なぜ航空機は鉄ではなくアルミ、チタン、マグネシウム、炭素繊維などもっと密度の低い素材で作ることがほとんどなのに船、自動車、鉄道車両は未だに鉄で作ることが多いのですか。教えてください

Question

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Answer 1

飛行機というのは機体大きさや主翼の形状により飛行重量が決まります。

この飛行重量というのは「 飛行機の機体重量＋燃料＋運ぶ人（運ぶモノ）」を足したのものです。

飛行重量に上限があるのですから
遠くまで移動しようとすれば燃料を多く積む事になりますが、燃料を余分に乗せれば人や荷物を運べなくなります。
逆に人や荷物を多く積もうとすれば燃料を減らすことにより遠くへの移動が難しくなる。

燃料を多く積んで人や荷物も多く積みたければ、飛行機の機体重量を減らすのが一番手っ取り早いわけです。

ですから機体重量を減らす為に質量の割りに強度の強い材質を使うわけです。

でも、自動車や船・鉄道なども同じですよ。
強度が保たれた上で軽く出来れば燃費も良くなりますし同じ大きさであれば運べる重さが大きくなります。
いわゆる金銭的な問題で先進的な材料が使われないだけで、自動車や鉄道ならアルミが船ならばFRP（ガラス繊維強化プラスチック）などはよく使われています。

Answer 2

質量比ですね。

空気の重さに対しての素材の重さ、

海水に対しての比率は船が一番高いです。



質問は、「密度」という言葉を使用していますが。密度と言うのは同じ大きさのブロックがあって、密度の高いものが思い、と言うだけの話です。諸々でもかちんかちんでも、硬さや素材の特性は関係しません。

この場合は、密度と言う言葉は、出さずに「軽い特殊素材」と言う分に言います。

「鉄」ということばもおかしくで、合金という言葉になります。
船の鉄と、自動車に使われる鋼材パネルとは、密度、質量が全く違います。

そして、現在の鉄道と、船のジェットホイルは、ほとんど飛行機と同じアルミ合金７００５系で製作されています。

アルミよりチタンが軽いですがすぐ割れてしまいます。マグネシュウムはすぐ曲がり、燃えやすいです。

だからアルミ合金よりましです。

そこでカーボンファイバーの登場です。

新幹線はカーボン使わなくても３６０ｋｍは楽勝なので要りません。

Answer 3

重くてもいいからですよ。
航空機に取っては軽いことは最優先事項です。
船や車などような高い安全率では作られていません。
つまり遥かに華奢なんですよ。

Answer 4

船の場合、喫水し海面より適度に沈ませなければ、波の影響だだ被りで不安定でしょ…軽過ぎもダメなんです。
だからバラスト入れてるでしょ？
それに大型船はデカ過ぎて加工し易い鉄板が使い勝手が良い
溶接し易いし
小型はFRP成型が多い！安く造れるし。

自動車はコストと加工し易すさ、張力も必要だから。
アルミボディも在るよ！ディフェンダーなんかはアルミ

それに！
炭素やチタン等、硬度が高い物ほど脆い！って事もある
適度な粘りが無いとダメ！硬いと事故の際、衝撃波は貫通してモロ人体に飛び込んでくる…人間はほぼ水分だから波状に弱い
アルミ合金はメチャ弱い合金。
振動で金属疲労はハンパ無い

本当は鉄が最強

Answer 5

船なんか、小型のものはたいていがグラスファイバー化アルミなんだけど。
車も鉄じゃない素材を使うことは多いよ。
少しは自分で調べてから、わからないことを聞くようにしようよ。

Answer 6

航空機は衝突安全性なんか無いから。

Answer 7

船をチタンで作る事はありますよ。
旧ソ連の原子力潜水艦です。
アメリカのロサンゼルス級を凌ぐ高性能でした。
しかし、コストはメチャ高です。

船の場合ですが、チタンを使わずとも高張力鋼を使い、優れた溶接技術があればチタンと同等の性能を出せます。これ、日本の場合です。

船の場合は飛行機と違ってさほど軽量化の必要性がないので、高価な素材が使われることはあまり考えられません。
ミサイル艇にはアルミ等が使われます。速度が重要ですから。
自動車はアルミ製はありますね。炭素繊維も使われます。確かに性能は上がりますが、サスペンション、電子制御、タイヤの技術向上で鉄でも十分な性能が出せます。レースカーは別ですが。

Answer 8

航空機はジュラルミン。
新幹線もジュラルミン。
モータボートはＦＲＰ。
自動車はアルミと炭素繊維。

などで製造されています。

量産車は鉄。
電車の腰下フレームは鉄。

使用用途に適合した材料を使って生産されます。

Answer 9

自動車にしたってFRPやアルミを使う例は多々ありますし、そもそもこういう場合に使われる鉄は「高張力鋼」という特殊な鉄材で、下手にアルミで作るよりも軽く強固に作れちゃうんですよ。「鉄は重い」という認識しか質問者さんが持ってないのであれば、その認識はもう現実に追い越されてしまっているということです。

Answer 10

あなたが知らないだけです。

船舶ですと、軽量化のためにアルミや強化プラスチックを使う例がありますし、鉄道車両ですと特に新幹線はほとんどがアルミ合金製です。

Answer 11

鉄道はアルミ採用珍しくないでしょ。


情報

https://mainichi.jp/articles/20170822/k00/00m/020/067000c