故発生率は同世代の旅客機とほぼ変わらないとされ[27]、また運用期間全体としての事故率は低い、安全な機体であるとする文献も存在する。[28]

日本のDC-10