航空航法

航空航法の基本原則は、ある場所から別の場所への航空機の移動を計画、記録、制御するプロセスを含む一般的なナビゲーションと同じです。

航空航法の成功には、迷子にならずに航空機をあちこち操縦すること、航空機に適用される法律を破ること、または搭乗中または地上の人の安全を危険にさらすことが含まれます。航空航法はいくつかの点で水上艇の航法とは異なります。航空機は比較的高速で移動するため、飛行中に位置を計算する時間が短くなります。航空機は通常、空中で停止してレジャーの位置を確認することはできません。航空機は、運ぶことができる燃料の量によって安全が制限されています。水上車両は通常、道に迷って燃料を使い果たし、救助を待つことができます。ほとんどの航空機には飛行中の救助はありません。さらに、障害物との衝突は通常致命的です。したがって、航空機のパイロットにとっては、常に位置を把握することが重要です。

空中での航法に使用される手法は、航空機が視覚飛行規則（VFR）または計器飛行規則（IFR）のどちらで飛行しているかによって異なります。後者の場合、パイロットは、ビーコンなどの計器および無線航法補助装置を使用して、または航空管制によるレーダー制御の下で指示されたとおりに排他的に航行します。 VFRの場合、パイロットは、適切なマップを参照して、「推測航法」と視覚的観測（パイロットとして知られている）を組み合わせて使用して主に航行します。これは、無線航法補助装置または衛星ベースの測位システムを使用して補足できます。

ルート計画

ナビゲーションの最初のステップは、行きたい場所を決めることです。 VFRでの飛行を計画している民間のパイロットは、通常、パイロットの使用のために特別に公開された地域の航空チャートを使用します。この地図には、空域、無線航法援助施設、飛行場のほか、山、背の高い無線マストなどの飛行の危険性が顕著に表示されます。また、視覚航法を支援するための十分な地上詳細（町、道路、樹木地域）も含まれています。英国では、CAAは毎年更新されるさまざまな縮尺で英国全体をカバーする一連のマップを公開しています。情報は、飛行士またはNOTAMへの通知でも更新されます。

パイロットは、飛行、制限区域、危険区域などで許可されていない制御された空域を避けるように注意して経路を選択します。選択したルートが地図上にプロットされ、描かれた線はトラックと呼ばれます。後続のナビゲーションの目的は、選択したトラックをできるだけ正確に追跡することです。時折、パイロットは片方の足を選んで、線路、川、高速道路、海岸などの地上ではっきりと見える特徴をたどることができます。

航空機が飛行しているとき、航空機は飛行する空気の体に対して移動しています。したがって、風がまったくない場合を除き、正確な地上トラックを維持することは、見かけほど簡単ではありません。これは非常にまれなことです。パイロットは、地上を追跡するために、風を補正するために機首方位を調整する必要があります。最初に、パイロットは目的のために気象当局から供給された予測風向と速度を使用して、出発前に旅行の各区間で飛行する方向を計算します。これらの数値は一般に正確であり、1日に数回更新されますが、天候の予測不可能な性質により、パイロットは飛行中にさらに調整を行う準備をする必要があります。一般的な航空（GA）パイロットは、多くの場合、フライトコンピューター（スライドルールの一種）または目的に合わせて設計された電子航法コンピューターを使用して、最初の方向を計算します。

ナビゲーションの主な手段は磁気コンパスです。針またはカードは磁北に合わせて配置されますが、これは真の北とは一致しないため、パイロットは磁気変動（または赤緯）と呼ばれるこれにも対応する必要があります。ローカルに適用されるバリエーションもフライトマップに表示されます。パイロットが必要な実際の機首方位を計算したら、次のステップは各区間の飛行時間を計算することです。これは、正確な推測航法を実行するために必要です。パイロットは、登頂時の初期対気速度の低下を考慮して、登頂までの時間を計算する必要もあります。降下の頂点、またはパイロットが着陸のために降下を開始する予定のポイントを計算することも役立ちます。

飛行時間は、航空機の目的の巡航速度と風の両方に依存します。追い風は飛行時間を短縮し、向かい風はそれらを増加させます。フライトコンピューターには、パイロットがこれらを簡単に計算するのに役立つスケールがあります。

PNRと呼ばれることもある戻りのないポイントは、飛行機が出発する飛行場に戻るために、飛行機に十分な燃料と必須の予備があるフライトのポイントです。このポイントを超えると、オプションは閉じられ、飛行機は他の目的地に進む必要があります。あるいは、飛行場のない大規模な地域、たとえば海に関しては、それはその前に方向転換に近づき、その後に継続するためにより近い点を意味することができます。同様に、ETP（クリティカルポイント（CP）とも呼ばれる）と呼ばれる等時点は、飛行中にまっすぐに飛行を続けるか、出発飛行場に戻るのに同じ時間がかかるポイントです。 ETPは燃料に依存するのではなく、風に依存し、出発飛行場から出入りする対地速度を変化させます。無風状態では、ETPは2つの飛行場の中間に位置しますが、実際には風速と方向に応じてシフトします。

たとえば、海上を飛行する航空機は、1つのエンジンが動作しない状態、減圧状態、および通常のETPのETPを計算する必要があります。これらはすべて、実際にはルートに沿った異なるポイントになる可能性があります。たとえば、あるエンジンが動作しておらず減圧状態にある場合、航空機は運用上の高度を下げることを余儀なくされ、燃料消費、巡航速度、および対地速度に影響を及ぼします。したがって、状況ごとに異なるETPがあります。

エンジンの故障などの緊急事態が発生した場合、民間航空機は着陸に適した場所の範囲外のルートに沿って運転することは許可されていません。 ETPの計算は計画戦略として機能するため、飛行乗務員は緊急事態が発生したときに常に「アウト」状態になり、選択した代替手段への安全な迂回を可能にします。

最後の段階では、ルートが通過するエリアをメモし、実行するすべてのこと（連絡するATCユニット、適切な周波数、視覚的なレポートポイントなど）をメモします。また、パイロットがそれらの地域のQNH（気圧）を要求できるように、どの圧力設定地域に入るかを記録することも重要です。最後に、パイロットは、何らかの理由でルートを飛行できない場合のいくつかの代替計画を念頭に置く必要があります。予期しない気象条件が最も一般的です。パイロットは、代替目的地の飛行計画を提出し、そのための適切な燃料を運ぶことが必要になる場合があります。パイロットが出発前に地上でできる作業が多いほど、空中に浮かびやすくなります。

IFRプランニング

計器飛行規則（IFR）のナビゲーションは、視覚飛行規則（VFR）の飛行計画に似ていますが、通常、ビーコンから最低安全高度（LSALT）のビーコンへのIFRルートを示す特別なチャートを使用することでタスクがより簡単になります。（両方向）および各ルートにマークされた距離。 IFRパイロットは他のルートを飛行する場合がありますが、LSALTの計算が最も難しいため、これらの計算をすべて自分で行う必要があります。次に、パイロットは目的地の空港に着陸するための天候と最小仕様、および代替要件を調べる必要があります。また、パイロットは、最後に実行した方法に応じて、特定の手段アプローチを使用する法的能力を含むすべてのルールを遵守する必要があります。

近年、ビーコンからビーコンへの厳密な飛行経路は、パフォーマンスベースナビゲーション（PBN）技術によって導出されたルートに置き換えられ始めています。オペレーターが航空機のフライトプランを開発している場合、PBNアプローチでは、該当する空域内に存在するナビゲーションエイドの全体的な精度、整合性、可用性、継続性、機能性を評価することを推奨します。これらの決定が行われると、オペレーターは、適用されるすべての安全上の懸念を尊重しながら、最も時間と燃料効率の良いルートを開発します。これにより、航空機と空域の全体的な性能を最大限に高めます。

PBNアプローチでは、基盤となる航空機の動作を再計算する必要なく、技術は時間とともに進化することができます（地上ビーコンは衛星になります...）。また、空域で使用可能なセンサーと機器の評価に使用されるナビゲーション仕様をカタログ化して共有し、機器のアップグレードの決定や世界のさまざまな航空ナビゲーションシステムの継続的な調和を通知できます。

飛行中

飛行中、パイロットは苦労して計画に固執する必要があります。そうでなければ、道に迷うのは非常に簡単です。これは、暗い場所や特徴のない地形の上を飛行する場合に特に当てはまります。これは、視覚的な飛行規則に従って飛行しない限り、パイロットは計算された機首方位、高さ、速度に可能な限り正確に固執する必要があることを意味します。視覚的なパイロットは定期的に地面とマップを比較し（パイロット）、調整が一般的に計算され計画されているにもかかわらず、トラックが追跡されていることを確認する必要があります。通常、パイロットは、地上の特徴が容易に認識されるポイントまで、計画どおりしばらく飛行します。風が予想と異なる場合、パイロットはそれに応じて機首方位を調整する必要がありますが、これは当て推量ではなく、暗算で行われます。多くの場合、60分の1の規則が使用されます。たとえば、中途段階での2度の誤差は、脚の端の位置に到達するように4度ずつ方位を調整することで修正できます。これは、脚の推定時間を再評価するポイントでもあります。優れたパイロットは、さまざまな手法を適用して順調に進むことができます。

コンパスは方位を決定するために使用される主要な機器ですが、パイロットは通常、コンパスよりもはるかに安定したジャイロ駆動のデバイスである方向インジケーター（DI）を参照します。コンパスの読み取り値は、DIのドリフト（歳差運動）を定期的に修正するために使用されます。コンパス自体は、航空機が安定するのに十分な長さの直進および水平飛行を行っている場合にのみ、安定した測定値を表示します。

パイロットが脚を完了することができない場合-悪天候が発生した場合、または視界がパイロットの免許で許可された最小値を下回る場合、パイロットは別のルートに迂回する必要があります。これは計画外の区間であるため、パイロットは適切な船首方位を精神的に計算して、目的の新しいトラックを提供できる必要があります。飛行中にフライトコンピューターを使用することは通常非実用的であるため、大まかな準備の整った結果を出すための精神的なテクニックが使用されます。風は通常、60°未満の角度に対してサインA = Aであると想定することで許容されます（60°の端数で表現した場合-たとえば、30°は60°の1/2、サイン30°= 0.5）、これは十分に正確です。これを精神的に計算する方法はクロックコードです。ただし、パイロットは、位置を認識し続けるために、迂回路を飛行するときは特に注意する必要があります。

一部の迂回は一時的なものである可能性があります。たとえば、地元の嵐雲の周りを迂回するためです。このような場合、パイロットは所定の期間、希望の機首方位を60度離すことができます。嵐がなくなると、彼は反対方向に120度戻り、同じ時間飛行します。これは「風の星」の操縦であり、風が上空ではないため、元のトラックに戻り、迂回路の1本の足の長さだけ旅行時間が長くなります。

飛行中に磁気コンパスに依存しないもう1つの理由は、時折ヘディングインジケーターを調整することは別として、磁気コンパスは飛行条件やその他の磁石システムの内部および外部干渉によって引き起こされるエラーの影響を受けるためです。

ナビゲーションエイド

優れたパイロットは、ナビゲートに役立つあらゆる手段を使用します。多くのGA機には、自動方向探知機（ADF）、慣性航法、コンパス、レーダー航法、VHF全方向性範囲（VOR）、全地球航法衛星システム（GNSS）などのさまざまな航法補助装置が装備されています。

ADFは、地上の無指向性ビーコン（NDB）を使用して、航空機からのビーコンの方向を示すディスプレイを駆動します。パイロットは、この方位角を使用して地図上に線を引き、ビーコンからの方位角を示すことができます。 2番目のビーコンを使用すると、2本の線を引いて、線の交点に航空機を配置できます。 これはクロスカットと呼ばれます。あるいは、トラックがビーコンの真上を飛行する場合、パイロットはADF機器を使用してビーコンに対して機首方位を維持できますが、特に強い横風がある場合は「針に追従する」ことは悪い習慣です。実際のトラックは、意図したものではなく、ビーコンに向かってらせん状になります。また、NDBは非常に長い波長を使用するため、誤った読み取り値を与える可能性があります。これは、地物や大気によって容易に曲げられ、反射されるためです。 NDBは、ナビゲーション支援が比較的少ない一部の国では、ナビゲーションの一般的な形式として引き続き使用されています。

VORは、より洗練されたシステムであり、多くの航法援助を備えたこれらの国でIFRの下で飛行する航空機のために確立された主要な航空航法システムです。このシステムでは、ビーコンは、位相がずれている2つの正弦波で構成される特別に変調された信号を発信します。位相差は、受信機がステーションから来ている磁北（場合によっては真の北）に対する実際の方位に対応します。結果は、受信機がステーションからの正確な方位を確実に決定できることです。ここでも、場所を特定するためにクロスカットが使用されます。多くのVORステーションには、適切な受信機がステーションからの正確な距離を決定できるDME（距離測定機器）と呼ばれる追加の機器もあります。これにより、ベアリングと一緒に、単一のビーコンのみから正確な位置を決定できます。便宜上、一部のVORステーションは、おそらく自動表面観測システムによって生成された、パイロットが聞くことができるローカル気象情報も送信します。 DMEと同じ場所にあるVORは、通常、TACANのコンポーネントです。

GNSSの出現前、 Celestial Navigationは、戦争中にすべての電子航法援助装置がオフになった場合に、軍事爆撃機および輸送機の訓練を受けた航海士によっても使用されていました。もともとナビゲーターはアストロドームと通常の六分儀を使用していましたが、1940年代から1990年代にかけてより合理化されたペリスコープ六分儀が使用されました。 1970年代から旅客機は、特に大陸間路線で慣性航法システムを使用していましたが、1983年に大韓航空の007便が撃shootingされ、米国政府はGPSを民間で使用できるようになりました。

最後に、航空機はレーダーやマルチラテレーションなどの監視情報を使用して地上から監視されます。 ATCは、パイロットが受信しているATCサービスのレベルに応じて、位置を確立するためにパイロットに情報をフィードバックするか、実際にパイロットに航空機の位置を伝えることができます。

航空機でのGNSSの使用は、ますます一般的になってきています。 GNSSは、航空機の非常に正確な位置、高度、機首方位、対地速度の情報を提供します。 GNSSは、かつてGAパイロットが利用できる大型のRNAV装備の航空機に予約されていたナビゲーションの精度を高めます。最近、多くの空港にGNSS機器アプローチが含まれています。 GNSSアプローチは、既存の精度および非精度アプローチへのオーバーレイ、またはスタンドアロンGNSSアプローチのいずれかで構成されます。決定の高さが最も低いアプローチでは、一般に、GNSSを2番目のシステム（たとえば、FAAの広域増強システム（WAAS））で増強する必要があります。

フライトナビゲーター

民間の飛行ナビゲーター（ほとんどの場合、「航空ナビゲーター」または「飛行ナビゲーター」とも呼ばれる冗長な乗組員の位置）は、1910年代後半から1970年代にかけて、古い航空機に採用されました。乗組員、場合によっては2人の航海乗組員が、推測航法と天体航法を含む旅行航海を担当しました。これは、航海が当初は無線航法援助装置が利用できなかった海や他の大きな水域を飛行するときに特に重要でした。（現在、衛星放送は世界中で提供されています）。洗練された電子システムとGNSSシステムがオンラインになると、ナビゲーターの地位は廃止され、その機能はデュアルライセンスのパイロットナビゲーターによって引き継がれ、その後、フライトのプライマリパイロット（キャプテンと副操縦士）によって引き継がれ、商用便の乗組員の位置。キャプテンとFOの計器盤への電子ナビゲーションシステムの設置が比較的簡単だったので、商業航空（必ずしも軍事航空ではない）でのナビゲーターの位置は冗長になりました。（一部の国は、戦時中に航法援助なしで飛行するよう空軍に命じているため、依然として航海士の位置が必要です）。ほとんどの民間航空航海士は、1980年代初頭までに引退したか、冗長になりました。