マクドネル・ダグラス MD-11

概要

1970年代に就航したDC-10を近代化した機体である。ボーイング747では需要に対して大きすぎる路線にDC-10が投入されたように、ボーイング747-400では大きすぎる中長距離路線に投入されることを見込んで開発された。
開発は1986年より開始された。1990年1月10日に初飛行。1991年から運用を開始。旅客型のほか、貨物専用型、貨客混載のコンビ型なども生産された。
改良点としては、胴体の延長 (5.66 m) ・主翼端へのウィングレットの装着・コクピット内の改良（グラスコックピット化）などがなされた。エンジンはDC-10と同じく、主翼下に2基、垂直尾翼の基部に1基の計3基搭載している。重心位置の変更により、DC-10と比べて水平尾翼が7割程度の大きさに小型化されているのも特徴である。
この機体以降、3発エンジンワイドボディ旅客機は開発されておらず実質上「最後の3発エンジン大型旅客機」となっている。また定期旅客運航に使用された中で唯一、航空機関士を要しない2人乗務の3発エンジン旅客機である。

開発の難航

MD-11では、機体形状や後方の第2エンジンの取り付け方法などはDC-10をそのまま引き継いだ。これは開発のコストや期間を削減するには当然と考えられた方策であった。
だが、開発は大幅に遅れた。ローンチ当初、1号機は1989年3月ごろに初飛行という予定であったがマクドネル・ダグラス社内組織の大幅な改編などが影響し、作業が進まなかったのである。ロールアウト時にも特別な式典などは行わず、実際に初飛行したのは1990年1月10日と、9ヶ月遅れとなった。
さらに飛行テストを進めていくにつれ、ローンチ当初に航空会社に約束していた性能に達しないことが明らかになってしまった。それは機体の空気抵抗が多少高めであったことも影響していたが、エンジンの燃費率が予想より高いうえ機体の自重が設計値よりも4,000ポンド（1,800キログラム）ほど超過していたのである。
ローンチ当初のMD-11の性能は、7,000マイル（12,960キロメートル）の区間を飛行する場合、61,000ポンド（27,670キログラム）のペイロードが可能なはずであった。しかし飛行テストではゼネラル・エレクトリックのCF6型エンジンを搭載した機材の場合、7,000マイルの飛行で許容されるペイロードは48,500ポンド（22,000キログラム）（乗客に換算すると60人分の減少に相当）で、61,000ポンドのペイロードでは航続距離が6,500マイル（12,040キロメートル）となった。またプラット・アンド・ホイットニーのPW4000型エンジン搭載した機材の場合はさらに航続距離が6,270マイル（11,610キロメートル）となった。
マクドネル・ダグラスではエンジンメーカーへ性能向上や燃費改善を迫る一方で、自重の減少や空気抵抗の低減策をまとめた（後述）が、既に開発が遅れている中、実際に適用されるのがさらに2年先ということになった。このため、シンガポール航空をはじめとして発注をキャンセルする航空会社もあった。また、キャンセルとはならなかった航空会社へも、計画遅延と性能不足に対しての賠償責任まで生じることになった。

販売不振

1990年11月8日に型式証明を取得し、同年11月29日にはフィンエアーへの引渡しが開始され、同年12月20日にはフィンエアーで商業運航が開始されたがその後販売数は伸びなかった。前述の通り、予定性能に達しなかったためにネガティブな印象となってしまったことも一因であるが、3発機自体が中途半端な位置づけになってしまったのである。
ローンチ当初に説明された、大型4発機と比較した利点において、確かにMD-11の長距離仕様 (MD-11ER) では7,144マイル（13,228キロメートル）の航続距離を有し、ボーイング747の航続距離（7,135 - 7,284マイル）と比較しても遜色はないが、乗客定員はボーイング747と比較すると少なくなるため、座席あたりのコストが高くなってしまう。座席数を増加させると今度は航続距離が短くなってしまうため、航空会社はボーイング747導入に動くことになった。また、同時期に開発が進んでいた同程度の座席数の4発機のエアバスA340を選択する例も見られた。
一方で、大型双発機と比較した場合の利点についても、双発機の洋上飛行について運用拡張が認められることになり（ETOPS認定）、エンジン1基が停止した際に着陸できる空港までの所要時間として認められる時間も当初120分程度だったものが180分に延長されるとそれまでMD-11が運航されていた路線が双発機でも運航できることになり、経済性の観点から航空会社はボーイング767や777、エアバスA300-600RやA330など同程度の乗客定員の双発機を選ぶようになった。
こうしてボーイングはボーイング747と双発機、エアバスも双発機を送り出し着実に市場シェアを確保していった。特にエアバスのシェアはマクドネル・ダグラスのシェアを奪い取る形で拡大された。それに対してマクドネル・ダグラスには3発機のMD-11しかなかったのである。

生産終了

1990年代に入ると、中近距離用ナローボディ機のMD-90やMD-95と、販売が思わしくないMD-11しか持たない上に、軍用機部門も業績が上がらないマクドネル・ダグラスの業績は悪化し、他のメーカーとの協力や合併などがささやかれることになった。最終的には1997年8月4日付で、ボーイングとマクドネル・ダグラスは合併した。合併当初、ボーイングでは「マクドネル・ダグラスの製品群はそのまま受け継ぐ」と発表していたが、わずか3ヶ月後の1997年10月に、ボーイングは「MD-11については新たな受注を行わない」と発表した。
最終号機の引渡しが行われたのは2000年8月24日で、MD-11は生産開始からわずか10年で製造終了となった。初飛行の時点では確定発注126機・オプション発注189機あったが、最終的に製造数は全ての仕様を合計しても200機という結末であった。

エンジン

エンジンはプラット・アンド・ホイットニー PW4460またはゼネラル・エレクトリック CF6-80C2D1Fを選択できる。開発当初にはロールス・ロイストレント650エンジンの選択も考慮されていたが、発注はなかった。
第2エンジンの装着方法はDC-10と同様で、垂直尾翼をエンジンとダクトで串刺しにしたような配置となっている。

性能改善対策

MD-11のテスト飛行中に発覚した性能未達は、MD-11の販売上重大な支障となった。マクドネル・ダグラスでは、飛行性能の問題を改善し、開発時に保証した性能を発揮できるようにするために、パフォーマンス・インプルーブメント・プログラム（Performance Improvement Program、以下略して「PIP」と表記する）と呼ばれるプロジェクトを開始した。
PIPの改善内容は、燃料タンクの容量増大や第二エンジンダクト形状、フラップトラックフェアリングの形状変更といった大掛かりなものから、ワイパー停止時の向きのような細かいものまで多岐に渡っており、1993年以降数次にわたって公表された。これらの改善策は生産ライン上にあった機体に反映されるだけではなく、一部の改善項目は既に引渡しが行われた機体にも適用（レトロフィット）することが可能となっていた。

操縦システム

マクドネル・ダグラスのワイドボディ旅客機としては、初めてグラスコックピットが採用された。これにより、エンジン等の監視についてはコンピューター制御されることになり、航空機関士の乗務は不要となった。コックピットからアナログ計器類が大幅に減少したため、DC-10とはコックピット内の印象は大きく変わることになった。その一方で、スラストレバー周り（センターペデスタル）の装備品については、DC-10から大きく変わっておらず、フラップの下げ角度を1度刻みに設定できる「Dial a Flap」システムもDC-10から継承されている。
また、MD-11ではさらに自動化を進めるため、以下の3システムを導入した。

LSAS

Longitudinal Stability Augmentation Systemの略、「エルサス」と呼ばれる。日本語で表現すると「縦安定増加装置」である。
前述のように、空気抵抗を減少させるための方策として、水平尾翼の面積をDC-10と比較して30%減少させたが、そのままでは縦方向に対する安定性が損なわれる。LSASはこれを補うために装備されたシステムである。自動操縦装置の作動中に機体の角度を一定に保つほか、操縦士の手動操縦時に操縦桿に力がかからなくなると、その時の機体角度を保つ機能を有する。
このシステムはMD-11にとっては重要なシステムで、4重系統となっているうちの3系統が動作しなくても、残る1系統が正常動作していれば有効に作動する。

RCWS

Roll Control Wheel Steeringの略。
水平安定性を維持するためのシステムで、このシステムは自動操縦装置の作動中に機体の傾きを30度以内に保つほか、手動操縦時に30度を越える角度へ傾けようとすると操縦桿の操作を重くし、操縦桿から力を抜くと、直ちに30度まで傾き角を戻す機能を有する。

テイル・フューエル・マネージメント

MD-11では、水平尾翼の内部も燃料タンクとすることで航続距離の延長を図ったが、燃料の減少に伴い重心位置が移動することになる。これを補いつつ、重心位置を燃料の残量に関わらず一定に保ち、巡航性能を向上させるため、FSC（Fuel System Controller）と呼ばれるシステムを採用した。
これは、主翼・胴体の燃料タンクと水平尾翼内の燃料タンクとの間で燃料を移送するシステムで、2つの燃料タンクの残量が60,000ポンド（27,000キログラム）以上の場合に機能する。また、燃料が凍結しないために、30分毎に主翼のタンクと水平尾翼のタンクの燃料を循環させる機能も有している。また、水平尾翼のタンクの燃料残量が15,000ポンド（6,250キログラム）以下になると、水平尾翼内の燃料を全て主翼内のタンクに移送する。

客室

登場当時の標準的な座席配置はエコノミークラスは横9列（2列-5列-2列か3列-4列-2列）の配置で、荷物棚（オーバーヘッド・ストウェッジ）は窓側座席だけではなく中央列上にも設けられ、1区画の長さを80インチ（2.3メートル）と大型化した。これは長尺の荷物も収容できるようにしたためである。
機内の座席配列などの配列に柔軟性を持たせており、エコノミークラスに個人用テレビなどのエンターテインメント設備がない場合は、客室仕様の変更を最大18時間で完了できる。

操縦が難しい機体

操縦特性としては、乗りこなすことが比較的難しいとの評価がある。同等の航空機に比べて高い速度（フラップ35度の設定で147ノット（時速272キロメートル））での着陸を余儀なくされるために、着陸時のコントロールが難しくなっているようである。「操縦が難しい機体である」という操縦士の意見が一部のメディアで報道された。

設計思想の誤り

前述の構造概説で記述したように、MD-11では空気抵抗の減少のために重心を後方に移動することで水平尾翼の小型化を行った。しかし、重心を後方にずらす手法は、運動能力向上機で採用された方法であり、旅客機においては妥当な設計思想ではなかったといわれている。
縦方向の安定性が悪い上、それをフォローするためのLSASと自動操縦装置が外れると、操縦士ではリカバリーが困難となることが後に判明した。後述する事故以外にも、自動操縦装置を切ると激しい上下動を繰り返す事例が報告されている。

仕様

主な仕様の比較については主要諸元表を参照。

MD-11（基本型）

MD-11の基本仕様。最大離陸重量は当初計画では605,500ポンド（274,650キログラム）であったが、前述の性能改善対策だけではまだ不足であるため、段階的に引き上げを行った結果、最終的には630,500ポンド（285,990キログラム）となった。また、当初は空だった翼端まで主翼の燃料タンクを拡大し、さらにオプションで床下貨物室に補助燃料タンクを増設できるようにして、航続距離の延長に対応した。基本型の生産機数は最終的に132機となった。

MD-11ER（航続距離延長型）

基本型の最大離陸重量は最終的に630,500ポンド（285,990キログラム）としてまで引き上げられたが、オプションの補助燃料タンクを2個増設した仕様は、航続距離延長型（Expanded Range、ER型）として区別された。CF6型エンジン搭載仕様がガルーダ・インドネシア航空に2機、PW4000型エンジン搭載仕様がワールド・エアウェイズに2機導入された。

MD-11C（貨客混載型）

機体前方を客室、機体後方を貨物室として胴体後部の側面に幅4.06メートル・高さ2.59メートルの貨物扉を設置した。客室と貨物室の比率は変更することが可能。アリタリア航空が5機導入。

MD-11F（貨物型）

胴体前方の側面に幅3.56メートル・高さ2.59メートルの貨物扉を設置し、床を強化した純貨物型仕様。床上貨物室の容積は440立方メートルで、カーゴパレット26枚の搭載が可能で、床下貨物室の容積は158立方メートル。受注機数は53機で、2000年8月24日にルフトハンザ・カーゴに導入された機体が、MD-11最後の新造機となった。なお、その後も旅客型から貨物型への改修が行われている。

MD-11CF（旅客・貨物転換型）

旅客用と貨物用の転換が可能な「コンバーチブル型」で、貨物型と同様に胴体前方の側面に幅3.56メートル・高さ2.59メートルの貨物扉を設置しているが、客室窓・乗降扉もそのまま残されている。床上キャビン（旅客仕様なら客室、貨物仕様なら貨物室）の容積は410立方メートルと純貨物型よりやや少ない。新造されたのは6機で、マーティンエアーとワールド・エアウェイズのみ導入。旅客型からの改造も行われている。

MD-11LR（Long Range、長距離仕様）

翼端を3.6メートルずつ延長した上で中央脚を4輪として、8,000マイル（14,820キロメートル）の航続距離を得る計画だった。

MD-11ストレッチ仕様

胴体を主翼の前後で合計34フィート（10.36メートル）延長する仕様。3クラスで最大337席、エコノミークラスを増やした2クラスであれば474席を設けることが出来る計画だった。

パノラマキャビン仕様

MD-11ストレッチ仕様の前方床下貨物室を客室として使用することで、さらに旅客定員の増加を図ったモデル。階下席にはビジネスクラスで2列-2列の配列で66席、エコノミークラスを2列-3列の配置とすると99席が設置できる計画であった。

MD-11XX

胴体を主翼の前後で合計12フィート（3.6メートル）延長した上で、後退角をやや小さめにした上でアスペクト比を高める新設計の主翼を組み合わせるものであった。

販売成績

総生産数は200機で、2019年現在は旅客機としての運用は皆無で貨物機として使われているが、貨物機においても主にボーイング777Fに代替され、退役が開始されている。マクドネル・ダグラスがボーイングに吸収された際には「貨物機の需要がある」として生産の継続が検討されていたが、2001年2月に、販売成績が思わしくないことと、貨物型の需要も既に就航している旅客型からの改修で満たせること、ボーイング社の777と競合することなどから200機で生産が中止された。生産開始からわずか10年間しか製造されなかった。
販売成績が伸び悩んだ理由は、いざ飛行試験が始まると空気抵抗が予想以上に大きく、またエンジンの燃費も予想以上に悪かったこと、さらには機体重量が予定を大幅にオーバーしてしまいユーザーとなる航空会社を満足させられなかったこと、ETOPS規制の大幅緩和により飛行ルート選択における双発機に対するアドバンテージが失われたこと、生産が開始される前に、より経済性の高いエアバス社のA330やA340、ボーイング社の777などの開発が開始されたためである。
これらのライバル機材の開発の開始により、大量の発注を行っていたシンガポール航空など複数の航空会社がMD-11の発注をキャンセルしたり、日本航空の様にオプション発注のキャンセルを行った。また就航してからも、日本航空やタイ国際航空、大韓航空やアリタリア航空のように、保有しているMD-11を売却をしてこれらのライバル機を購入したり、保有はするが旅客機ではなく貨物機として運航するということが相次いだ。
マクドネル・ダグラスは当初の設計目標を達成するため、前述のように生産中に様々な改良を行っているが、航空会社からの信頼を大きく失ってしまったのも事実であり、最後まで販売を上向きにすることはできなかった。
現在は、旅客機としての役目を終えた機体の多くが貨物会社に売却されて貨物機に改造され活躍している。旅客機としては不人気でも、胴体の幅が大きく3発エンジンのため貨物搭載量が多いことから貨物機としては使いやすいので、需要が旺盛である。しかし一方では、このことが旅客機としての活躍期間を縮めてしまったという声もある。

乗り入れ航空会社

旅客機では、1990年代にはアメリカン航空やデルタ航空、アリタリア航空やヴァリグブラジル航空など多数の航空会社が定期乗り入れ機材として運航したものの、各航空会社からの退役が進んだため2000年代末には日本国内空港から旅客型の乗り入れがほぼ消滅した。唯一フィンランド航空のみが2010年以降も中部 - ヘルシンキ線の機材で使用していたが、これも間もなくして同社からの旅客型MD-11の退役に伴い機材が変更され乗り入れが消滅した。現在貨物機ではユナイテッド・パーセル・サービスやフェデラルエクスプレス、ルフトハンザカーゴなど多数の航空会社が日本へ乗り入れている。

事故

MD-11は第四世代ジェット旅客機（アドテク機）の中で最も事故発生率が高かったとの指摘もある。実際、同世代のボーイング747-400、エアバスA330、エアバスA340やボーイング777、イリューシン96に比べると墜落や全損事故の確率が多く、しかもそのうち操縦ミスが原因の事故が4件をしめている。また巡航中に乱高下する重大インシデントも発生していることから操縦系統が敏感すぎることが原因であったといわれている。操縦特性の項目でも触れているように、同等機に比べてMD-11は「操縦が難しい」機体という評価が多い。