(57)【要約】【課題】航空機用タイヤが実際に使用される場面において、航空機用タイヤの摩耗量を精度よく予測することができる摩耗量予測方法、摩耗量予測装置、及び摩耗量予測プログラムを提供する。【解決手段】摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤの内圧、航空機用タイヤにかかる荷重、航空機の速度、航空機用タイヤに発生するスリップ角、航空機の制動力のそれぞれと、フリーローリング走行状態における航空機用タイヤの摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、これらに依存する各摩耗エネルギーを算出する。摩耗量予測装置１０は、算出した各摩耗エネルギーと、所定の摩耗エネルギーと所定の摩耗量との関係を示す摩耗抵抗Ｒとに基づいて、航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒを予測する。【選択図】図１０
2019105600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機が前記航空機の動力を用いて地上を走行する状態を示すタキシー走行状態における航空機用タイヤの摩耗量を予測する摩耗量予測方法であって、
前記タキシー走行状態は、前記航空機用タイヤに制動力が働かずに転動することによって、前記航空機が直進に走行する走行状態を示すフリーローリング走行状態を含み、
前記航空機用タイヤの内圧と前記フリーローリング走行状態における前記航空機用タイヤの摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記内圧に依存する摩耗エネルギーＥｐを算出し、
前記航空機用タイヤにかかる荷重と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記荷重に依存する摩耗エネルギーＥＬを算出し、
前記航空機の速度と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記速度に依存する摩耗エネルギーＥＶを算出し、
前記航空機用タイヤに発生するスリップ角と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記スリップ角に依存する摩耗エネルギーΔＥＳを算出し、
前記航空機の制動力と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記制動力に依存する摩耗エネルギーΔＥＢを算出し、
前記摩耗エネルギーＥｐと、前記摩耗エネルギーＥＬと、前記摩耗エネルギーＥＶと、前記摩耗エネルギーΔＥＳと、前記摩耗エネルギーΔＥＢと、所定の摩耗エネルギーと所定の摩耗量との関係を示す摩耗抵抗Ｒとに基づいて、前記航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒを予測することを特徴とする摩耗量予測方法。
【請求項２】
前記摩耗エネルギーＥｐと、前記摩耗エネルギーＥＬと、前記摩耗エネルギーＥＶと、前記摩耗エネルギーΔＥＳと、前記摩耗エネルギーΔＥＢとに基づいて、所定時間に発生する前記航空機用タイヤの摩耗エネルギーＥＷを算出し、
前記摩耗エネルギーＥＷを前記摩耗抵抗Ｒで除算して、前記航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒを予測することを特徴とする請求項１に記載の摩耗量予測方法。
【請求項３】
前記航空機用タイヤが前記航空機に取り付けられた状態における前記航空機用タイヤのリブの位置に基づいて、前記摩耗エネルギーＥｐ、前記摩耗エネルギーＥＬ、前記摩耗エネルギーＥＶ、前記摩耗エネルギーΔＥＳ、及び前記摩耗エネルギーΔＥＢを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の摩耗量予測方法。        
【請求項４】
変数ｉを用いて前記リブの位置を表現した場合、
前記摩耗エネルギーＥｐは、以下の式１を用いて算出され、
【数１】
2019105600.tif 000034
ここで、
Ｐは、前記内圧であり、
ａｐ、ｂｐ、ｃｐは、定数であり、
前記摩耗エネルギーＥＬは、以下の式２を用いて算出され、
【数２】
2019105600.tif 000035
ここで、
Ｌは、前記荷重であり、
ａＬ、ｂＬ、ｃＬは、定数であり、
前記摩耗エネルギーＥＶは、以下の式３を用いて算出され、
【数３】
2019105600.tif 000036
ここで、
Ｖは、前記速度であり、
ａＶ、ｂＶ、ｃＶは、定数であり、
前記摩耗エネルギーΔＥＳは、以下の式４を用いて算出され、
【数４】
2019105600.tif 000037
ここで、
ＳＡは、前記スリップ角であり、
ａＳ、ｂＳ、ｃＳは、定数であり、
前記摩耗エネルギーΔＥＢは、以下の式５を用いて算出され、
【数５】
2019105600.tif 000038
ここで、
ＧＸＢＲは、前記制動力であり、
ａＢ、ｂＢ、ｃＢは、定数であり、
前記摩耗エネルギーＥＷは、以下の式６を用いて算出され、
【数６】
2019105600.tif 000039
ここで、
Δｔは、所定時間であり、
ｒは、前記航空機の旋回半径であり、
以下の式（７）を用いて、前記航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒｉを予測し、
【数７】
2019105600.tif 000040
ここで、
Ｒは、前記摩耗抵抗である
ことを特徴とする請求項３に記載の摩耗量予測方法。
【請求項５】
前記内圧及び前記速度を航空会社から取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩耗量予測方法。
【請求項６】
航空機が前記航空機の動力を用いて地上を走行する状態を示すタキシー走行状態における航空機用タイヤの摩耗量を予測する摩耗量予測装置であって、
前記タキシー走行状態は、前記航空機用タイヤに制動力が働かずに転動することによって、前記航空機が直進に走行する走行状態を示すフリーローリング走行状態を含み、
前記航空機用タイヤの内圧と前記フリーローリング走行状態における前記航空機用タイヤの摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記内圧に依存する摩耗エネルギーＥｐを算出する算出部と、
前記航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒを予測する予測部と、を備え、
前記算出部は、
前記航空機用タイヤにかかる荷重と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記荷重に依存する摩耗エネルギーＥＬを算出し、
前記航空機の速度と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記速度に依存する摩耗エネルギーＥＶを算出し、
前記航空機用タイヤに発生するスリップ角と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記スリップ角に依存する摩耗エネルギーΔＥＳを算出し、
前記航空機の制動力と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記制動力に依存する摩耗エネルギーΔＥＢを算出し、
前記予測部は、前記摩耗エネルギーＥｐと、前記摩耗エネルギーＥＬと、前記摩耗エネルギーＥＶと、前記摩耗エネルギーΔＥＳと、前記摩耗エネルギーΔＥＢと、所定の摩耗エネルギーと所定の摩耗量との関係を示す摩耗抵抗Ｒとに基づいて、前記航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒを予測することを特徴とする摩耗量予測装置。
【請求項７】
航空機が前記航空機の動力を用いて地上を走行する状態を示すタキシー走行状態における航空機用タイヤの摩耗量を予測する摩耗量予測プログラムであって、
前記タキシー走行状態は、前記航空機用タイヤに制動力が働かずに転動することによって、前記航空機が直進に走行する走行状態を示すフリーローリング走行状態を含み、
端末装置のコンピュータに、
前記航空機用タイヤの内圧と前記フリーローリング走行状態における前記航空機用タイヤの摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記内圧に依存する摩耗エネルギーＥｐを算出するステップと、
前記航空機用タイヤにかかる荷重と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記荷重に依存する摩耗エネルギーＥＬを算出するステップと、
前記航空機の速度と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記速度に依存する摩耗エネルギーＥＶを算出するステップと、
前記航空機用タイヤに発生するスリップ角と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記スリップ角に依存する摩耗エネルギーΔＥＳを算出するステップと、
前記航空機の制動力と前記摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、前記制動力に依存する摩耗エネルギーΔＥＢを算出するステップと、
前記摩耗エネルギーＥｐと、前記摩耗エネルギーＥＬと、前記摩耗エネルギーＥＶと、前記摩耗エネルギーΔＥＳと、前記摩耗エネルギーΔＥＢと、所定の摩耗エネルギーと所定の摩耗量との関係を示す摩耗抵抗Ｒとに基づいて、前記航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒを予測するステップと
を実行させるための摩耗量予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩耗量予測方法、摩耗量予測装置、及び摩耗量予測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、航空機用タイヤの摩耗量を予測する技術が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る方法は、使用条件に応じて区分けされた複数の走行状態（例えば、タッチダウン走行状態、タッチダウン後減速走行状態、タキシー走行状態など）に対応する複数の摩耗エネルギーを取得し、取得した摩耗エネルギーに基づいて航空機用タイヤの摩耗量を予測するものである。また、特許文献１に係る方法は、航空機用タイヤの摩耗量を予測する際に、特許文献２などに記載された試験装置の測定データを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１３７２４号公報
【特許文献２】特許第４１９８６１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る方法は、航空機用タイヤが実際に使用される場面において、航空機用タイヤの摩耗量を精度よく予測することが困難な場合がある。航空機用タイヤが実際に使用される場面において、各空港の路面状態、タキシー走行に係る距離、旋回の頻度、機体の総重量、乗客の着座位置や貨物による機体の重心位置の変化などにより、航空機用タイヤの摩耗量は、大きく変動するからである。試験装置の測定データが、これらの要素を含まない場合、特許文献１に係る方法では、航空機用タイヤが実際に使用される場面において、航空機用タイヤの摩耗量を精度よく予測することは難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、航空機用タイヤが実際に使用される場面において、航空機用タイヤの摩耗量を精度よく予測することができる摩耗量予測方法、摩耗量予測装置、及び摩耗量予測プログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る摩耗量予測方法は、航空機用タイヤの内圧とフリーローリング走行状態における航空機用タイヤの摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、内圧に依存する摩耗エネルギーＥｐを算出する。また、摩耗量予測方法は、航空機用タイヤにかかる荷重と摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、荷重に依存する摩耗エネルギーＥＬを算出する。また、摩耗量予測方法は、航空機の速度と摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、速度に依存する摩耗エネルギーＥＶを算出する。また、摩耗量予測方法は、航空機用タイヤに発生するスリップ角と摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、スリップ角に依存する摩耗エネルギーΔＥＳを算出する。また、摩耗量予測方法は、航空機の制動力と摩耗エネルギーＥＦＲとに基づいて、制動力に依存する摩耗エネルギーΔＥＢを算出する。摩耗量予測方法は、摩耗エネルギーＥｐと、摩耗エネルギーＥＬと、摩耗エネルギーＥＶと、摩耗エネルギーΔＥＳと、摩耗エネルギーΔＥＢと、所定の摩耗エネルギーと所定の摩耗量との関係を示す摩耗抵抗Ｒとに基づいて、航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒを予測する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、航空機用タイヤが実際に使用される場面において、航空機用タイヤの摩耗量を精度よく予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、摩耗量予測装置とネットワークと航空会社との関係を示す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の本実施形態に係る摩耗量予測装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の本実施形態に係る摩耗量予測装置の一動作例を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、制動Ｇとブレーキ圧との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、航空機用タイヤの内圧と摩耗エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、航空機用タイヤにかかる荷重と摩耗エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、航空機の速度と摩耗エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図７】図７は、航空機用タイヤに発生するスリップ角と摩耗エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、航空機の制動力と摩耗エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図９】図９は、航空機用タイヤに形成される周方向溝とリブについて説明する背面図である。
【図１０】図１０は、本発明の本実施形態に係る摩耗量予測装置の一動作例を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、航空機の静荷重を説明する側面図である。
【図１２】図１２は、航空機の動荷重を説明する側面図である。
【図１３】図１３は、航空機の動荷重を説明する背面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１０】
図１Ａに示すように、摩耗量予測装置１０は、例えば、汎用のコンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含むメモリを含むプロセッサを備える。ＣＰＵは、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムを、ＲＡＭに読み出して実行する。なお、摩耗量予測装置１０は、設置型の端末装置でもよく、持ち運びが容易な携帯型の端末装置（例えば、スマートフォン）でもよい。摩耗量予測装置１０は、図１Ｂに示すように、通信部１１と、算出部１２と、予測部１３を、を備える。通信部１１は、ネットワーク２０に接続して航空会社３０との間でデータを送受信するインタフェースである。算出部１２は、摩耗エネルギーを算出する。予測部１３は、航空機用タイヤの摩耗量を予測する。通信部１１、算出部１２、及び予測部１３は、１または複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理回路は、記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や回路部品等の装置を含む。
【００１１】
摩耗量予測装置１０は、ネットワーク２０を介して航空会社３０と双方向通信を行う。摩耗量予測装置１０は、ネットワーク２０を介して、航空会社３０から情報を取得し、航空機に装着される航空機用タイヤの摩耗量を予測する。摩耗量予測装置１０が航空会社３０から取得する情報については、後述する。なお、以下では、航空機を単に機体とよぶ場合がある。ネットワーク２０は、各種情報を送受信可能な通信網である。例えば、ネットワーク２０は、電気通信事業者により設置された専用線、公衆交換電話網、衛星通信回線、移動体通信回線等の各種通信回線で構成される。
【００１２】
次に、図２を参照して、摩耗量予測装置１０の一動作例について説明する。
ステップＳ１０１において、摩耗量予測装置１０は、タキシー走行時における航空機用タイヤの摩耗エネルギーＥＦＲを取得する。
【００１３】
タキシー走行とは、航空機が、航空機の動力を用いて地上（主に滑走路）を走行することをいう。タキシー走行状態には、フリーローリング走行状態と、減速走行状態と、旋回走行状態とが含まれる。フリーローリング走行状態は、航空機用タイヤに制動力が働かずに転動することによって、航空機が直進に走行する走行状態である。減速走行状態は、航空機用タイヤに制動力が付与されて走行する走行状態である。旋回走行状態は、航空機用タイヤにスリップ角が付与されて走行する走行状態である。
【００１４】
摩耗エネルギーＥＦＲは、航空機用タイヤの表面上の任意の点において、踏面を一度通過する際に発生する単位面積当たりのエネルギーであり、単位はＪ／ｍ２である。摩耗エネルギーＥＦＲは、より詳しくは、フリーローリング走行状態における摩耗エネルギーである。摩耗量予測装置１０は、室内試験を行って摩耗エネルギーＥＦＲを取得してもよく、有限要素法（ＦＥＭ）を用いて摩耗エネルギーＥＦＲを取得してもよい。
【００１５】
処理は、ステップＳ１０２に進み、摩耗量予測装置１０は、機体に作用する制動Ｇに関する情報を取得する。具体的には、摩耗量予測装置１０は、機体に作用する制動Ｇとブレーキ信号とに関する情報を取得する。ブレーキ信号は、例えば、油圧ブレーキに係るブレーキ圧である。一般的な乗用車と異なり、機体の制動力は、航空機用タイヤだけで発揮されない。よって、機体の制動Ｇは、航空機用タイヤによる制動Ｇと一致しない。そこで、摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤの摩耗量を予測するために、航空機用タイヤに作用する制動Ｇを求める。図３に示すように、所定値Ａは、ブレーキ制動力とエンジン推進力が釣り合う値があり、所定値Ａ以下のブレーキ圧では、制動Ｇは、負数にならない。また、所定値Ｂ以上のブレーキ圧を加えても、制動Ｇは、変わらない。このようなブレーキ制動力は、式Ａ１に示す関数として表される。
【００１６】
【数１】
2019105600.tif 000003
ここで、ＢＰは、ブレーキ圧であり、
ＧＭＡＸＢＲは、ブレーキの最大制動Ｇである。なお、ＧＭＡＸＢＲは、通常は負数である。
【００１７】
また、図３に示すように、ブレーキ制動力を線形で近似する場合、式Ａ２で表される。
【数２】
2019105600.tif 000004
ここで、ａ、ｂは、定数であり、機体毎に定められる。
【００１８】
上記の式Ａ２により、摩耗量予測装置１０は、任意のタイミングで航空機用タイヤに作用する制動Ｇを算出することができる。なお、上記の説明では、油圧ブレーキについて説明したが、航空機に搭載されるブレーキは、油圧ブレーキに限定されない。航空機には電動ブレーキが搭載される場合もある。電動ブレーキが航空機に搭載される場合も、上記と同様に、摩耗量予測装置１０は、制動Ｇを算出できる。
【００１９】
本実施形態では、摩耗量予測装置１０は、フリーローリング走行状態における摩耗エネルギーＥＦＲを基準として、航空機用タイヤの内圧を変更し、この内圧に依存する摩耗エネルギーＥＰを取得する。図４に示すように、摩耗エネルギーＥＰは、二次関数として表現される。ここで、図９を参照して、航空機用タイヤに形成されるリブと、摩耗エネルギーＦＲとの関係について説明する。なお、図９では、メインギア用の航空機用タイヤを取り上げて説明するが、ノーズギア用の航空機用タイヤにおいても同様である。
【００２０】
図９に示すように、航空機用タイヤ４０〜４３のそれぞれには、トレッド踏面において、タイヤ周方向に延びる複数の周方向溝６０（図９では、３つ）が形成され、周方向溝６０によって区画される複数のリブ５０〜５３（図９では、４つ）が形成される。リブ５０〜５３は、リブ５０，５１，５２，５３の順番で、機体の中心側から外側に向かって形成される。摩耗エネルギーＦＲは、リブの位置に応じて異なる。そこで、摩耗量予測装置１０は、一つの航空機用タイヤにおいて、リブ５０〜５３のそれぞれの摩耗エネルギーＦＲを取得する。なお、摩耗量予測装置１０は、もっとも中心側に形成されるリブ５０に係る摩耗エネルギーＦＲと、もっとも外側に形成されるリブ５３に係る摩耗エネルギーＦＲとの平均値を、摩耗エネルギーＦＲとして採用してもよい。
【００２１】
航空機用タイヤの内圧に依存する摩耗エネルギーＥＰも、図９に示すリブの位置によって、異なる。航空機用タイヤが航空機に取り付けられた状態において、変数ｉを用いて航空機用タイヤのリブの位置を表現した場合、摩耗エネルギーＥＰは、式Ａ３で表される。
【００２２】
【数３】
2019105600.tif 000005
ここで、ｉは、航空機用タイヤのリブの位置であり、
Ｐは、航空機用タイヤの内圧であり、
ａｐ、ｂｐ、ｃｐは、定数である。
【００２３】
また、摩耗量予測装置１０は、フリーローリング走行状態における摩耗エネルギーＥＦＲを基準として、航空機用タイヤにかかる荷重を変更し、この荷重に依存する摩耗エネルギーＥＬを取得する。図５に示すように、摩耗エネルギーＥＬは、二次関数として表現される。摩耗エネルギーＥＬも、摩耗エネルギーＥＰと同様に、図９に示すリブの位置に応じて異なる。航空機用タイヤが航空機に取り付けられた状態において、変数ｉを用いて航空機用タイヤのリブの位置を表現した場合、摩耗エネルギーＥＬは、式Ａ４で表される。
【００２４】
【数４】
2019105600.tif 000006
ここで、ｉは、航空機用タイヤのリブの位置であり、
Ｌは、航空機用タイヤの荷重であり、
ａＬ、ｂＬ、ｃＬは、定数である。
【００２５】
また、摩耗量予測装置１０は、フリーローリング走行状態における摩耗エネルギーＥＦＲを基準として、航空機の速度を変更し、この速度に依存する摩耗エネルギーＥＶを取得する。図６に示すように、摩耗エネルギーＥＶは、二次関数として表現される。摩耗エネルギーＥＶも、摩耗エネルギーＥＰと同様に、図９に示すリブの位置に応じて異なる。航空機用タイヤが航空機に取り付けられた状態において、変数ｉを用いて航空機用タイヤのリブの位置を表現した場合、摩耗エネルギーＥＬは、式Ａ５で表される。
【００２６】
【数５】
2019105600.tif 000007
ここで、ｉは、航空機用タイヤのリブの位置であり、
Ｖは、航空機の速度であり、
ａＶ、ｂＶ、ｃＶは、定数である。
【００２７】
また、摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤのＳＡ（スリップ角）を変更し、このＳＡに依存する摩耗エネルギーＥＳを、フリーローリング走行状態における摩耗エネルギーＥＦＲからの差分として取得する。図７に示すように、摩耗エネルギーＥＳは、二次関数として表現される。摩耗エネルギーＥＳも、摩耗エネルギーＥＰと同様に、図９に示すリブの位置に応じて異なる。航空機用タイヤが航空機に取り付けられた状態において、変数ｉを用いて航空機用タイヤのリブの位置を表現した場合、摩耗エネルギーＥＳは、式Ａ６で表される。
【００２８】
【数６】
2019105600.tif 000008
ここで、ｉは、航空機用タイヤのリブの位置であり、
ＳＡは、スリップ角であり、
ａＳ、ｂＳ、ｃＳは、定数である。
【００２９】
また、摩耗量予測装置１０は、航空機の制動力を変更し、この制動力に依存する摩耗エネルギーＥＢを、フリーローリング走行状態における摩耗エネルギーＥＦＲからの差分として取得する。図８に示すように、摩耗エネルギーＥＢは、二次関数として表現される。摩耗エネルギーＥＢも、摩耗エネルギーＥＰと同様に、図９に示すリブの位置に応じて異なる。航空機用タイヤが航空機に取り付けられた状態において、変数ｉを用いて航空機用タイヤのリブの位置を表現した場合、摩耗エネルギーＥＢは、式Ａ７で表される。
【００３０】
【数７】
2019105600.tif 000009
ここで、ｉは、航空機用タイヤのリブの位置であり、
ＧＸＢＲは、航空機の制動力であり、
ａＢ、ｂＢ、ｃＢは、定数である。
【００３１】
次に、図１０を参照して、摩耗量予測装置１０の予測手順の一動作例について説明する。摩耗量予測装置１０の予測手順は、６つのステップ（ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６）で構成される。
【００３２】
ステップＳ２０１において、摩耗量予測装置１０は、航空会社３０から、航空機に関する情報を取得する。具体的には、摩耗量予測装置１０は、航空機の速度、航空機の加速度、航空機の現在の位置、航空機の機首の方向、航空機の総重量、航空機に装着される各航空機用タイヤの内圧及びリブの位置、航空機のブレーキ圧、機体の旋回角度、機体の旋回半径、操舵輪の舵角などを取得する。また、摩耗量予測装置１０は、これらの情報を取得した際の時刻も取得する。
【００３３】
処理は、ステップＳ２０２に進み、摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤの輪重（荷重）を算出する。航空機用タイヤの輪重は、静荷重と動荷重から求める。
【００３４】
摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤの輪重を算出する際に、まず機体の重心位置を算出する。機体の重心位置は、乗客の着座位置や貨物によって変化する。航空機の場合、法律（航空法）の定めにより、重量や重心位置を確認する方法が知られている。フライト時の重心位置は、平均空力翼弦(以下、ＭＡＣという。ＭＡＣ：ＭＥＡＮ  ＡＥＲＯＤＹＮＡＭＩＣ  ＣＨＯＲＤという)のどの位置にあるかが知れており、このＭＡＣの位置情報と合わせて重心位置を算出することが可能である。例えばノーズギアを原点とした座標系で重心位置を算出する場合、ノーズギアからＭＡＣ位置の前端までの距離をＬ１とし、機体のＭＡＣ長をＬ２とした場合、機体の重心位置は、Ｌ１＋Ｌ２×％ＭＡＣの計算式で算出することができる。一般的に、Ｌ１とＬ２は、機体スペックから取得することができる。また、％ＭＡＣは、航空法に定められた情報として入手可能である。
【００３５】
次に、図１１を参照して、航空機用タイヤの静荷重について説明する。タキシー走行などのように、航空機の速度の影響が小さい場合、換言すれば、揚力の影響を無視できる場合、静荷重は、機体に作用する重心回りのモーメントの釣り合いに基づいて算出される。図１１に示すように、ノーズギアの総重量ＷＮは、式Ａ８で表される。
【００３６】
【数８】
2019105600.tif 000010
ここで、Ｗは、機体の総重量であり、
Ｄ３は、重心位置からメインギアまでの距離であり、
Ｄ４は、ノーズギアからメインギアまでの距離である。
【００３７】
同様に、図１１に示すように、メインギアの総重量ＷＭは、式Ａ９で表される。
【００３８】
【数９】
2019105600.tif 000011
ここで、Ｄ２は、ノーズギアから重心位置までの距離である。
【００３９】
航空機用タイヤにかかる荷重が均一に分配されていると仮定すると、総重量ＷＮをノーズギアに装着されているタイヤ数で除算すれば、ノーズギアに装着されている各航空機用タイヤの輪重が求まる。また、総重量ＷＭをメインギアに装着されているタイヤ数で除算すれば、メインギアに装着されている各航空機用タイヤの輪重が求まる。また、輪重に関する計測データなどがあれば、このデータに応じた分配を行うことが好ましい。
【００４０】
航空機が離陸する際、速度に応じて揚力Ｇｌｉｆｔが発生し、この揚力Ｇｌｉｆｔは、式Ａ１０で表される。
【００４１】
【数１０】
2019105600.tif 000012
ここで、ｃは、定数であり、
ｖは、航空機の速度である。
【００４２】
航空機が離陸する際、機体で計測している上下方向の加速度は、加速に応じて徐々に低下する。図２に示すステップＳ１０２で説明した制動Ｇと同様に、機体の上下方向の加速度と、速度の二乗との関係をあらかじめ求めておくことで、離陸中の航空機用タイヤが負担する総重量Ｗを算出することができる。離陸中の航空機用タイヤが負担する総重量Ｗは、式Ａ１１で表される。
【００４３】
【数１１】
2019105600.tif 000013
ここで、Ｍは、機体の総重量であり、ｋｇ及びｋｇｆの単位系では、Ｗと同じ値である。
【００４４】
次に、図１２及び図１３を参照して、航空機用タイヤの動荷重について説明する。始めに、図１２を参照して、機体の重心に作用する前後方向の加速度による荷重移動について説明する。
【００４５】
図１２に示すように、各航空機用タイヤにおける荷重変化をΔＦＺｊ（ｊ：航空機用タイヤが装着される位置）とした場合、機体の前後方向の加速度によるモーメントとの釣り合い、及び機体の総重量が一定であることを考慮すると、式Ａ１２、及び式Ａ１３を満たす必要がある。
【００４６】
【数１２】
2019105600.tif 000014
【００４７】
【数１３】
2019105600.tif 000015
ここで、ｊは、航空機用タイヤが装着される位置であり
Ｎは、メインギアに装着される航空機用タイヤの総数であり、
Ｚｇは、地上から重心位置までの距離であり、
Ｆｘは、機体の前後方向の加速度によるモーメントである。
【００４８】
荷重移動が前後の位置に比例すると仮定した場合、荷重変化ΔＦＺｊは、式Ａ１４で表される。
【００４９】
【数１４】
2019105600.tif 000016
【００５０】
航空機の総重量は、一定であるため、式Ａ１５、式Ａ１６が成り立つ。
【００５１】
【数１５】
2019105600.tif 000017
【００５２】
【数１６】
2019105600.tif 000018
【００５３】
モーメントの釣り合いより、式Ａ１７、式Ａ１８が成り立つ。
【００５４】
【数１７】
2019105600.tif 000019
【００５５】
【数１８】
2019105600.tif 000020
【００５６】
以上説明したように、摩耗量予測装置１０は、機体の前後方向の加速度によって生じる任意の航空機用タイヤの位置の荷重変動を算出できる。
【００５７】
次に、図１３を参照して、機体の重心に作用する左右方向（横方向）の加速度による荷重移動について説明する。
【００５８】
図１３に示すように、各航空機用タイヤにおける荷重変化をΔＦＺｊ（ｊ：航空機用タイヤが装着される位置）とした場合、機体の左右方向の加速度によるモーメントとの釣り合い、及び機体の総重量が一定であることを考慮すると、式Ａ１９、及び式２０を満たす必要がある。
【００５９】
【数１９】
2019105600.tif 000021
【００６０】
【数２０】
2019105600.tif 000022
ここで、ｊは、航空機用タイヤが装着される位置であり
Ｎは、メインギアに装着される航空機用タイヤの総数であり、
Ｚｇは、地上から重心位置までの距離であり、
Ｆｙは、機体の左右方向の加速度によるモーメントである。
【００６１】
荷重移動が左右の位置に比例すると仮定した場合、航空機用タイヤが左右対称に配置される限り、機体の総重量が一定であることは満たされるため、式Ａ２１が成り立つ。
【００６２】
【数２１】
2019105600.tif 000023
【００６３】
モーメントの釣り合いより、式Ａ２２が成り立つ。
【００６４】
【数２２】
2019105600.tif 000024
【００６５】
以上説明したように、摩耗量予測装置１０は、機体の左右方向の加速度によって生じる任意の航空機用タイヤの位置の荷重変動を算出できる。
【００６６】
図１２及び図１３で説明した荷重移動を用いると、機体の加速度によって生じる動荷重（変化分）は、式Ａ２３で表される。
【００６７】
【数２３】
2019105600.tif 000025
【００６８】
例えば、メインギアの各航空機用タイヤに作用する輪重は、式Ａ２４で表される。
【００６９】
【数２４】
2019105600.tif 000026
ここで、ＷＭＳは、前後方向の加速度または左右方向の加速度が作用しない状態での輪重である。
【００７０】
ＷＭＳは、式Ａ２５で表される。
【００７１】
【数２５】
2019105600.tif 000027
ここで、Ｎは、メインギアに装着される航空機用タイヤの総数である。上述したように、タキシー走行時と離陸時とでは輪重が異なる。
【００７２】
処理は、図１０に示すステップＳ２０３に進み、摩耗量予測装置１０は、航空機のブレーキ圧を取得して制動力を算出する。制動力の算出方法は、図２のステップＳ１０２で説明した方法を用いればよい。
【００７３】
処理は、ステップＳ２０４に進み、摩耗量予測装置１０は、機体の旋回角度や旋回半径、操舵輪の舵角などを取得して、航空機用タイヤのＳＡを算出する。航空機用タイヤのＳＡの算出方法については、乗用車用タイヤのＳＡと同様の方法で算出することができるため、詳細な説明は省略する。
【００７４】
処理は、ステップＳ２０５に進み、摩耗量予測装置１０は、瞬間摩耗エネルギーｄＥｗを算出する。瞬間摩耗エネルギーｄＥｗとは、微小時間ｄｔで発生する摩耗エネルギーであり、上述した式Ａ３〜Ａ７を用いて、式Ａ２６で表される。
【００７５】
【数２６】
2019105600.tif 000028
ここで、ｒは、機体の旋回半径である。
【００７６】
タキシー走行で発生した摩耗エネルギーＥｗは、航空機がタキシー走行した時間Ｔ（所定時間）で、式Ａ２６を積分することにより、式Ａ２７で表される。
【００７７】
【数２７】
2019105600.tif 000029
【００７８】
サンプリング周期をΔＴとした場合、式Ａ２７は、式Ａ２８で近似できる。
【００７９】
【数２８】
2019105600.tif 000030
【００８０】
処理は、ステップＳ２０６に進み、摩耗量予測装置１０は、算出した瞬間摩耗エネルギーｄＥｗに基づいて、航空機用タイヤの瞬間摩耗量ｄｗｅａｒｉを算出する。例えば、摩耗量予測装置１０は、瞬間摩耗エネルギーｄＥｗと、摩耗抵抗Ｒとを用いて、航空機用タイヤの瞬間摩耗量を算出することができる。摩耗抵抗Ｒは、例えば、平均的なフライト（空港〜空港間）の機体の挙動から算出される１フライトあたりの摩耗エネルギーＥ’と、１フライトあたり摩耗量ｗ’とを用いて、式Ａ２９で表される。つまり、摩耗抵抗Ｒは、所定の摩耗エネルギーと所定の摩耗量との関係を示すものである。
【００８１】
【数２９】
2019105600.tif 000031
【００８２】
航空機用タイヤの瞬間摩耗量ｄｗｅａｒｉは、式Ａ３０で表される。
【００８３】
【数３０】
2019105600.tif 000032
【００８４】
摩耗量予測装置１０は、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０６の処理を、微小時間ｄｔ毎に繰り返し実施することにより、航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒｉを算出する。航空機がタキシー走行した時間Ｔにおける航空機用タイヤの摩耗量ｗｅａｒｉは、式Ａ３１で表される。
【００８５】
【数３１】
2019105600.tif 000033
【００８６】
（作用効果）
以上説明したように、摩耗量予測装置１０は、実際に使用されている航空機用タイヤの内圧、航空機用タイヤにかかる荷重、航空機の速度、航空機用タイヤに発生するスリップ角、及び航空機の制動力に基づいて航空機用タイヤの摩耗量を予測する。これにより、摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤが実際に使用される場面において、航空機用タイヤの摩耗量を精度よく予測することができる。また、航空会社３０から取得する情報は、航空機用タイヤにＲＦタグなどを取り付けることなく、取得できる情報である。すなわち、摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤにＲＦタグなどを取り付けることなく、航空機用タイヤの摩耗量を精度よく予測することができる。
【００８７】
また、摩耗量予測装置１０は、航空機用タイヤが航空機に取り付けられた状態における航空機用タイヤのリブの位置に基づいて、摩耗エネルギーＥｐ、摩耗エネルギーＥＬ、摩耗エネルギーＥＶ、摩耗エネルギーΔＥＳ、及び摩耗エネルギーΔＥＢを算出する。リブの位置に応じて、これらの摩耗エネルギーは異なる。本実施形態によれば、摩耗量予測装置１０は、リブの位置に応じてこれらの摩耗エネルギーを算出するため、航空機用タイヤの摩耗量を、リブの位置毎に精度よく予測することができる。
【００８８】
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８９】
例えば、摩耗量予測装置１０は、航空会社３０から航空機の情報を取得するが、これに限定されない。摩耗量予測装置１０は、航空会社３０以外から航空機の情報を取得してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１０  摩耗量予測装置
１１  通信部
１２  算出部
１３  予測部
２０  ネットワーク
３０  航空会社
４０〜４３  航空機用タイヤ
５０〜５３  リブ
６０  周方向溝
【図１Ａ】
2019105600.tif 000041
【図１Ｂ】
2019105600.tif 000042
【図２】
2019105600.tif 000043
【図３】
2019105600.tif 000044
【図４】
2019105600.tif 000045
【図５】
2019105600.tif 000046
【図６】
2019105600.tif 000047
【図７】
2019105600.tif 000048
【図８】
2019105600.tif 000049
【図９】
2019105600.tif 000050
【図１０】
2019105600.tif 000051
【図１１】
2019105600.tif 000052
【図１２】
2019105600.tif 000053
【図１３】
2019105600.tif 000054