これたで、67回にわたっお「鉄道ずIT」ずいうテヌマでいろいろ曞いおきたが、今回から察象を倉えお、「航空機ずIT」ずいうテヌマに移行する運びずなった。これたでず同様、お付き合いいただければ幞いだ。

この「航空機ずIT」では、別連茉の「軍事ずIT」ず同様、特定のテヌマをひず぀定めお、䜕回かに分けお関連する話題を取り䞊げおいく、ずいう圢で進めようず考えおいる。最初のテヌマは航法ず運航管理だ。ややこしいこずに、鉄道だず「運行」だが、航空機は「運航」である。それはそれずしお。

航空機が䜍眮を知る方法

地䞊を移動しおいおも道に迷う人がいるぐらいだから、目印が少ない空の䞊ではなおのこずだ。しかも、地䞊にいるずきには道に迷ったら立ち止たっお考えるこずができるが、飛行機はそれができない。

だから、自己䜍眮を正確に知る手段は重芁だ。自己䜍眮ず目的地が分かっおいお、䞡者を結ぶ針路を決めお、その針路に乗っお飛行するこずができるず初めお、飛行機の航法が成立する。

間違っお他囜の領空を䟵犯しおしたうのも問題だが、ずきには航法を誀っお「降りる飛行堎を間違えた」なんおいう信じられない事故が起きるこずもあるぐらいだから、正確な航法は重芁だ。

たず、どこから離陞するのかは分かっおいるから、そこから針路ず速床の情報に基づいお掚枬航法を行うこずができる。飛行機の操瞊垭には磁気コンパスやゞャむロコンパスが備わっおいるので、それを芋れば針路は分かる。

ずころが、無颚状態ならいざ知らず、颚が吹いおいるず機が流されお針路が倉わっおしたう。たた、飛行機の速床蚈は察気速床蚈、぀たり呚囲の空気に察する盞察速床だから、これも颚が吹いおいれば数字が違っおくる。向かい颚なら察地速床より倧きな数字が出るし、远い颚なら逆になる。だから、飛行機では「速床」の皮類がいく぀もあっおややこしい。

こうした事情があるので、実は飛行機の航法は意倖ず難しい。陞䞊であれば、地䞊の地圢を芋お、それを地図ず照合する、いわゆる地文航法を利甚できるが、それは有芖界飛行を行っおいるずきの話。倜間や悪倩候䞋では地文航法は成り立たない。目印がない掋䞊飛行でも事情は同じだ。

そこで、飛行䞭の航空機が自己䜍眮を知るための方法が、昔からいろいろず考案されおきた。倧別するず、地䞊に蚭けた送信局や人工衛星から枬䜍甚の電波を発する方匏ず、そういった倖郚からの支揎を埗ないで、航空機が自ら自己䜍眮を知る方法がある。

たず、枬䜍甚の電波を発する方匏には、以䞋のものがある。

  • 双曲線航法装眮(ロラン、デッカ、オメガ) : 耇数の基地局から発する電波を受信しお、到達時間差の情報をチャヌトず照合するこずで自己䜍眮を知る
  • 衛星航法(GPS : Global Positioning System、ガリレオ、GLONASS、準倩頂衛星など) : 衛星から受信する電波の到達時間差に基づいお、䞉次元の枬䜍を行う
  • VOR(VHF Omni-directional Range) : 既知のVOR局から発する電波を受信しお、自機から芋たVOR局の方䜍ず距離を知る
  • ADF(Automatic Direction Finder) : 既知のNDB(Nondirectional Radio Beacon)局から発する電波を受信しお、NDB局の方䜍を知る

ADFは方䜍しか分からないので、NDB局の真䞊を通過しお方䜍を瀺す針が反転した瞬間に圓該NDB局の䞊空を通過した、ずいう刀断の仕方をする。シンプルだが、いたひず぀頌りない。

たいおいの枬䜍手段では、なにかしらの蚈算凊理が発生する。しかも、䞞い地球の衚面を飛んでいるこずを考慮に入れながら䜍眮決定を行う必芁があるので、あたり単玔な蚈算ではない。それを、事前に䜜成しおあるチャヌトを参照するか、手䜜業で蚈算するか、それずもコンピュヌタに蚈算させるか、ずいう違いが生じるわけで、そこでITが航法に関わっおくる。

倖郚からの支揎を受けない方法ずしおは、前述した掚枬航法以倖に、慣性航法装眮(INS : Inertial Navigation System)がある。これは、加速床を時間で二床積分するず移動距離を求められるこずを利甚した仕組みだ。X軞・Y軞・Z軞ず3次元のそれぞれに぀いお加速床を正確に枬り、積分凊理を行っお移動距離を算定する。それらのベクトルを合成するず、移動した方向ず距離のデヌタを3次元で埗られる。

INSを実珟するには、粟床の高い加速床蚈ず、それを3軞それぞれの方向に安定させるゞャむロ、そしお蚈算凊理を行うコンピュヌタが必芁になる。そしお目䞋の䞻流は、このINSずGPSだ。陞䞊でも掋䞊でも䜿えるので、地䞊の航法揎助斜蚭に瞛られない利点がある。

昔は、遠距離飛行を行う囜際線の旅客機は正副操瞊士に加えお航空機関士ず航法士を茉せおいたものだが、INSの搭茉が䞀般化したこずで航法士が倱職した。航空機関士も埌に倱職するが、その理由に぀いおは回を改めお取り䞊げる。

航法ずオヌトパむロット

こうしお自己䜍眮を粟確に把握できるようになるず、オヌトパむロット(自動操瞊装眮)にも圹に立぀。オヌトパむロットず称する機材は第二次䞖界倧戊の頃からあったが、これは単に指定した針路ず速力を維持するだけのもの。それず異なり、珟代のオヌトパむロットは途䞭で経由する䞭間点(りェむポむント)の緯床・経床を入力しおおくず、それらを結ぶ針路を自動的にずっおくれる。それを蚈算・実行するのもコンピュヌタの仕事だ。

ただし圓然ながら、緯床・経床の入力を間違えれば明埌日の方向に飛んでいっおしたうし、枬䜍誀差が生じれば航法ミスに぀ながる可胜性がある。そういう泚意点があるずはいえ、緯床・経床を指定すれば自動的に飛行できる仕組みが敎ったこずが、パむロットのワヌクロヌド䜎枛だけでなく、自埋飛行が可胜な無人機の実珟に぀ながった。

ただし、こうやっお飛行機が自動的に飛べるようになるず、こずに無人機の堎合には困った問題が生じる。それに぀いおは埌日、別の回で取り䞊げる予定だ。

今回はさしあたり、枬䜍甚のシステムが発達したこずずコンピュヌタの䜵甚により、航空機の航法は昔に比べるずはるかに信頌できるものになった、ずいう話だけ理解しおいただければOKである。

執筆者玹介

井䞊孝叞

IT分野から鉄道・航空ずいった各皮亀通機関や軍事分野に進出しお著述掻動を展開䞭のテクニカルラむタヌ。マむクロ゜フト株匏䌚瀟を経お1999幎春に独立。「戊うコンピュヌタ2011」(朮曞房光人瀟)のように情報通信技術を切口にする展開に加えお、さたざたな分野の蚘事を手掛ける。マむナビニュヌスに加えお「軍事研究」「䞞」「Jwings」「゚アワヌルド」「新幹線EX」などに寄皿しおいるほか、最新刊「珟代ミリタリヌ・ロゞスティクス入門」(朮曞房光人瀟)がある。