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90. 航空宇宙の製造と保守

章の編集者: バック・キャメロン


目次

表と図

航空宇宙産業
バック・キャメロン

機体製造における安全性と人間工学
ダグラス・F・ブリッグス

輸送用落下防止カテゴリ 航空機の製造と整備
ロバート・W・ハイツ

航空機エンジン製造
ジョン・B・フェルドマン

コントロールと健康への影響
ドニ・ブルシエ

環境と公衆衛生の問題
スティーブメイソン

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 航空機および航空宇宙産業の危険
2. 技術開発要件
3. 毒性学的考察
4. 航空宇宙における化学物質の危険性
5. 米国NESHAPの概要
6. 典型的な化学的危険
7. 典型的な排出制御慣行

フィギュア

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水曜日、2月23 2011 16:13

航空宇宙産業

一般的なプロファイル

沿革と今後の動向

ウィルバー ライトとオービル ライトが 1903 年に初飛行に成功したとき、航空機の製造は実験者や冒険家の小さな工場で行われていた技術でした。 第一次世界大戦中に軍用機が行った小さいながらも劇的な貢献は、製造をワークショップから大量生産に移行するのに役立ちました。 第 600 世代の航空機は、戦後の通信事業者が、特に郵便や速達貨物の運送業者として、商業分野に参入するのに役立ちました。 しかし、旅客機は与圧されておらず、暖房も不十分で、悪天候の上空を飛行することはできませんでした。 これらの欠点にもかかわらず、旅客旅行は 1936 年から 1941 年にかけて 1950% 増加しましたが、それでも経験した人は比較的少数でした。 第二次世界大戦中の航空技術の劇的な進歩とそれに伴う空軍力の使用は、米国、英国、およびソビエト連邦での戦争を生き延びた航空機製造能力の爆発的な成長を促進しました. 第二次世界大戦以来、戦術ミサイル、戦略ミサイル、偵察衛星、航法衛星、有人航空機は、かつてないほどの軍事的重要性を帯びてきました。 衛星通信、地理監視、気象追跡技術は、商業的に重要性を増しています。 1993 年代後半にターボジェットを搭載した民間航空機が導入されたことで、空の旅がより速く快適になり、商用空の旅が劇的に成長し始めました。 1.25 年までに、世界中で年間 2013 兆 XNUMX 億マイル以上の乗客が飛行しました。 この数字は、XNUMX 年までにほぼ XNUMX 倍になると予測されています。

雇用形態

航空宇宙産業の雇用は非常に周期的です。 欧州連合、北米、および日本における航空宇宙の直接雇用は、1,770,000 年の 1989 でピークに達した後、1,300,000 年には 1995 に減少し、米国と英国で多くの雇用が失われました。 独立国家連合の大規模な航空宇宙産業は、ソビエト連邦の崩壊後、大幅に混乱しました。 小さいながらも急速に成長している製造能力は、インドと中国にあります。 大陸間および宇宙ミサイルと長距離爆撃機の製造は、主に米国と旧ソビエト連邦に限定されており、フランスは商業的な宇宙発射能力を開発しています. 短距離戦略ミサイル、戦術ミサイルと爆撃機、商用ロケット、戦闘機は、より広く製造されています。 大型の民間航空機 (100 席以上の座席数を持つもの) は、米国およびヨーロッパに拠点を置くメーカーによって、または協力して製造されています。 リージョナル航空機 (座席数 100 未満) とビジネス ジェットの製造は、より分散しています。 主に米国を拠点とする民間パイロット向けの航空機の製造は、18,000 年の約 1978 機から 1,000 年には 1992 機未満に減少し、その後回復しました。

雇用は、軍用機、民間航空機、ミサイル、宇宙船、および関連機器の製造にほぼ均等に分割されています。 個々の企業内では、エンジニアリング、製造、および管理職がそれぞれ、雇用人口の約 80 分の XNUMX を占めています。 男性は、航空宇宙工学および製造労働力の約 XNUMX% を占めており、高度に熟練した職人、エンジニア、および製造管理者の圧倒的多数が男性です。

業界区分

政府と民間の顧客のニーズと慣行が著しく異なるため、通常、航空宇宙メーカーは防衛企業と商業企業、または大企業の一部門に分割されます。 機体、エンジン (パワープラントとも呼ばれる)、およびアビオニクス (電子ナビゲーション、通信、および飛行制御機器) は、通常、別々のメーカーから供給されます。 エンジンとアビオニクスはそれぞれ、旅客機の最終コストの XNUMX 分の XNUMX を占める可能性があります。 航空宇宙の製造には、膨大な数のコンポーネントの設計、製造、組み立て、検査、テストが必要です。 製造業者は、ニーズを満たすために、相互に接続された一連の下請け業者と外部および内部のコンポーネントのサプライヤーを形成してきました。 経済、技術、マーケティング、および政治的な要求により、航空機の部品およびサブアセンブリの製造のグローバル化が進んでいます。

製造材料、設備およびプロセス

材料

機体は、もともと木と布でできていましたが、金属の構造部品に進化しました。 アルミニウム合金は、その強度と軽量さから広く使用されています。 ベリリウム、チタン、マグネシウムの合金も、特に高性能航空機で使用されています。 高度な複合材料 (プラスチック マトリックスに埋め込まれた繊維の配列) は、金属コンポーネントの強力で耐久性のある代替品のファミリーです。 複合材料は、現在使用されている金属と同等またはそれ以上の強度、軽量、優れた耐熱性を提供し、軍用機では機体のレーダー プロファイルを大幅に縮小するという追加の利点があります。 エポキシ樹脂系は、航空宇宙で最も一般的に使用される複合材料であり、使用される材料の約 65% を占めています。 ポリイミド樹脂システムは、高温耐性が必要な場合に使用されます。 使用される他の樹脂系には、フェノール樹脂、ポリエステル、およびシリコーンが含まれます。 脂肪族アミンは、硬化剤としてよく使用されます。 支持繊維には、グラファイト、ケブラー、ガラス繊維が含まれます。 安定剤、触媒、促進剤、酸化防止剤、および可塑剤は、望ましい一貫性を生み出すための付属品として機能します。 追加の樹脂系には、飽和および不飽和ポリエステル、ポリウレタン、およびビニル、アクリル、尿素、およびフッ素含有ポリマーが含まれます。

プライマー、ラッカー、エナメル塗料は、脆弱な表面を極端な温度や腐食状態から保護します。 最も一般的なプライマー塗料は、クロム酸亜鉛と拡張顔料で着色された合成樹脂で構成されています。 速乾性があり、トップ コートの密着性を高め、アルミニウム、スチール、およびそれらの合金の腐食を防ぎます。 エナメルとラッカーは、外装の保護コーティングと仕上げとして、および色の目的で下塗りされた表面に適用されます。 航空機用エナメルは、乾性油、天然および合成樹脂、顔料、および適切な溶剤でできています。 用途に応じて、ラッカーには樹脂、可塑剤、セルロースエステル、クロム酸亜鉛、顔料、増量剤、および適切な溶剤が含まれる場合があります。 ゴム混合物は、塗料、燃料電池のライニング材料、潤滑剤と防腐剤、エンジンの取り付け、防護服、ホース、ガスケット、およびシールで一般的に使用されています。 天然および合成油は、エンジン、油圧システム、および工作機械の冷却、潤滑、および摩擦の低減に使用されます。 航空ガソリンとジェット燃料は、石油ベースの炭化水素に由来します。 高エネルギーの液体および固体燃料は、宇宙飛行用途があり、本質的に危険な物理的および化学的特性を持つ物質を含んでいます。 このような物質には、液体酸素、ヒドラジン、過酸化物、およびフッ素が含まれます。

最終的な機体の一部にならない多くの材料が製造プロセスで使用されます。 製造業者は、使用を承認された数万の個々の製品を持っている可能性がありますが、常に使用されている製品ははるかに少なくなります. メチルエチルケトンやフレオンなどの環境に有害な変種は、より環境に優しい溶剤に置き換えられており、大量かつ多様な溶剤が使用されています。 工具にはクロムとニッケルを含む鋼合金が使用され、切削工具にはコバルトと炭化タングステンを含む超硬合金ビットが使用されます。 以前は金属成形プロセスで使用されていた鉛は、現在ではほとんど使用されておらず、カークサイトに置き換えられています。

航空宇宙産業では、合計で 5,000 を超える化学物質および化合物の混合物が使用されており、そのほとんどは複数のサプライヤーから提供されており、多くの化合物には XNUMX ~ XNUMX の成分が含まれています。 一部の製品の正確な構成は専有または企業秘密であり、この異質なグループの複雑さを増しています。

設備と製造工程

機体の製造は通常、大規模な統合工場で行われます。 新しいプラントには、多くの場合、制御された補給空気を備えた大量の排気換気システムがあります。 特定の機能のために局所排気システムを追加することができます。 ケミカルミリングと大型コンポーネントの塗装は、蒸気やミストが一時的に漏れる密閉された自動化されたランクまたはブースで日常的に行われています。 古い製造施設では、環境ハザードの制御がはるかに不十分になる可能性があります。

高度な訓練を受けたエンジニアの大規模な幹部が、航空機や宇宙船の構造特性を開発および改良します。 追加のエンジニアは、コンポーネント材料の強度と耐久性を特徴付け、効果的な製造プロセスを開発します。 以前はエンジニア、製図者、および技術者が行っていた計算および製図作業の多くが、コンピューターに引き継がれています。 統合されたコンピューター システムを使用して、紙の図面や構造のモックアップの助けを借りずに航空機を設計できるようになりました。

ものづくりは加工から始まります。つまり、素材から部品を作ることです。 製作には、工具と治具の製作、板金加工、機械加工、プラスチックと複合加工、およびサポート活動が含まれます。 ツールは、金属または複合部品を構築するためのテンプレートおよび作業面として構築されます。 ジグは、切断、穴あけ、および組み立てをガイドします。 胴体のサブセクション、ドア パネル、翼と尾翼の外板 (外面) は、通常、精密に成形、切断、化学処理されたアルミニウム シートから形成されます。 機械の操作は、多くの場合コンピュータ制御されています。 レールに取り付けられた巨大なミルは、単一のアルミニウム鍛造品から翼桁を機械加工します。 小さな部品は、ミル、旋盤、グラインダーで正確に切断され、成形されます。 ダクトは、板金または複合材から形成されます。 フローリングを含む内装部品は、典型的には、ハニカム内部を覆う薄いが剛性の外層の複合材またはラミネートから形成されます。 複合材料は手作業または機械で積層され (慎重に配置され成形された重なり合う層に入れられ)、オーブンまたはオートクレーブで硬化されます。

組み立ては、構成部品をサブアセンブリに組み立てることから始まります。 主要なサブアセンブリには、翼、スタビライザー、胴体セクション、着陸装置、ドア、および内装部品が含まれます。 主翼の組み立ては特に骨の折れる作業で、多数の穴を外板に正確にドリルで開け、皿穴をあける必要があり、後でリベットを打ち込みます。 完成した翼は、漏れのない燃料コンパートメントを確保するために内側から洗浄され、密閉されています。 最終組み立ては巨大な組み立てホールで行われ、その中には世界最大の製造棟もあります。 組立ラインは、所定の機能が実行される間、機体が数日から1週間以上留まるいくつかの連続位置を含む。 各位置で多数の組み立て作業が同時に行われるため、化学物質への交差暴露の可能性が生じます。 部品とサブアセンブリは、台車、特注のキャリア、天井クレーンで適切な位置に移動されます。 機体は、着陸装置と前脚が取り付けられるまで天井クレーンで位置間を移動します。 後続の移動は牽引によって行われます。

最終組立中、胴体セクションは支持構造の周りで一緒にリベットで留められます。 フロアビームとストリンガーが取り付けられ、内部は防食コンパウンドでコーティングされています。 前部と後部の胴体セクションは、主翼と主翼スタブ (主燃料タンクおよび航空機の構造的中心として機能する箱状の構造) に結合されます。 胴体内部はガラス繊維断熱材のブランケットで覆われ、電気配線とエアダクトが取り付けられ、内部表面は装飾パネルで覆われています。 次に、一般的に統合されたパッセンジャーライトと緊急酸素供給を備えた収納ビンが設置されます。 組み立て済みの座席、ギャレー、洗面所は手で動かし、フロア トラックに固定することで、航空会社のニーズに合わせて客室を迅速に再構成できます。 動力装置と着陸装置と前脚が取り付けられ、アビオニクス コンポーネントが取り付けられます。 完成した航空機を別の換気の良い塗装ハンガーに牽引する前に、すべてのコンポーネントの機能を徹底的にテストします。そこで、保護プライマー コート (通常は亜鉛クロメート ベース) が適用され、続いてウレタンまたはエポキシの装飾的なトップ コートが適用されます。ペイント。 納入前に、航空機は一連の厳格な地上および飛行試験を受けます。

実際のエンジニアリングおよび製造プロセスに従事する労働者に加えて、多くの従業員が作業の計画、追跡、検査、部品およびツールの移動の迅速化に従事しています。 職人は電動工具をメンテナンスし、刃物を作り直します。 建物のメンテナンス、清掃サービス、地上車両の操作には、大勢のスタッフが必要です。

 

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安全管理

機体製造業界の安全管理システムは、従来の製造環境における安全管理の進化プロセスを反映しています。 安全衛生プログラムは高度に構造化されたものになる傾向があり、会社の幹部が安全衛生プログラムを指揮し、階層構造は従来の指揮統制管理システムを反映していました。 大規模な航空機および航空宇宙企業には、安全衛生の専門家 (産業衛生士、健康物理学者、安全エンジニア、看護師、医師、および技術者) のスタッフがおり、ライン管理者と協力して、製造プロセス内で見つかったさまざまな安全リスクに対処しています。 操業監督者がリスクの日常管理を担当し、安全と健康の専門家の中核グループによってサポートされるライン制御安全プログラムへのこのアプローチは、業界の設立以来の主要なモデルでした。 米国で 1970 年代初頭に詳細な規制が導入されたことで、プログラムの開発だけでなく、実施と評価においても、安全と健康の専門家に大きく依存するようになりました。 この変化は、容易に理解されず、製造プロセスに変換されなかった標準の技術的性質の結果でした。 その結果、安全管理システムの多くは、怪我や病気の予防ではなく、コンプライアンスに基づくシステムに変更されました。 以前に統合されたライン制御の安全管理プログラムは、規制の複雑さが安全プログラムのあらゆる面で中核となる安全と健康の専門家への依存度を高め、責任と説明責任の一部をライン管理から奪ったため、その有効性の一部を失いました。

世界中で総合的な品質管理がますます重要視されているため、製造現場に再び重点が置かれています。 機体メーカーは、信頼性の高い製造プロセスの不可欠な要素として安全性を組み込むプログラムに移行しています。 コンプライアンスは二次的な役割を果たします。信頼できるプロセスに焦点を当てる一方で、けが/病気の防止が主な目的であり、信頼できるプロセスを確立することで規制またはその意図が満たされると考えられているためです。 業界全体として、現在、いくつかの伝統的なプログラム、手順/工学ベースのプログラム、および行動ベースのプログラムの新たなアプリケーションがあります。 特定のモデルに関係なく、怪我/病気の予防で最大の成功を収めたモデルには、1 つの重要な要素が必要です。(2) 経営陣と従業員の両方による目に見えるコミットメント、(3) 怪我/病気の予防における優れたパフォーマンスに対する明確な期待、および ( XNUMX) エンドポイントの測定値 (怪我/病気のデータなど) とプロセスの指標 (安全行動の割合など) または他の重要な組織の目標と同等の重みを持つその他の積極的な予防活動の両方に基づく、説明責任と報酬のシステム。 上記のシステムはすべて、プロセス設計とプロセス改善の取り組みの両方に従業員が幅広く関与する、リーダーシップ主導の積極的な安全文化につながっています。

物理的な安全

機体製造業界では、製造される製品の物理的なサイズと複雑さ、および使用される製造および組み立てプロセスの多様で変化する配列が主な理由で、かなりの数の潜在的に深刻な危険に遭遇する可能性があります。 これらの危険に不注意または不適切にさらされると、即座に重傷を負う可能性があります。

表 1. 航空機および航空宇宙産業の安全上の問題.

ハザードの種類 一般的な例 考えられる影響
物理的な
落下物 リベットガン、バッキングバー、ファスナー、ハンドツール 打撲、頭部外傷
移動装置 トラック、トラクター、自転車、フォークリフト、クレーン 打撲、骨折、裂傷
危険な高さ はしご、足場、エアロスタンド、組立治具 複数重傷、死亡
鋭利なもの ナイフ、ドリルビット、ルーター、鋸刃 裂傷、刺し傷
移動機械 旋盤、パンチプレス、フライス盤、金属鋏 切断、剥離、挫傷
空中の破片 ドリル、サンディング、ソーイング、リーミング、研削 眼球異物、角膜擦過傷
加熱された材料 熱処理金属、溶接面、煮沸リンス やけど、ケロイド形成、色素沈着の変化
溶銑、ドロス、スラグ 溶接、火炎切断、鋳造作業 深刻な皮膚、目、耳の火傷
電気設備 手工具、コード、ポータブルライト、ジャンクションボックス 打撲、挫傷、火傷、死亡
加圧流体 油圧システム、エアレスグリース、スプレーガン 目の怪我、深刻な皮下の傷
気圧の変化 航空機の圧力試験、オートクレーブ、試験室 耳、副鼻腔、肺の損傷、屈曲
極端な温度 溶銑加工、鋳造、冷間銑加工作業 熱中症、凍傷
大きな音 リベット打ち、エンジン試験、高速穴あけ、ドロップハンマー 一時的または永久的な難聴
電離放射線 工業用放射線撮影、加速器、放射線研究 不妊症、ガン、放射線病、死亡
非電離放射線 溶接、レーザー、レーダー、電子レンジ、研究作業 角膜やけど、白内障、網膜やけど、がん
歩行/作業面 こぼれた潤滑剤、乱れた工具、ホース、コード 打撲、裂傷、挫傷、骨折
人間工学的
限られたスペースでの作業 航空機燃料電池、翼 酸素欠乏、閉じ込め、昏睡、不安
激しい運動 持ち上げ、運搬、タブスキッド、ハンドツール、ワイヤーショップ 過度の疲労、筋骨格損傷、手根管症候群
振動 リベット、サンディング 筋骨格損傷、手根管症候群
ヒューマン/マシン インターフェース ツーリング、ぎこちない姿勢の組み立て 筋骨格系の損傷
反復運動 データ入力、エンジニアリング設計作業、プラスチックレイアップ 手根管症候群、筋骨格系損傷

 Dunphy and George 1983 からの適応.

リベットバッキングバーの落下やその他の落下物により、即時の直接的な外傷が発生する可能性があります。 不規則な、滑りやすい、または散らかった作業面でのつまずき。 天井クレーンのキャットウォーク、はしご、エアロスタンド、および主要な組み立てジグからの落下。 接地されていない電気機器、加熱された金属物、濃縮された化学溶液に触れる。 ナイフ、ドリル ビット、ルーター ブレードとの接触。 フライス盤、旋盤、パンチプレスでの髪の毛、手、衣服の絡まりや挟み込み。 穴あけ、研削、溶接による切りくず、粒子、スラグの飛散。 製造過程での機体の部品や部品への衝突による打撲傷や切り傷。

業界の安全プロセスが成熟するにつれて、物理的な安全上の危険に関連する怪我の頻度と重症度は減少しました。 人間工学に関連するリスクに関連する怪我や病気は、すべての製造業およびサービス業に共通する懸念の高まりを反映しています。

エルゴノミクス

機体メーカーは、製品の重要なシステムを開発する際に人的要因を使用してきた長い歴史があります。 パイロットのフライト デッキは、製品設計の歴史の中で最も広く研究された分野の XNUMX つであり、ヒューマン ファクター エンジニアが飛行の安全性を最適化するために取り組んできました。 今日、怪我/病気の予防に関連する人間工学の急速に成長している分野は、人的要因で行われた元の作業の延長です. この業界には、激しい運動、ぎこちない姿勢、反復性、機械的接触応力、および振動を伴うプロセスがあります。 これらの暴露は、翼の内部や燃料電池などの限られた領域での作業によって悪化する可能性があります。 これらの懸念に対処するために、業界は製品とプロセスの設計にエルゴノミストを使用しています。また、「参加型エルゴノミクス」では、製造従業員、監督、ツール、および施設設計者の部門横断的なチームが協力して、プロセスにおける人間工学的リスクを軽減しています。

機体業界で重要な人間工学上の懸念事項のいくつかはワイヤー ショップです。ワイヤー ショップでは、皮むきや圧着に多くのハンド ツールが必要であり、強力なグリップ力が必要です。 ほとんどの場合、重い場合はバランサーで吊り下げられる空気圧ツールに置き換えられています。 男性と女性に対応する高さ調節可能なワークステーションは、座ったり立ったりするオプションを提供します。 作業はセルに編成されており、各ワーカーは特定の筋肉群の疲労を軽減するためにさまざまなタスクを実行します。 ウイングラインでは、別の重要な領域である工具、部品、または労働者のパディングが、限られた領域での機械的接触ストレスを軽減するために必要です。 また、ウイングラインでは、脚立の代わりに高さ調節可能な作業プラットフォームを利用して、落下を最小限に抑え、作業員がドリルやリベットを打ち込む際に中立の姿勢を保てるようにしています。 リベッターは、振動と激しい運動の両方のリスクがあるため、依然として大きな課題となっています。 これに対処するために、低反動リベッターと電磁リベッティングが導入されていますが、製品の性能基準の一部と、製造プロセスのいくつかの側面におけるこれらの技術の実際的な制限の両方のために、それらは普遍的な解決策ではありません.

重量と性能の両方を考慮して複合材料を導入したことで、複合材料を手作業でレイアップすると、材料の成形、切断、加工に手を多用するため、潜在的な人間工学上のリスクも生じました。 リスクを軽減するために、さまざまなグリップサイズのツールといくつかの自動化されたプロセスが導入されています。 また、調整可能なツーリングを使用して、ワークをニュートラルな姿勢位置に配置しています。 組み立てプロセスは、参加型の人間工学プロセスによってしばしば対処される厄介な姿勢と手作業の課題を数多くもたらします。 リスクの軽減は、可能であれば機械式リフト装置の使用を増やし、作業の順序を変更し、人間工学的なリスクに対処するだけでなく、生産性と製品の品質を向上させる他のプロセスの改善を確立することによって達成されます。

 

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輸送カテゴリの航空機は、民間の航空会社/航空貨物業界で乗客と貨物を輸送するために使用されます。 製造と保守の両方のプロセスには、航空機自体全体のコンポーネントを取り外し、製造、変更、および/または取り付ける操作が含まれます。 これらの航空機のサイズはさまざまですが、一部の航空機 (ボーイング 747、エアバス A340 など) は、世界最大の航空機の XNUMX つです。 航空機のサイズが原因で、特定の操作では、人員が床または地面より上に上がった状態で作業する必要があります。

航空輸送業界全体で、航空機の製造と保守作業の両方で、多くの潜在的な転倒状況があります。 それぞれの状況は独特であり、保護のために異なる解決策が必要になる場合がありますが、落下保護の好ましい方法は次のとおりです。 予防 ハザードの特定と制御のための積極的な計画に失敗します。

効果的な転倒保護には、ハザードの特定と制御のあらゆる側面に対処する組織的なコミットメントが含まれます。 各オペレーターは、特定の落下暴露に対する運用を継続的に評価し、運用中の各暴露に対処するのに十分な包括的な保護計画を作成する必要があります。 

転倒の危険

 個人が昇格したときはいつでも、より低いレベルに落ちる可能性があります。 高所からの落下は、重傷や死亡事故につながることがよくあります。 このため、企業が業務全体を通じて転倒の危険に対処するのを支援するための規制、基準、および方針が策定されています。

落下の危険性は、次のレベルから数フィート上にある高所から個人が作業している状況で構成されます。 これらの暴露に対する操作の評価には、個人が高所作業面に暴露される可能性のあるすべての領域または作業を特定することが含まれます。 良い情報源は、怪我や病気の記録 (労働統計、保険記録、安全記録、医療記録など) です。 ただし、歴史的な出来事よりも先を見ることが重要です。 各作業エリアまたはプロセスを評価して、プロセスまたはタスクが、次に低い表面から数フィート高い表面またはエリアから個人が作業する必要がある場合があるかどうかを判断する必要があります。

 転倒状況分類

 これらの航空機のいずれかで実行される事実上すべての製造または保守作業は、航空機のサイズのために、人員を落下の危険にさらす可能性があります。 これらの航空機は非常に大きいため、航空機全体のほぼすべての領域が地上数フィートです。 これは、人員が落下の危険にさらされる可能性がある多くの特定の状況を提供しますが、すべての状況は次のいずれかに分類できます。 プラットフォームから作業する or 航空機の表面からの作業. これら XNUMX つのカテゴリー間の区分は、エクスポージャー自体への対処に関係する要因に由来します。

プラットフォームからの作業カテゴリには、プラットフォームまたはスタンドを使用して航空機にアクセスする人員が含まれます。 これには、特に航空機へのアクセスに使用される、航空機以外の表面から実行される作業が含まれます。 航空機のドッキング システム、翼のプラットフォーム、エンジン スタンド、リフト トラックなどから実行されるタスクは、すべてこのカテゴリに含まれます。 このカテゴリの表面からの潜在的な落下暴露は、従来の落下保護システムまたは現在存在するさまざまなガイドラインで対処できます。

航空機の表面からの作業カテゴリには、航空機の表面自体をアクセス用のプラットフォームとして使用する人員が含まれます。 これには、翼、水平尾翼、胴体、エンジン、エンジン パイロンなど、実際の航空機の表面から実行されるすべての作業が含まれます。 このカテゴリの表面からの潜在的な落下暴露は、特定のメンテナンス作業に応じて非常に多様であり、保護のために従来とは異なるアプローチが必要になる場合があります。

これら XNUMX つのカテゴリを区別する理由は、保護対策を実施しようとすると明らかになります。 保護対策とは、落下するたびに露出を排除または制御するために講じられる手順です。 落下の危険を制御する方法は、工学的制御、個人用保護具 (PPE)、または手順制御である場合があります。

 エンジニアリングコントロール

 工学的管理とは、次のもので構成される対策です。 施設の変更 個人の被ばくを最小限に抑える方法で。 エンジニアリング コントロールの例としては、手すり、壁、または同様の領域の再構築があります。 工学的制御は、人員を落下暴露から保護するための好ましい方法です。

エンジニアリング制御は、製造と保守の両方でプラットフォームに採用される最も一般的な手段です。 それらは通常、標準的な手すりで構成されています。 ただし、プラットフォームのすべての開いた側面にあるバリアは、人員を落下から効果的に保護します。 通常のように、プラットフォームが航空機のすぐ隣に配置されている場合、航空機自体によって保護が提供されるため、航空機の隣の側面にはレールは必要ありません。 管理対象の露出は、プラットフォームと航空機の間のギャップに限定されます。

航空機に設計された工学的制御は重量を増加させ、飛行中の航空機の効率を低下させるため、工学的制御は通常、航空機の表面からのメンテナンスには見られません。 航空機の表面の周囲を保護するように設計されている場合、制御自体が非効率的であることがわかります。航空機のタイプ、領域、および場所に固有のものである必要があり、航空機に損傷を与えることなく配置する必要があるためです。

図 1 は、航空機の翼用のポータブル レール システムを示しています。 エンジニアリング制御は、航空機の表面からの製造プロセス中に広く使用されています。 航空機の表面が常に同じ位置にある同じ場所でプロセスが発生するため、製造中に効果的であり、その場所と位置に合わせてコントロールをカスタマイズできます。

工学的制御のための手すりの代わりに、プラットフォームまたは航空機の表面の周りに配置されたネットを使用して、落下した人を捕まえます。 これらは誰かの落下を止めるのに効果的ですが、ネット自体との衝突中に個人が怪我をする可能性があるため、好まれません. これらのシステムでは、ネットに落ちた人員の救助/回収のための正式な手順も必要です。

図 1. ボーイング 747 ポータブル レール システム。 両面ガードレール システムが機体の側面に取り付けられ、翼上のドアと翼の屋根領域での作業中に落下保護を提供します。

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ボーイング社提供

個人用保護具

落下時の PPE は、ライフラインまたは他の適切なアンカーに取り付けられたランヤード付きのフル ボディ ハーネスで構成されています。 これらのシステムは通常、落下防止に使用されます。 ただし、落下抑制システムで使用することもできます。

個人用落下防止システム (PFAS) で使用される PPE は、個人が落下中に次の低いレベルに衝突するのを防ぐ効果的な手段となる可能性があります。 有効にするには、予想される落下距離が下のレベルまでの距離を超えてはなりません。 このようなシステムでは、フォールアレスト自体の結果として、個人が怪我をする可能性があることに注意することが重要です。 これらのシステムでは、人員が倒れて逮捕された場合に、その人員を救助/回収するための正式な手順も必要です。

PFAS は、通常は作業プロセスの制限により、エンジニアリング制御が機能しない場合に、プラットフォームからの作業で最も頻繁に使用されます。 それらはまた、工学的制御に関連する物流上の困難のために、航空機の表面からの作業にも使用されます。 PFAS と航空機の表面作業の最も困難な側面は、人員の移動性に関する落下距離と、システムをサポートするための航空機構造への追加重量です。 重量の問題は、システムを航空機の構造ではなく、航空機の表面周辺の施設に取り付けるように設計することで解消できます。 ただし、これにより、落下保護機能もその 2 つの施設の場所に制限されます。 図 XNUMX は、PFAS を提供するために使用されるポータブル ガントリーを示しています。 PFAS は、製造よりも保守作業でより広範囲に使用されますが、特定の製造状況で使用されます。

図 2. 航空機エンジン作業員の落下防止を提供するエンジン ガントリー。

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ボーイング社提供

落下抑制システム (FRS) は、個人が端から落ちないように設計されたシステムです。 FRS は、すべてのコンポーネントが同じであるという点で PFAS と非常によく似ています。 ただし、FRS は個人の動きの範囲を制限し、個人が転倒するほど表面の端に近づくことができないようにします。 FRS は、落下に関連した怪我を防ぐため、製造と保守作業の両方に適した PPE システムの進化形です。 および それらはレスキュープロセスの必要性を排除します。 人員が作業プロセスを実行するために必要な移動性を備えているが、表面の端に到達することは制限されているようにシステムを設計するという課題があるため、プラットフォームまたは航空機の表面からの作業では広く使用されていません。 FRS は PFAS が必要とする強度を必要としないため、これらのシステムは航空機表面からの作業の重量/効率の問題を軽減します。 本書の執筆時点では、機体ベースの FRS を利用できる航空機は 747 種類 (ボーイング 3) のみでした。 図 4 と図 XNUMX を参照してください。

 図 3. ボーイング 747 の翼のストラップ システム。

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ボーイング社提供

図 4. ボーイング 747 翼のランヤード システム落下保護ゾーン。

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 ボーイング社提供

水平ライフラインが翼面の恒久的なフィッティングに取り付けられ、1.5 つの落下保護ゾーンが作成されます。 従業員は、ゾーン i から iv までの水平ライフラインに沿ってスライドする D リングまたはストラップ エクステンションに XNUMX m のランヤードを接続し、ゾーン v および vi で固定されます。 このシステムにより、翼の端にのみアクセスできるため、翼の表面からの落下の可能性が防止されます。

手続き型コントロール

 手続き的管理は、工学的管理と PPE の両方が効果がないか、実用的でない場合に使用されます。 これは最も好ましくない保護方法ですが、適切に管理すれば効果的です。 手続き上の管理は、その特定の保守プロセス中に立ち入る必要がある個人のみが作業面を立ち入り禁止区域として指定することで構成されます。 落下防止は、危険への暴露の特定、コミュニケーション、および個々の行動をカバーする非常に積極的な書面による手順によって達成されます。 これらの手順は、状況下で可能な限り露出を軽減します。 それらはサイト固有のものでなければならず、その状況の特定の危険に対処する必要があります。 これらは、製造または保守のいずれかでプラットフォームからの作業に使用されることはほとんどありませんが、航空機の表面からの保守作業に使用されます。

 

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金曜日、2月25 2011 17:20

航空機エンジン製造

ピストンであろうとジェットであろうと、航空機エンジンの製造には、原材料を非常に信頼性の高い精密機械に変換することが含まれます。 航空輸送に関連する非常にストレスの多い動作環境では、幅広い高強度材料の使用が必要です。 従来の製造方法と独自の製造方法の両方が活用されています。

建設資材

航空機エンジンは主に金属部品で構成されていますが、近年では特定の部品にプラスチック複合材が導入されています。 強度と軽量性が最も重要な部分 (構造部品、コンプレッサー セクション、エンジン フレーム) には、さまざまなアルミニウムおよびチタン合金が使用されています。 クロム、ニッケル、およびコバルト合金は、高温および腐食に対する耐性が必要な場所 (燃焼器およびタービン セクション) に使用されます。 中間位置には多くの鋼合金が使用されています。

航空機の重量を最小化することは、ライフサイクル コストを削減する (ペイロードを最大化し、燃料消費を最小化する) ための重要な要素であるため、構造部品や配管において、アルミニウム、チタン、および一部の鋼合金の軽量代替品として、高度な複合材料が最近導入されています。高温は経験されていません。 これらの複合材は、主にポリイミド、エポキシ、その他の樹脂系で構成され、グラスファイバーまたはグラファイト繊維で補強されています。

製造業務

航空機エンジンの製造では、ほぼすべての一般的な金属加工および機械加工操作が使用されています。 これには、熱間鍛造 (翼、コンプレッサー ディスク)、鋳造 (構造部品、エンジン フレーム)、研削、ブローチ加工、旋削加工、穴あけ加工、フライス加工、せん断加工、のこぎり加工、ねじ切り加工、溶接、ろう付けなどが含まれます。 関連するプロセスには、金属仕上げ (陽極酸化、クロメートなど)、電気めっき、熱処理、熱 (プラズマ、フレーム) 溶射が含まれます。 使用される合金の高い強度と硬度は、複雑な形状と精密公差と相まって、他の産業よりも困難で厳しい機械加工要件を必要とします。

よりユニークな金属加工プロセスには、化学および電気化学フライス加工、放電加工、レーザー穴あけ、電子ビーム溶接などがあります。 化学および電気化学ミリング 輪郭を保持または作成する方法で、大きな表面から金属を除去することを含みます。 部品は、特定の合金に応じて、高濃度に制御された酸、苛性または電解質浴に入れられます。 金属は、化学的または電気化学的作用によって除去されます。 ケミカルミリングは、翼の鍛造後に輪郭を維持しながら壁の厚さを仕様に合わせるためによく使用されます。

放電加工とレーザー穴あけ 通常、硬質金属に小径の穴や複雑な輪郭を作るために使用されます。 燃焼器やタービンの部品には、冷却目的でこのような多くの穴が必要です。 金属の除去は、電気火花放電の高周波熱機械作用によって行われます。 このプロセスは、誘電性鉱物油浴で実行されます。 電極は、目的のカットの反転イメージとして機能します。

電子ビーム溶接 届きにくい形状で深い溶接溶け込みが必要な部品を接合するために使用されます。 溶接は、真空チャンバー内で集束され加速された電子ビームによって生成されます。 ワークピースに衝突する電子の運動エネルギーは、溶接のための熱に変換されます。

複合プラスチック加工 「ウェット」レイアップ技術または含浸布の使用のいずれかが含まれます。 ウェット レイアップでは、粘性のある未硬化の樹脂混合物が、スプレーまたはブラッシングによって金型または金型に広げられます。 繊維強化材を樹脂に手作業で敷き込みます。 追加の樹脂を適用して、成形型との均一性と輪郭を取得します。 完成したレイアップは、オートクレーブ内で熱と圧力を加えて硬化させます。 含浸済みの材料は、半硬質ですぐに使用できる、部分的に硬化した樹脂繊維複合材のシートで構成されています。 材料は所定のサイズにカットされ、金型の輪郭に合わせて手動で成形され、オートクレーブで硬化されます。 硬化した部品は、従来の方法で機械加工され、エンジンに組み込まれます。

検査と試験

航空機エンジンの信頼性を保証するために、製造中および最終製品に対して多くの検査、試験、および品質管理手順が実行されます。 一般的な非破壊検査方法には、放射線写真、超音波、磁性粒子、蛍光浸透剤などがあります。 それらは、部品内の亀裂や内部欠陥を検出するために使用されます。 組み立てられたエンジンは、通常、顧客への納品前に計装されたテスト セルでテストされます。

健康と安全の危険とその管理方法

航空機エンジンの製造に関連する健康被害は、主に使用される材料の毒性と暴露の可能性に関連しています。 アルミニウム、チタン、鉄は重大な毒性があるとは考えられていませんが、クロム、ニッケル、コバルトはより問題があります。 後者の XNUMX つの金属の特定の化合物と原子価状態は、人間と動物で発がん性を示しています。 それらの金属形態は、通常、金属仕上げ浴や塗料顔料に見られるイオン形態ほど毒性がないと考えられています。

従来の機械加工では、ほとんどの操作は、空気中の粉塵や煙の発生を最小限に抑えるクーラントまたは切削液を使用して実行されます。 乾式研削を除いて、金属は通常、吸入の危険性はありませんが、クーラント ミストの吸入が懸念されます。 特にジェットエンジン部品では、輪郭をブレンドし、翼を最終的な寸法にするために、かなりの量の研削が行われます。 通常、小型の手持ちグラインダーが使用されます。 クロム、ニッケル、またはコバルトベースの合金でこのような研削を行う場合は、局所的な換気が必要です。 これには、ダウンドラフトテーブルと自己換気グラインダーが含まれます。 皮膚炎と騒音は、従来の機械加工に関連する追加の健康被害です。 従業員は、部品の修理、検査、および取り外しの過程で、クーラントや切削液とさまざまな程度の皮膚接触をします。 繰り返される皮膚接触は、一部の従業員にさまざまな形の皮膚炎を引き起こす可能性があります。 一般に、保護手袋、バリア クリーム、および適切な衛生管理により、このようなケースを最小限に抑えることができます。 薄肉の高強度合金を加工する場合、工具のびびりや部品の振動により、騒音レベルが高くなることがよくあります。 これは、工具の剛性を高め、材料を減衰させ、機械加工パラメータを変更し、鋭利な工具を維持することで、ある程度制御できます。 それ以外の場合は、PPE (イヤーマフ、プラグなど) が必要です。

従来の機械加工操作に関連する安全上の問題には、主に、操作点、固定、および動力伝達ドライブの動きによる身体的傷害の可能性が含まれます。 制御は、固定ガード、インターロック アクセス ドア、ライト カーテン、感圧マット、従業員のトレーニングと意識向上などの方法によって達成されます。 フライング チップ、粒子、クーラントや洗浄溶剤の飛沫から保護するために、機械加工作業の周囲では常に目の保護具を使用する必要があります。

金属仕上げ作業、化学ミリング、電気化学ミリング、および電気めっきには、濃酸、塩基、および電解質への開放表面タンク暴露が含まれます。 ほとんどの浴には高濃度の溶存金属が含まれています。 バスの操作条件と組成 (濃度、温度、撹拌、サイズ) に応じて、空気中のガス、蒸気、ミストのレベルを制御するために、ほとんどの場合、何らかの局所換気が必要になります。 さまざまな側面のスロットタイプのフード設計が、制御用に一般的に使用されています。 さまざまなタイプのバスの換気設計と操作ガイドラインは、米国産業衛生専門家会議 (ACGIH) や米国国家規格協会 (ANSI) などの技術組織を通じて入手できます。 これらの槽の腐食性により、これらのタンクの周りで作業する場合は、目と皮膚の保護 (スプラッシュ ゴーグル、フェイス シールド、手袋、エプロンなど) を使用する必要があります。 緊急用の洗眼器とシャワーもすぐに使えるようにしておく必要があります。

電子ビーム溶接とレーザー穴あけは、作業者に放射線の危険をもたらします。 電子ビーム溶接では、二次 X 線放射 (制動放射 効果)。 ある意味で、溶接室は非効率的なX線管を構成する。 チャンバーは、放射線を実用的な最低レベルまで減衰させる材料で構成するか、シールドを含むことが重要です。 鉛シールドがよく使用されます。 放射線調査は定期的に実施する必要があります。 レーザーは、目や皮膚 (熱) に危険をもたらします。 また、母材金属の蒸発によって生成される金属フュームにさらされる可能性があります。 レーザー操作に関連するビーム障害は、可能な場合は、インターロックされたチャンバー内に隔離して封じ込める必要があります。 包括的なプログラムに厳密に従う必要があります。 金属フュームが発生する場所では、局所換気を行う必要があります。

複合プラスチック部品の製造に関連する主な危険には、ウェット レイアップ作業中の未反応の樹脂成分や溶剤への化学物質への曝露が含まれます。 特に懸念されるのは、ポリイミド樹脂の反応物およびエポキシ樹脂系の硬化剤として使用される芳香族アミンです。 これらの化合物の多くは、ヒト発がん物質であることが確認されているか、疑われています。 また、他の毒性効果も示します。 これらの樹脂系、特にエポキシ系の非常に反応性の高い性質により、皮膚や呼吸器の感作が生じます。 ウェット レイアップ作業中の危険の管理には、局所換気と、皮膚との接触を防ぐための個人用保護具の広範な使用が含まれる必要があります。 含浸シートを使用したレイアップ作業では、通常、空気感染は発生しませんが、皮膚保護具を使用する必要があります。 硬化すると、これらの部品は比較的不活性になります。 それらは、構成する反応物の危険性をもはや示しません。 ただし、部品の従来の機械加工では、複合強化材料 (グラスファイバー、グラファイト) に関連して、刺激性の厄介な粉塵が発生する可能性があります。 多くの場合、機械加工作業の局所換気が必要になります。

テスト操作に伴う健康被害には、通常、放射線検査による放射線 (X 線またはガンマ線) と最終製品テストによるノイズが含まれます。 放射線撮影業務には、トレーニング、バッジの監視、定期的な調査を完備した包括的な放射線安全プログラムを含める必要があります。 X 線検査室は、インターロック ドア、無影灯、緊急遮断装置、および適切な遮蔽を備えた設計にする必要があります。 組み立てられた製品がテストされるテスト エリアまたはセルは、特にジェット エンジンの場合、音響的に処理する必要があります。 コントロール コンソールの騒音レベルは、85 dBA 未満に制御する必要があります。 また、試験エリアでの排気ガス、燃料蒸気、または溶剤の蓄積を防ぐための対策を講じる必要があります。

特定の操作に関連する前述の危険に加えて、注目に値する他のいくつかの危険があります。 それらには、洗浄溶剤、塗料、鉛、および溶接作業への暴露が含まれます。 洗浄溶剤は、製造工程全体で使用されます。 最近では、毒性とオゾン層破壊の影響から、塩素系およびフッ素系溶媒の使用から、水性、テルピン、アルコール、およびミネラル スピリット タイプへと移行する傾向があります。 後者のグループはより環境的に許容される傾向にあるかもしれませんが、しばしば火災の危険があります。 可燃性または可燃性の溶剤は、職場では量を制限し、承認された容器からのみ使用し、適切な防火設備を設置する必要があります。 鉛は、翼の鍛造作業で金型の潤滑剤として使用されることがあります。 もしそうなら、鉛の毒性のために、包括的な鉛管理および監視プログラムが実施されるべきです。 製造作業では、多くのタイプの従来の溶接が使用されています。 このような作業では、金属煙、紫外線、オゾンへの曝露を評価する必要があります。 制御の必要性は、特定の操作パラメーターと関連する金属によって異なります。

 

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金曜日、2月25 2011 17:25

コントロールと健康への影響

航空宇宙産業では、製品開発のフロー時間を短縮すると同時に、ますます厳しくなり、時には相反する性能基準を満たす材料を利用するという市場の要求が高まっています。 製品のテストと生産の加速により、材料とプロセスの開発が環境衛生技術の並行開発を追い越す可能性があります。 その結果、性能試験と承認はされているものの、健康と環境への影響に関するデータが不十分な製品になる可能性があります。 米国の有害物質規制法 (TSCA) などの規制では、(1) 新しい材料のテストが必要です。 (2) 研究開発試験のための慎重な実験室慣行の開発。 (3) 特定の化学物質の輸出入の制限。 と 

(4) 健康、安全、環境に関する研究、および化学物質への曝露による重大な健康影響に関する会社の記録の監視。

製品安全データ シート (MSDS) の使用の増加は、化学物質への暴露を制御するために必要な情報を医療専門家に提供するのに役立ちました。 しかし、完全な毒物学的データは、使用されている数千の材料のうち数百個しか存在しないため、産業衛生士や毒物学者に課題を与えています。 特に化学物質の理解が不十分であったり、汚染物質の発生率が十分に解明されていない場合は、可能な限り、局所排気装置やその他の工学的制御を使用して曝露を制御する必要があります。 十分に計画され、厳密に実施された呼吸保護管理プログラムによってサポートされている場合、人工呼吸器は二次的な役割を果たすことができます。 人工呼吸器やその他の個人用保護具は、作業者に過度の不快感を与えることなく十分に保護できるものを選択する必要があります。

製品を作業場に導入する前に、危険と管理に関する情報を従業員に効果的に伝達する必要があります。 口頭発表、速報、ビデオ、またはその他のコミュニケーション手段を使用することができます。 職場での化学物質の導入を成功させるには、コミュニケーションの方法が重要です。 航空宇宙製造分野では、従業員、材料、および作業プロセスが頻繁に変更されます。 したがって、ハザードコミュニケーションは継続的なプロセスでなければなりません。 書面によるコミュニケーションは、乗務員会議やビデオ プレゼンテーションなどのより積極的な方法のサポートがなければ、この環境では効果的ではない可能性があります。 従業員の質問に対応するための準備を常に行う必要があります。

非常に複雑な化学環境は、機体製造施設、特に組立エリアの特徴です。 大量の化学物質が同時にまたは連続して存在することに関連する危険性を認識し、特徴付けるには、集中的で対応がよく計画された産業衛生への取り組みが必要であり、その多くは健康への影響について十分にテストされていない可能性があります。 衛生士は、サプライヤーが予期していない物理的な形で放出され、MSDS に記載されていない汚染物質に注意する必要があります。 例えば、部分的に硬化した複合材料のストリップの適用と除去を繰り返すと、溶媒と樹脂の混合物がエアロゾルとして放出される可能性があり、蒸気モニタリング法を使用して効果的に測定することはできません。

化学物質の濃度と組み合わせも複雑で、非常に変化しやすい場合があります。 通常の順序で作業が遅れると、適切な工学的管理や適切な個人保護措置なしで危険物が使用される可能性があります。 個人間の作業慣行の違い、および異なる機体のサイズと構成は、ばく露に重大な影響を与える可能性があります。 翼タンクの洗浄を行う個人の溶剤曝露のばらつきは、XNUMX 桁を超えています。これは、非常に狭い場所での希釈空気の流れに対する体の大きさの影響が一因です。

材料やプロセスが職場に入る前に、潜在的な危険を特定して特性を明らかにし、必要な管理を実施する必要があります。 作業を開始する前に、安全な使用基準を策定、確立、文書化し、コンプライアンスを義務付けなければなりません。 情報が不完全な場合、合理的に予想される最高のリスクを想定し、適切な保護手段を提供することが適切です。 産業衛生調査は、管理が適切で確実に機能していることを確認するために、定期的かつ頻繁に実施する必要があります。

航空宇宙の職場での暴露を特徴付けるのは難しいため、衛生士、臨床医、毒物学者、および疫学者の間の緊密な協力が必要です (表 1 を参照)。 十分な情報に通じた労働力と経営陣の存在も不可欠です。 労働者が症状を報告することを奨励し、監督者は暴露の徴候と症状に注意を払うように訓練する必要があります。 生物学的暴露モニタリングは、暴露が非常に変動しやすい場合や皮膚暴露が重要な場合に、大気モニタリングの重要な補足として機能する可能性があります。 生物学的モニタリングは、管理が従業員の汚染物質の摂取を減らすのに効果的であるかどうかを判断するためにも使用できます。 徴候、症状、および苦情のパターンに関する医療データの分析は、定期的に実行する必要があります。

表 1. 新しいプロセスと材料の健康、安全、および環境管理に関する技術開発要件。

                           
  技術的要件
空気中の汚染物質レベル      
化学的定量のための分析方法 大気モニタリング技術
潜在的な健康への影響 急性および慢性毒物学研究
環境運命 生物蓄積および生分解研究
廃棄物の特性評価 化学的適合性試験 バイオアッセイ

 

塗装格納庫、航空機胴体、および燃料タンクは、集中的な塗装、シーリング、および洗浄作業中に非常に大量の排気システムによって処理される場合があります。 残留暴露と、これらのシステムが空気の流れを労働者から遠ざけることができないため、通常、人工呼吸器を追加で使用する必要があります。 小規模な塗装、金属処理、溶剤洗浄作業、実験室での化学作業、一部のプラスチック レイアップ作業では、局所排気装置が必要です。 希釈換気は通常、化学物質の使用が最小限のエリアでのみ、または局所排気換気の補足としてのみ適切です。 冬の間の大量の空気交換により、室内空気が過度に乾燥する可能性があります。 小さな部品の組み立てエリアで作業員の手や背中に過度の冷たい空気の流れを向ける不適切な設計の排気システムは、手、腕、首の問題を悪化させる可能性があります。 大規模で複雑な製造エリアでは、汚染物質の再混入を避けるために、換気の排気口と吸気口を適切に配置することに注意を払う必要があります。

航空宇宙製品の精密製造には、明確で整理され、よく管理された作業環境が必要です。 化学物質を含む容器、バレル、タンクには、材料の潜在的な危険性についてラベルを付ける必要があります。 応急処置に関する情報は、すぐに入手できる必要があります。 緊急対応と流出制御情報も、MSDS または同様のデータシートで入手できる必要があります。 危険な作業エリアにはプラカードを設置し、アクセスを制御および検証する必要があります。

複合材料の健康への影響

民間部門と防衛部門の両方の機体メーカーは、内装部品と構造部品の両方の製造において、ますます複合材料に依存するようになっています。 複合材料の世代は、業界全体、特にレーダー反射率が低いことが評価されている防衛部門で、ますます生産に統合されています。 この急速に発展する製造媒体は、デザイン技術が公衆衛生の取り組みを追い越すという問題の典型です。 混合および樹脂硬化前の複合材の樹脂または繊維成分の特定の危険性は、硬化した材料の危険性とは異なります。 さらに、部分的に硬化した材料 (プリプレグ) は、複合部品の製造に至るまでのさまざまな段階で、樹脂成分の危険特性を保持し続ける可能性があります (AIA 1995)。 主な樹脂カテゴリーの毒性学的考察を表 2 に示します。

 


表 2. 航空宇宙用複合材料に使用される樹脂の主要成分の毒性学的考察。1

 

樹脂タイプ コンポーネント 2 毒性学的考察
エポキシ アミン硬化剤、エピクロルヒドリン 増感剤、発がん性物質の疑い
ポリイミド アルデヒドモノマー、フェノール 増感剤、発がん性が疑われる物質、全身*
フェノール アルデヒドモノマー、フェノール 増感剤、発がん性が疑われる物質、全身*
ポリエステル スチレン、ジメチルアニリン ナルコーシス、中枢神経系の抑制、チアノーゼ
シリコーン 有機シロキサン、過酸化物 感作性、刺激性
熱可塑性樹脂** ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド 全身*、刺激性

1 未硬化樹脂の典型的な成分の例が提供される。 さまざまな毒物学的性質の他の化学物質が、硬化剤、希釈剤、および添加剤として存在する場合があります。

2 主に、反応前の湿った樹脂の成分に適用されます。 これらの材料は、部分的に硬化した樹脂にはさまざまな量で存在し、硬化した材料には微量存在します。

* 全身毒性。複数の組織で生じる影響を示します。

** 熱可塑性プラスチックは別のカテゴリーとして含まれており、リストされている分解生成物は、重合した出発材料が加熱される成形操作中に生成されます。


 

 

複合材料によって引き起こされる危険の程度とタイプは、主に特定の作業活動と、材料が湿った樹脂/生地から硬化した部品に移動する際の樹脂硬化の程度に依存します。 揮発性樹脂成分の放出は、樹脂と硬化剤の最初の反応の前および反応中に重要である可能性がありますが、XNUMX 段階以上の硬化を経る材料の加工中にも発生する可能性があります。 これらの成分の放出は、高温条件または換気の悪い作業領域でより多くなる傾向があり、微量から中程度のレベルの範囲である可能性があります. 硬化前の状態の樹脂成分への皮膚暴露は、多くの場合、総暴露の重要な部分であるため、無視してはなりません。

樹脂分解生成物のガス放出は、硬化した材料の表面で熱を発生させるさまざまな機械加工操作中に発生する可能性があります。 これらの分解生成物はまだ完全には特徴付けられていませんが、温度と樹脂の種類の両方の関数として化学構造が変化する傾向があります。 粒子は、硬化した材料の機械加工や、材料が乱されたときに放出される樹脂材料の残留物を含むプリプレグの切断によって発生する可能性があります。 不適切な設計または誤った操作により、オートクレーブの排気換気装置が作業環境からこれらのガスを除去できなかった場合、オーブン硬化によって生成されるガスへの暴露が指摘されています。

グラスファイバー、ケブラー、グラファイト、またはホウ素/金属酸化物コーティングを含む新しい布地材料によって生成される粉塵は、一般に、軽度から中程度の繊維形成反応を引き起こす可能性があると考えられていることに注意してください。 これまでのところ、それらの相対的な効力を特徴付けることができませんでした. さらに、さまざまな機械加工操作からの繊維形成ダストの相対的な寄与に関する情報は、まだ調査中です。 さまざまな複合操作とハザードが特徴付けられており (AIA 1995)、表 3 に一覧表示されています。

表 3. 航空宇宙産業における化学物質の危険性.

化学薬品 ソース 潜在的な病気
金属
ベリリウム粉 ベリリウム合金の加工 皮膚病変、急性または慢性肺疾患
カドミウム粉塵、ミスト 溶接、焼成、スプレー塗装 遅発性急性肺水腫、腎障害
クロムダスト/ミスト/ヒューム スプレー/サンディングプライマー、溶接 気道のがん
ニッケル 溶接、研削 気道のがん
マーキュリー 実験室、工学試験 中枢神経系の損傷
ガス
シアン化水素 電気めっき 化学的窒息、慢性的影響
一酸化炭素 熱処理、エンジン作業 化学的窒息、慢性的影響
窒素酸化物 溶接、電気めっき、酸洗 遅発性急性肺水腫、恒久的な肺損傷(可能性あり)
ホスゲン 溶剤蒸気の溶接分解 遅発性急性肺水腫、恒久的な肺損傷(可能性あり)
オゾン 溶接、高空飛行 急性および慢性の肺損傷、気道がん
有機化合物
脂肪族 機械潤滑剤、燃料、切削油 濾胞性皮膚炎
芳香族、ニトロおよびアミノ ゴム、プラスチック、塗料、染料 貧血、がん、皮膚感作性
芳香族、その他 溶剤 麻酔、肝障害、皮膚炎
ハロゲン化 脱脂・脱脂 昏睡、貧血、肝障害
プラスチック
フェノール類 内装部品、ダクト アレルギー感作、がん(可能性あり)
エポキシ(アミン系硬化剤) レイアップ操作 皮膚炎、アレルギー感作、がん
ポリウレタン 塗料、内部部品 アレルギー感作、がん(可能性あり)
ポリイミド 構造部品 アレルギー感作、がん(可能性あり)
線維性粉塵
アスベスト 軍用および古い航空機 ガン、アスベスト
Silica ブラスト、フィラー 珪肺症
タングステンカーバイド 精密工具研削 じん肺
グラファイト、ケブラー 複合加工 じん肺
良性の粉塵 (可能性あり)
グラスファイバー 断熱ブランケット、内装部品 皮膚および呼吸器への刺激、慢性疾患(可能性あり)
木材 モックアップとモデル製作 アレルギー感作、呼吸器がん

 

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金曜日、2月25 2011 17:39

環境と公衆衛生の問題

航空宇宙産業は、1970 年代以降、主に米国とヨーロッパで可決された環境および地域騒音規制の大幅な増加によって大きな影響を受けてきました。 米国の水質浄化法、大気浄化法、資源保護回復法、欧州連合の関連指令などの法律により、環境品質の目標を満たすための膨大な地方規制が生まれました。 これらの規制は通常、新しい材料やプロセス、スタック制御機器の最終段階であるかどうかに関係なく、利用可能な最善の技術の使用を強制します。 さらに、オゾン層の破壊や地球温暖化などの普遍的な問題により、例外的な条件が存在しない限り、クロロフルオロカーボンなどの化学物質を完全に禁止することにより、従来の操作に変更を余儀なくされています.

初期の法律は、1980 年代まで航空宇宙事業にほとんど影響を与えませんでした。 業界の継続的な成長と、空港や工業化地域周辺での業務の集中により、規制は魅力的なものになりました。 業界は、安全を確保する目的で、環境への有害物質の排出を追跡および管理するために必要なプログラムに関して革命を経験しました。 金属仕上げや航空機のメンテナンスからの廃水処理は、すべての大規模施設で標準化されました。 有害廃棄物の分別、分類、マニフェスト、およびその後の処分前の処理が、以前は基本的なプログラムが存在していた場所で開始されました。 処分場での清掃プログラムは、各処分場でのコストが数百万ドルに増加したため、多くの企業にとって主要な経済問題になりました。 1980 年代後半から 1990 年代前半にかけて、航空機の製造と運用による総排出量の 80% 以上を占める大気排出量が規制の焦点になりました。 国際民間航空機関 (ICAO) は、早くも 1981 年にエンジン排出基準を採用しました (ICAO 1981)。

化学物質排出規制は、本質的にすべての化学処理、エンジンおよび補助動力装置、燃料補給、および地上サービス車両の運用に影響を与えます。 例えば、ロサンゼルスでは、大気汚染防止法の基準を達成するために地上レベルのオゾンと一酸化炭素を削減するには、50 年までにロサンゼルス国際空港での運航を 2005% 削減することが必要になる可能性があります (Donoghue 1994)。 そこでの排出量は毎日追跡され、揮発性有機化合物と一酸化炭素の総排出量の制限が、許可されている全体の総排出量を下回っていることを確認します。 スウェーデンでは、地球温暖化の可能性があるため、航空機の二酸化炭素排出量に課税されています。 一部の地域では、同様の規制により、トリクロロエタンなどの塩素系溶剤を使用した蒸気脱脂がほぼ完全に廃止されました。これは、オープントップの脱脂剤からの排出量が歴史的に高水準であり、1,1,1 トリクロロエタンのオゾン層破壊の可能性と毒性があるためです。

おそらく、これまでに課せられた最も広範な規制は、1995 年の大気汚染防止法の改正に基づいて米国環境保護庁によって公布された、1990 年の航空宇宙国家排出基準 (NESHAP) です。この規制は、すべての航空宇宙事業が準拠することを要求しています。最大の排出プロセスからの汚染物質の排出を削減するための現在の米国の管理慣行の最良の 12% の平均。 この規格は 1998 年 1 月までに順守する必要があります。最も影響を受けるプロセスと材料は、手作業でのワイプとフラッシュ クリーニング、プライマーとトップコート、塗料の除去、およびケミカル ミリング マスキング剤です。 この規則は、プロセスの変更または管理を許可し、材料、設備、作業慣行、および記録保持要件の実施を地方自治体に課します。 これらのルールの重要性は、すべての航空宇宙メーカーにコストをほとんど考慮せずにベスト プラクティスを課すことです。 これらは、表 XNUMX に示すように、低蒸気圧の溶剤洗浄剤と溶剤含有量の少ないコーティング、およびアプリケーション機器技術への包括的な変更を余儀なくされています。 ) が侵害されます。

 


表 1. 製造および再加工施設における米国の NESHAP の概要。

 

プロセス 要件1
航空宇宙部品の手動ワイプ クリーニング

45 °C で 20 mmHg の最大複合圧、または特定の推奨クリーナーの使用

限られたスペース、通電されたシステムの近くでの作業などに対する免除。

さらなる蒸発を抑えるためのワイパーの即時エンクロージャ

VOCによるフラッシュ洗浄2 またはHAP3 材料を含む 流体の収集と封じ込め
プライマーとトップコートの塗布 高転写効率機器の採用4 
プライマーHAP含有量レス水分 平均 350 g/l のプライマーを適用5
トップコートHAP含有水 平均420 g/lの上塗り5
外装塗装剥離

ゼロ HAP ケミカル、メカニカルブラスト、高強度ライト6.

HAP 含有化学物質を使用して 6 サイト/年あたり XNUMX 機の組み立て済み航空機の塗装を除去する許容量

無機HAPを含むコーティング 粒子状物質排出の高効率制御
ケミカルミリングマスク HAP含有 水分レス 塗布時の 160 g/l の材料または高効率の蒸気収集および制御システム
HAP によるコーティング操作からのオーバースプレー 多段微粒子フィルター
大気汚染防止装置 最小限の許容効率と監視
スプレーガンのクリーニング 洗浄溶剤の微粒化がなく、廃棄物を回収するための準備

1 ここに記載されていない、かなりの記録保持、検査、およびその他の要件が適用されます。

2 揮発性有機化合物。 これらは光化学反応性であり、地上レベルのオゾン形成の前駆体であることが示されています。

3 有害な大気汚染物質。 これらは、米国環境保護庁によって毒性としてリストされている 189 の化合物です。

4 記載されている機器には、静電または大容量低圧 (HVLP) スプレーガンが含まれます。

5 特殊コーティングおよびその他の低排出プロセスは除外されます。

6 HAP を含むリムーバー (商業用) を 26 機あたり年間 50 ガロン、または年間 XNUMX ガロン (軍用) 使用するタッチアップが許可されています。

出典: 米国 EPA 規制: 40 CFR Part 63。


 

米国における製造および保守作業に対する環境規制の影響による、典型的な化学的危険および排出制御慣行の概要を、それぞれ表 2 および表 3 に示します。 ヨーロッパの規制は、ほとんどの場合、有毒な大気排出の分野では追いついていませんが、製品からのカドミウムなどの毒素の排除と、オゾン層破壊化合物の段階的廃止の加速に重点を置いています. たとえば、オランダは、カドミウムの使用が飛行の安全に不可欠であるとして正当化することを運航者に要求しています。

表 2. 製造工程における典型的な化学的危険性。

一般的なプロセス 排出の種類 化学物質または危険物
一時的な保護コーティング、マスク、塗料を含むコーティング

固形物のオーバースプレーと溶剤の蒸発



 

 

 

 

 

固形廃棄物(ワイパーなど)

 

メチルエチルケトン、トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物 (VOC)

オゾン層破壊物質 (ODC) (クロロフルオロカーボン、トリクロロエタンなど)

トリクロロエタン、キシレン、トルエンなどの有機毒素

カドミウム、クロム酸塩、鉛などの無機毒素

上記のVOCまたは毒素

溶剤洗浄

溶剤の蒸発

固形廃棄物(ワイパー)

廃液

VOC、オゾン層破壊物質または毒素

VOCまたは毒素

廃溶剤 (VOC) および/または汚染水

塗料除去

溶媒の蒸発または同伴

 

腐食性廃液

ほこり、熱、光

キシレン、トルエン、メチルエチルケトンなどのVOC

有機毒素(塩化メチレン、フェノール類)

重金属(クロム酸塩)

ギ酸を含む苛性および酸

有毒な粉塵 (爆破)、熱 (熱剥離) および光

陽極酸化アルミニウム

換気排気

廃液

アシッドミスト

濃酸は通常、クロム酸、硝酸、フッ化水素酸

超硬合金のめっき

換気排気

すすぎ水

重金属、酸、錯体シアン化物

重金属、酸、錯体シアン化物

ケミカルミリング 廃液 苛性および重金属、その他の金属
シーリング

蒸発した溶媒

固形廃棄物

VOC

重金属、微量の有毒有機物

アロディング(化成処理)

廃液

固形廃棄物

クロメート、おそらく複合シアン化物

クロム酸塩、酸化剤

防食化合物 粒子状、固形廃棄物 ワックス、重金属、有毒有機物
複合加工 固形廃棄物 未硬化揮発物
蒸気脱脂 逃げた蒸気 トリクロロエタン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン
水系脱脂 廃液 VOC、ケイ酸塩、微量金属

 

表 3. 典型的な排出制御慣行。

プロセス 大気への排出 水の排出 土地への排出
コーティング: オーバースプレー 排出ガス制御装置オーバースプレー用(VOCおよび固形微粒子) 現場での前処理とモニタリング 処理して埋立3 塗装ブースの廃棄物。 可燃物を焼却し、灰を埋め立てます。 可能であれば溶剤をリサイクルします。
VOCによる溶剤洗浄 排出規制2 および/または材料の代替 現場での前処理とモニタリング 使用済みワイパーの焼却埋立
ODCによる溶剤洗浄 ODC生産禁止による代替 なし なし
毒素による溶剤洗浄 置換 現場での前処理とモニタリング 毒性を軽減するための処理4 埋め立て
塗料除去 排出抑制または非 HAP または機械的方法による代替 現場での前処理とモニタリング 処理汚泥を安定化・埋立
アルミニウムの陽極酸化、硬質金属のメッキ、化学ミリング、浸漬化成コーティング (アロジン) 場合によっては、排出制御(スクラバー)および/または代替 すすぎ水のオンサイト前処理。 オンサイトまたはオフサイトで処理される酸および苛性濃縮物 処理汚泥は安定化埋立。 処理および埋立されるその他の固形廃棄物
シーリング 通常は不要 通常は不要 使用済みワイパーの焼却埋立
腐食抑制化合物 換気フィルター 通常は不要 ワイパー、残留化合物、塗装ブース フィルター5 処理・埋立
蒸気脱脂 蒸気を再凝縮するチラー 密閉システム、または活性炭回収 廃水からの脱脂溶剤分離 有毒な脱脂溶剤をリサイクルし、残留物を処理して埋め立て
水系脱脂 通常は不要 現場での前処理とモニタリング 有害廃棄物として管理される前処理汚泥

1 ほとんどの航空宇宙施設は、産業廃水前処理施設を所有する必要があります。 完全な治療を受ける人もいます。

2 制御効率は、通常、入ってくる濃度の除去/破壊の 95% 以上でなければなりません。 通常、活性炭または熱酸化装置によって 98% 以上が達成されます。

3 埋め立てに関する厳しい規制は、処理、埋め立ての建設と監視を規定しています。

4 毒性は、固形廃棄物埋め立て地での結果を予測するように設計されたバイオアッセイおよび/または浸出試験によって測定されます。

5 通常は塗装ブースをフィルタリングします。 順不同で行われた作業や修正などは、通常、実務上の理由から免除されます。

 

騒音規制も同様の経過をたどった。 米国連邦航空局および国際民間航空機関は、ジェット エンジンの騒音低減を改善するための積極的な目標を設定しました (たとえば、1990 年の米国空港騒音および容量法)。 航空会社は、ボーイング 727 やマクドネル ダグラス DC-9 (ICAO によって定義されたステージ 2 航空機) などの古い航空機を新世代の航空機に置き換え、これらの航空機を「ハッシュ」キットで再設計または改造するという選択肢に直面しています。 騒々しい第 2 段階の航空機の排除は、第 31 段階の規則が発効する 1999 年 3 月 XNUMX 日までに米国で義務付けられています。

航空宇宙運用によってもたらされるもう XNUMX つの危険は、破片の落下の脅威です。 廃棄物、航空機部品、衛星などのアイテムは、さまざまな頻度で降下します。 頻度の点で最も一般的なのは、いわゆる青氷です。これは、トイレ システムの排水管から漏れた廃棄物が機外で凍結し、分離して落下したときに発生します。 航空当局は、ドレン漏れの追加検査と修正を要求する規則を検討しています。 人工衛星の破片などのその他の危険物は、時として危険な場合がありますが (放射性機器や電源など)、公衆に与えるリスクは非常に低いものです。

ほとんどの企業は、排出削減に取り組むために組織を結成しています。 環境パフォーマンスの目標が確立され、ポリシーが整備されています。 許可の管理、安全な資材の取り扱いと輸送、廃棄と処理には、エンジニア、技術者、および管理者が必要です。

環境技術者、化学技術者などを研究者や管理者として採用しています。 さらに、設計またはプロセス内の化学物質および騒音の放出源を除去するのに役立つプログラムが存在します。

 

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