コンピュータモデルが不明のマレーシア航空機の謎を解明する

Tiffany Trader

学際的な研究チームによる法医学的復元が、マレーシア航空MH370便の2014年3月8日に発生した悲劇的な消失に新たな洞察を提供している。1年以上経過した後も、そのボーイング777と239名全員の運命がまだ調査中である。

先進の応用数学家と数名の仲間達の作業によると、飛行機が90度の急降下に入った後に垂直に南インド洋に突入したと信じる理由がある。

テキサスA&M大学カタール校(Tamuq)の数学教授Goong Chen博士により述べられるシナリオ(垂直突入)は、破片の欠如や推定墜落現場周辺海域での油の流出を一番良く説明している。

このチームは、テキサスA&M大学カタール校のRAADスーパーコンピュータ・クラスタ上で、応用数学と計算流体力学を使用して数値シミュレーションを実行した。この研究の結果は「Notices of the American Mathematical Society」の4月号に掲載され、Sputnik Newsでもさらに取り上げられた。

Chen博士と、テキサスA&M大学、ペンシルバニア州立大学、バージニア工科大学、MITおよびカタール環境エネルギー研究所(QEERI)からの研究者による国際チームは、「ハドソン川の奇跡」と呼ばれるニューヨーク市のハドソン川の中間にUS Airwaysの1549便が安全に「着地」させたChesley B. “Sully” Sullenberger機長が行った措置に似ているものを含む5つの可能性のあるシナリオを検証した。

破片の欠如はチームの所見の顕著なファクターとなった。流体力学シミュレーションに基づけば、垂直入水は航空機の構造的完全性を損なう可能性が最も低い。この角度では、「曲げモーメント」が抑制されるのだ。他の進入角度と比べると、垂直衝突は翼と尾翼を取り去る程度の小さな曲げモーメントは受けるが、胴体はそのまま残るのだ。

航空の先例の理解と大気および海洋表面の状態とを組み合わせた計算データの観測を描くことで、このチームは、垂直突入後に、胴体、翼および重量のある破片は海底のそこに沈み、ほとんど証拠を残さなかったと結論付けている。

「M370便の最後の瞬間の謎は、ブラックボックスがいつか発見されでデコードされるまで、そのまま残るでしょう。」と著者は書いている。「しかし、私達の評価では、垂直降下による入水もしくは急なピッチ角度での入水が最もありそうなシナリオなのです。」

チームはまた、科学者がそのような悲劇を理解し、防止する、きわめて重要な役割を果たしたのだ。

「旅客機の海への墜落は非常に悲劇的な出来事です。」と書いている。「しかし、数学的および工学的には、モデリングと計算において重大な関心があり、そのため、航空機の衝突安全性と生存性の向上を期待して良好な物理的メカニズムを理解することができます。CFDによるアプローチは、実験室でのセットアップと測定に掛かる長時間で高価なプロセスを節約するのにアドバンテージがあります。今や、利用できるフリーやオープンソースの計算ツールやユーザフレンドリーなソフトウェアが増えており、数学者にとって、この記事が証明することを丁度望んでいるような複雑で”現実の”問題のモデル化と計算のために、エンジニアや物理学者と学際的に協調することが容易になってきました。多くの課題が残っています。水中に不時着した航空機の研究のためのCFDに関しては、Liu等[LQG+14]による素晴らしいレビューと展望論文を見てみよう。分析指向の数学者にとって、考慮さるべき、大部分のアプローチに厳格に対処する問題、堅牢性、および安定性の課題のリストを策定するのによいでしょう。」