ボーイング757
ボーイング757(Boeing 757)は、アメリカのボーイングが開発・製造した中型の双発ジェット旅客機である。
ボーイング727の後継機として短・中距離路線向けに開発された。ボーイングが開発したナローボディ機の中で最も大きく、座席数は200から289席、航続距離は3,150から4,100海里(5,830から7,590キロメートル)である。2人乗務のグラスコックピットとターボファンエンジンを備え、空力抵抗を抑制できるスーパークリティカル翼型の設計が採用された。開発はワイドボディ双発機のボーイング767と同時並行で行われ、757と767でシステム及び操縦資格の共通化が図られた。
757シリーズには胴体長が異なる2つのモデル、757-200と757-300が存在する。最初に開発されたのは旅客型の757-200で、1983年に引き渡しが開始された。貨物専用型757-200PFと貨客混載型757-200Mは、757-200と共通の胴体を持ち、1980年代後半に登場した。1999年に初就航した胴体延長型の757-300は、史上最も長い胴体を持つナローボディ双発ジェット機となった。旅客型の757-200からは貨物専用機への改造も行われたほか、米国のC-32のような要人輸送機や多目的機などの軍用の派生型、さらにはプライベート機や政府専用機なども作られ、輸送用途や研究用途に用いられた。装備するエンジンは、ロールス・ロイス製RB211シリーズまたはプラット・アンド・ホイットニー製PW2000シリーズのいずれかであった。
757はイースタン航空とブリティッシュ・エアウェイズによって1983年に就航した。旧式のナローボディ機を置き換え、アメリカの短中距離国内線やシャトル便、大陸横断路線などで一般的に使われる旅客機となった。1986年にはETOPSと呼ばれる双発機の長距離飛行に関する緩和要件が適用され、大陸間路線にも就航するようになった。主な運航者はアメリカの大手航空会社、欧州のチャーター便航空会社、貨物航空会社である。2014年10月までに757の機体損失事故は8件発生しており、うち7件は死亡事故である。
757シリーズは54の顧客向けに総計1,050機が製造され、2004年10月28日に生産が終了した。シリーズ中では757-200が圧倒的に多く913機が製造された。やがて旅客機需要の中心が小型機に移り757の販売が縮小したため、ボーイングは小型の737シリーズに力を入れ、757の生産終了時に直接的な後継機は開発されなかった。最終機は2005年4月26日に上海航空に引き渡された。757が生産されていた当時、日本の航空会社はボーイング機を好んで使う傾向にあったが、757に関しては登場から生産終了までに1機も購入・使用されることはなかった。2018年7月の時点で666機が就航しており、最大の運用者は旅客型がデルタ航空、貨物型がフェデックス・エクスプレスである。
以下、ボーイング製の旅客機については「ボーイング」という表記を省略して数字のみで表記する。また、エアバス製旅客機についても同様に社名を省略する。例えば「ボーイング747」であれば「747」、「エアバスA320」であれば「A320」とする。
ボーイングでは、1963年に短中距離向けのナローボディの3発ジェット機として727を初飛行させていた。727はジェット旅客機としては好調な売れ行きを記録し、胴体延長型の727-200も含めて最終的には1,832機の販売実績を有するベストセラーとなるが、より小型だが運航乗務員が2人で済み、さらに双発エンジンのため燃費にも優れる737-200やマクドネル・ダグラス DC-9-40/50シリーズとの競合もあり1974年頃には売れ行きは鈍化していた。ボーイングは727を改良することでさらに販売機数を伸ばせると考え、改良型として727-300の開発に着手した。この727-300は、胴体を延長した上でエンジンを低騒音化し、降着装置も4輪式にするなどの改良が加えられる計画で、これにより、座席あたりの燃費を13パーセント低減すると同時に、年ごとに厳しくなる騒音規制をクリアすることができると考えられた。
ボーイングでは727-300の開発に強い意欲を示し、原寸大の金属製モックアップの製作を進めていたが、1975年に入り、ユナイテッド航空などのアメリカ国内の航空会社は727-300構想に対して、「その程度の燃費改善では、新機材導入のコストをカバーするには不十分であり、騒音規制への対応にも一時的にしか対応できず、長く使い続けることのできる機体ではない」という考えを示した。ボーイングは、727-300構想に既に5000万ドルの資金を投入しており、モックアップも作成していたが、航空会社が727-300を好まないのであれば、この計画を破棄した上で、全く新しい機体を開発する方が将来的にもメリットが大きいと考えた。このような事情から、727-300開発計画は1975年8月には正式に破棄されることになった。
一方で、当時、ボーイングではワイドボディジェット旅客機として、250席程度の座席数を持つ「7X7」(後の767)の開発構想を進めていたが、これと同時に、将来にわたって長く販売を続けることが可能で、7X7よりは座席数の少ない新型ナローボディ旅客機を並行開発するという発想が生まれた。この構想は「7N7」と呼ばれることになり、1976年1月から7N7計画の調査と研究が開始された。
コンチネンタル航空は、当初727-300の設計にフィードバックを行っていたが、7N7の研究が始まると727-300への興味を失ってしまった。727-300案を提示された他の航空会社も、同案に大きな興味を示すことはなかった。一方で、7N7案に盛り込まれた高バイパス比のターボファンエンジン、新しいコックピット、軽量化された機体、空力特性の向上、低運用コストという特徴に航空会社は関心をよせた。これら7N7の新しい特徴は7X7との並行開発によって得られるものもあり、7N7は7X7とともにボーイングの将来を担う重要なプロジェクトとして扱われることになった。
7N7では727の胴体設計を継承するものの、新設計の主翼と高バイパス比のエンジンを採用することになった。まず最初にまとめられたデザイン案は、164席の客席を有する「モデル761-161」と呼ばれるもので、これは「工具まで同じものが使用可能」という在来機種との共通性を重視した結果、胴体は707・727・737と同じ構造とされた。ただし、エンジンは双発とされ、胴体尾部に3発のエンジンを装備する727と比較するとスマートなデザインとなった。また、エンジンと主翼以外にも、垂直尾翼や降着装置などに新技術が採用されていた。1978年1月に、ボーイングはイースタン航空とブリティッシュ・エアウェイズに対して、この「モデル761-161」の構想を説明した。この2社は、かねてから727の発展型となる機体に関心を示していたのである。
ところが、この2社の要求はそれぞれ異なる内容であった。具体的には、イースタン航空が2クラスで165席クラスの機体を求めていたのに対し、ブリティッシュ・エアウェイズは単一クラスで190席クラスの機体を希望したのである。ブリティッシュ・エアウェイズはイギリス政府との結びつきが強い航空会社であり、かつヨーロッパの航空会社であることからエアバスの旅客機を購入することが求められていた。ボーイングもその事情を把握していたため、ブリティッシュ・エアウェイズの要望には特別な配慮を行なっていた。ボーイングでは、できるだけこの2社の要求に応えるべく、デザインの見直しを行い、2クラスで165席から175席、単一クラスで190席設置できるようなサイズに改めたのである。さらにこの頃のアメリカの大手航空会社は、航空旅客数の増加に確信を持っており、アメリカ航空業界では「機体は大きければ大きいほどいい」という考え方が一般化していた。
そこで、ボーイングはさらに胴体を延長した上で、180席を標準座席数とするデザイン案「モデル761-177」をまとめた。最終的にはこのデザイン案が開発のベースとなることになるが、提案当時は水平尾翼を垂直尾翼の上部に配置する「T字尾翼」となっていた。これは、727の尾翼部分の設計を一部流用することを考えていたためである。
1978年には、機体サイズが160席の短胴型7N7-100と180席以上の長胴型7N7-200の2種類に絞りこまれた。同年8月31日に、イースタン航空から確定21機(オプション24機)、ブリティッシュ・エアウェイズからは確定19機(オプション12機)の7N7-200を受注したことが発表された。これらの注文は1979年3月23日に調印が行われ、ボーイングは7N7を「757」と命名することを公表して正式に開発を開始した。発注を受けてから開発開始までの期間が長かったのは、767の開発を並行して進めるため、開発作業のタイミングをずらす意図があったとされている。また、計画当初は757-100を最初に開発する予定だったが、航空会社からの受注が得られず開発が中止された。
757は在来機の727よりも高い収容能力と優れた経済性を持つ機体を目指して設計された。1973年の第四次中東戦争をきっかけに燃料価格が高騰し、運用コストの上昇を懸念していた航空会社は燃費性能の向上を求めた。設計目標の中には燃料消費量の削減が掲げられ、削減方法と目標値(従来機比)は新エンジンの採用により20パーセント、航空力学面での改善により10パーセントとされた。より軽い材料と新しい主翼の採用も燃費性能を向上させると期待された。最大離陸重量 (MTOW) は727よりも4,540キログラム大きい99,800キログラムに設定された。高い気温と高度のために離陸性能が低下する高温・高地環境のために、ペイロード容量を向上させた重量型がオプション設定された。
エンジン数は3発または4発の場合と比べて燃費性能面で有利だという理由から双発とされた。ローンチカスタマーのイースタン航空とブリティッシュ・エアウェイズは推力166キロニュートンのロールス・ロイス (R-R) 製RB211-535C ターボファンエンジンを選択した。ボーイングの旅客機ではこれまで米国製以外のエンジンを採用したローンチが無く、今回のロールス・ロイス製エンジン搭載仕様の受注によるローンチが初めてのケースとなった。後に、米国のエンジン製造企業であるプラット・アンド・ホイットニー(以下P&W)は170キロニュートンの推力を持つPW2000型を実用化し、デルタ航空が1980年11月に発注した60機に搭載された。開発プログラムの初期にはゼネラル・エレクトリック社のCF6-32の搭載も検討されたが需要が無く実現しなかった。
757は727の後継機と考えられており、当初は727との共通性が重視されたが、いずれ退役することが見込まれる727よりも、同時進行で開発中の767との共通性を高めた方が良いと考えられるようになった。ボーイングはリスクを低減するため、そして開発費を節約するために両機の設計作業を統合し、結果として両機種は搭載機器や取扱上の特性などが共通化された。767で採用されたコンピュータを用いた設計手法 (CAD) が757の設計でも取り入れられ、全体の3分の1を超える設計図がCADで作成された。1979年の前半には757と767のコックピットが共通化され、両機で同じ計器類やアビオニクス、飛行管理システムが採用された。従来の機械式計器類の代わりに合計6個のカラーCRTを配置して操縦士が把握しやすい情報提示を行うとともに、コンピュータによる自動化を進めることで、操縦士の作業負荷の低減やヒューマンエラーの防止が図られた。まだグラスコックピットという言葉もない時代であったが、この新しいコックピットシステムは、それまで操縦士2人と航空機関士の計3人で乗務する必要があったものを、操縦士2人のみで運航できるように設計された。757と767のコックピットの共通化はパイロットの操縦資格まで共通化することを視野に入れていた。通常、旅客機の操縦資格は機種ごとに取得することになるが、1つの操縦資格で2機種に乗務できることになれば、ボーイングの顧客となる航空会社側でも操縦士の勤務割り当ての自由度が増すことになり、メリットは大きくなる。この共通資格認定は1983年7月22日に認められ、地上での数時間の教習によって757と767の相違について学習することにより、双方の機種への乗務が認められることになった。
757の主翼はスーパークリティカル翼を元に開発され、翼の上面のほぼ全域で揚力を発生できる新しい翼型が採用された。この主翼には767の主翼と共通の設計技術が用いられ、従来機より抗力が低減されたほか、燃料タンク容量を増やすことができた。また、727よりも大きくなった翼幅によって誘導抗力の発生が少なくなり、主翼の付け根部分が大きくなって主脚の格納スペースが拡大したことで後に胴体延長型を開発する際に役立った。
1979年の中頃になると727の面影を残す特徴であったT字尾翼を取り止めて胴体尾部に水平尾翼を装備するデザインに変更された。この変更は、ディープストールと呼ばれる空力学的状態に陥るリスクを避けるとともに、胴体後部の絞り込みを小さくして客室容量を増やす目的で行われた。757-200の全長は47.32メートルで727-200から64センチメートル長くなったが、尾部のエンジンがなくなったことで客室に割り当てられるスペースはずっと大きくなり座席数は727から50席増えて239席となった。これで、727から757に引き継がれた主要な特徴は胴体断面だけとなった。一時は開発をワイドボディの7X7計画に一本化することも考えられたが、結局ワイドボディ機とナローボディ機の両方を開発することになった。757をナローボディとしたのは主には抗力を減らすためで、イースタン航空とブリティッシュ・エアウェイズがナローボディ機の方が経済的だと主張したほか、イースタン航空がシャトル便を多数運航していたニューヨークのラガーディア空港は単通路機の乗り入れしか認められていなかったこともあり、ボーイングが予測した民間航空機市場においてナローボディ機の需要があると判断したことによる。
ボーイングは757の最終組み立てラインを707、727、737を生産していたワシントン州のレントン工場に設けた。開発プログラムの初期にボーイングとブリティッシュ・エアウェイズ、ロールス・ロイスの3社は英国の航空機メーカーにも757の主翼の生産に参加するよう働きかけたが、話はまとまらなかった。結局、主翼、機首部、尾翼を含む機体の約半分がボーイングの自社設備で生産され、残りの部分は主に米国を拠点とする下請け企業によって生産された。フェアチャイルド社は前縁スラット、グラマン社はフラップ、ロックウェル・インターナショナル社は主胴体を生産・供給した。この新しいナローボディ機の生産立ち上げは、在来機種である727の生産縮小と歩調を合わせて行われ、1981年1月に初号機の最終組み立てが開始された。
757のプロトタイプは1982年1月13日にレントン工場にてロールアウトした。この機体はRB211-535Cエンジンを装備し、計画よりも1週間前倒しされ1982年2月19日に初飛行が行われた。この初飛行では油圧低下の表示に続いてエンジンストールが発生した。ボーイングのテストパイロットはシステムによる診断内容を確認してからエンジンの再始動に成功し、以降は正常に飛行した。その後、この初号機は週7日のスケジュールで試験飛行を行った。この時までに、エア・フロリダ、アメリカン航空、ブリティッシュ・エアウェイズ、デルタ航空、イースタン航空、モナーク航空、トランス・ブラジル航空の7社から計136機の受注を獲得していた。
7か月におよぶ757の試験飛行には初号機から5号機までの5機が投入された。試験内容には飛行システム・推進システムの試験、高温・低温気象下での試験、路線実証飛行が含まれた。767の開発過程で得られたデータも活用された。設計上の問題点が洗い出された後、757の非常口ドアには取り扱いを簡単にするために2重ばね構造が採用されたほか、バードストライクに備えて胴体が強化された。実際に製造された機体は、当初の計画値よりも1,630キログラム軽くなったほか、燃料消費率が3パーセント向上した。このことにより航続距離が200海里(370キロメートル)延び、ボーイングは、ますます757の経済性を宣伝するようになった。1,380時間の試験飛行の後、1982年12月21日にRB211エンジン搭載仕様の757に対して米国の連邦航空局(Federal Aviation Administration、以下FAA)の型式証明が交付され、続く1983年1月14日には英国の民間航空局(Civil Aviation Authority)の型式証明を取得した。最初の引き渡しはローンチカスタマーのイースタン航空に対して1982年12月22日に行われた。これは767の初引き渡しの約6か月後のことであった。PW2037エンジン仕様の最初の757は約1年後にロールアウトし、1984年11月5日にデルタ航空に対して引き渡された。
イースタン航空は757の初の商業運航を1983年1月1日にアトランタ - タンパ線で行った。1983年2月9日にはブリティッシュ・エアウェイズがロンドン-ベルファスト間のシャトル便に757を就航させ、3発旅客機であるホーカー・シドレー トライデントを置き換えた。チャーター便を運航しているモナーク航空とエア・ヨーロッパ (イギリス)もこの年の後半に757の運用を開始した。早くから757を就航させた航空会社では、従来のジェット旅客機と比べて757は信頼性と静粛性能が向上していると評した。従来機種からの転換訓練によって、パイロットがCRTを用いた新しいコックピットに対応するのを助けられ、大きな技術的問題が起きることもなかった。イースタン航空は、757は従来機よりもペイロード容量が大きく、燃料消費が少なく、また、運航乗務員が2人で済むことから運用コストが低減されることを認めた。757の座席当たりの燃料消費は、特に典型的な中距離フライトでは、707よりも42パーセント、727よりも40パーセント少なく済んだ。
757のデビューは成功したものの、米国の航空自由化により需要が小型機に移ったことに加え、燃料価格が下落した結果、1980年代の大半で販売が伸び悩んだ。直接的な競合機種は存在しなかったが、マクドネル・ダグラス MD-80などの150席級のナローボディ機は機体価格が低く、757の座席配置によってはほぼ同数の乗客を乗せることができた。全く売れない期間が3年間続いたが、1983年11月にノースウエスト航空から20機の注文を受けたことで、生産ペースを下げずに済んだ。1985年12月には貨物型の757-200PFが発表されUPS航空から20機受注したほか、1986年2月には貨客混載型の757-200Mがローンチされロイヤル・ネパール航空から1機受注した。貨物型はメインデッキ(旅客型で客席が設けられる部分)を貨物室としたタイプであり、1987年9月にUPS航空によって初就航した。貨客混載型はメインデッキに乗客と貨物を収容できるモデルで、1988年9月にロイヤル・ネパール航空によって就航した。
1980年代後半になると、ハブ空港への路線集中が進み、米国で空港の騒音規制が始まったこともあり757の販売が好転した。1988年から1989年の間に合計322機の受注を獲得し、そのうちの合わせて160機はアメリカン航空とユナイテッド航空からの受注であった。このときまでに、米国の短距離国内路線と大陸横断路線では757が当たり前のように見られるようになり、老朽化した707や727、ダグラス DC-8、マクドネル・ダグラス DC-9を置き換えた。757-200の最大航続距離は3,900海里(7,220キロメートル)と727の1.5倍を超える長さとなり、航空会社は無着陸でより長い距離の路線に就航させることができた。さらに、757は厳しい騒音規制が課せられた空港(カリフォルニア州のジョン・ウェイン空港など)や、機体サイズに制限があった空港(ワシントンD.C.のビジネス街に近いワシントン・ナショナル空港(当時)など)からも飛び立つことが出来た。最終的に、デルタ航空とアメリカン航空は、それぞれ100機以上の757を就航させ、米国で最大の757運用者となった。
欧州では、ブリティッシュ・エアウェイズ、イベリア航空、アイスランド航空が757の主要なユーザーとなった一方で、ルフトハンザドイツ航空など他の航空会社はナローボディ機のニーズに対して757は大きすぎると考えた。1980年代の後半には、欧州の多くのチャーター便航空会社(エア2000、エア・ホラント、LTU国際航空など)が757を採用してパッケージ旅行向けなどの便に使用した。アジアでは旅客数の多さから757より大きな機体が好まれたため、受注数は少なかった。1982年における757の販売実績は、潜在的顧客であった日本航空に発注を促すほどのものではなかった。シンガポール航空はアジア初の757ユーザとなり、インドネシアとマレーシアの路線に757を就航させたが、ちょうど5年後の1989年には、保有機種を240席のワイドボディ機であるA310に統一するため、4機の757を売却してしまった。757は中華人民共和国では比較的受け入れられ、1987年に中国民用航空局が最初の発注を行った。中国での受注数は59機まで増えてアジアで最大の市場となった。中国南方航空、中国西南航空、上海航空、厦門航空、中国新疆航空ら中国の航空会社は757を中距離国内線で使用した。
1986年にFAAは757に対して、ETOPSと呼ばれる長距離飛行に関する規制緩和要件を認可し、北大西洋横断路線へ就航させられるようになった。この規制緩和は767が先行事例となり、まず、RB211エンジン仕様の757に対して認証が交付された。ETOPSは、着陸可能な飛行場が近くに無い洋上路線などを飛行する双発機に対する安全規格であり、この要件の下で米国の航空会社は757を中距離国際線にも就航させるようになった。757の開発当初において、大洋横断路線への就航は想定されていなかったが、北米の大陸横断路線で蓄積された信頼性性能に基づいて規制当局の認可が下された。PW2000シリーズエンジン仕様の757に対するETOPS認証は1990年4月に交付された。
1990年代の前半、FAAやアメリカ航空宇宙局 (NASA) や国家運輸安全委員会 (NTSB) などの米国の政府機関は757の後方乱気流特性について調査を始めた。757のすぐ後ろを飛行していた小型のプライベート機が操縦不能に陥り墜落した例など、死亡事故2件を含む事故が続いたほか、小型機が757の背後を飛行中に予期しないローリング運動を起こすという報告を受けた調査であった。調査団は757の主翼形状に着目して調査を行ったところ、離陸中や着陸中のある特定の状況において、より大型な767や747以上に翼端の渦流が強くなる可能性があった。これは試験飛行の時点では見過ごされていた。また、他の試験結果からは確定的な結論を出せず、各政府機関の間で論争を引き起こした。結局、FAAは1994年と1996年に航空交通管制の規制を改訂し、757の直後を飛行する場合は大型機に分類される他のジェット機よりも間隔を大きくとることになった。このため、FAAの分類規定において、757は136,000 kg(300,000ポンド)に満たない航空機で唯一「heavy」ジェットに分類されることになった。
1990年代の前半には757の生産が年間100機となりピークを迎え、この間に発展型の検討も始められた。757はボーイングの単通路ジェット機のなかで、10年以上にわたって発展型が存在しない唯一のモデルであり、航続距離延長型の757-200Xや胴体延長型757-300Xの噂がたびたび流れたが、公式な発表は行われていなかった。1980年代、エアバスがA320の開発を始めようとしていた時期には、対抗する商品として短胴型として757-50を検討していたが実現しなかった。一方、欧州のチャーター便航空会社のは座席定員を増やした胴体延長型に特に興味を示し、そのような機体ができれば757の特徴である長い航続距離をもっと活かすことができると考えた。胴体延長モデルが実現すれば、チャーター便航空会社のニーズに応えられるほか、767-200より低い運用コストで同等の乗客数を乗せられる機種がボーイングのラインナップ加わることになり、座席数185席のエアバスA321注釈の航続距離延長型にも対抗できる可能性があった。
1996年9月2日、チャーター便航空会社のコンドル航空から12機の発注を獲得し、ボーイングはファーンボロー国際航空ショーにおいて胴体延長型の757-300の開発を発表した。757-200のローンチ後18年ぶりの発展型の開発となった。この新型機は757-200よりも胴体が7.11メートル長くなり、座席数を約20パーセント、貨物室容積を約50パーセント拡大できる機内空間が生み出された。ボーイングは757-300の設計期間を同社史上最短にすべく開発に取り組み、ローンチから型式証明までに要した時間は27か月であった。開発上・コスト上の問題から大規模な改良は行われず、737ネクストジェネレーション(以下、737NG)シリーズで採用された新コックピットの採用も見送られた。この胴体延長モデルは、改良されたエンジンと強化されたアビオニクスを搭載し、内装も再設計された。757-300の初号機は1998年5月31日にロールアウトし、同年8月2日に初飛行した。1999年1月に型式証明を受領し、1999年3月19日にコンドル航空が初就航させた。
757-300はアメリカン・トランス航空、アルキア・イスラエル航空、コンチネンタル航空からも受注した。ボーイングでは、この757-300については「757-200のリプレイスを行なう機材ではなく、757-200と767-300の隙間を埋める、全く新しい機体」としていた。しかし、757-300の販売は低調で、最終的に合計55機が製造されるにとどまった。ボーイングは767-200の2大顧客であったアメリカン航空とユナイテッド航空に後継機として757-300を売り込もうとしたが、両社とも新型機の話に乗れるような財務状態では無かった。他のチャーター便航空会社へも売り込みをかけたが、新たな受注につながらなかった。757-300を市場投入したにもかかわらず、1999年11月までに販売が先細りし、受注残が減少したことを受けてボーイングは757の生産率を減らすことを検討し始めた。
757計画は財務上は成功をおさめたが、2000年代の初めには受注が伸び悩んで生産の継続が危うくなってきた。航空会社は財務リスクが低下したことによって、再び737やA320といった、757より小さい機体を求めるようになっていた。航空業界の景気が後退していたことに加え、機体年齢が比較的若い757が多く就航していたことも買い換え需要を少なくした。2000年にはエア2000とコンチネンタル航空が興味を示したことを受けて、ボーイングは長距離型の757-200Xを開発するかどうか再検討した。提案された派生モデルは、補助燃料タンクを追加するとともに757-300から主翼と降着装置を改良することで最大離陸重量を増やし、航続距離を5,000海里(9,260キロメートル)以上に延ばすというものであった。しかし、この提案は受注を得られることは無かった。2001年3月には、ボーイングは中古の757-200を貨物用の757-200SFに改造してDHL航空に初めて引き渡した。この757-200SFは、ボーイングが旅客機から貨物機への改造事業に初めて進出した事例となった。