前回は速度に関する指標について説明しましたが、今回は高度に関するデータについて説明します。

航空機の高度計には、気圧高度計（barometric altimeter）と電波高度計（radio altimeter）の2種類があります。まずは気圧高度計を見てみましょう。

高度が上がるにつれて空気密度が減少し、それに伴って気圧も下がることは誰でも知っています。そこで大気圧を測定し、標準値と比較することで、測定地点の絶対高度値（海抜高度）を求めることができます。これが気圧高度計（altimeter）の基本的な動作原理です。気圧を使用して測定する利点は、高度計が小型で構造が簡単であることですが、欠点もあります。それは、高度以外に温度や水蒸気密度の変化も気圧の変化に影響を与えることです。そのため、航空機ではパイロットは必ず現地の実際の大気状況に基づいて気圧計の校正を行う必要があり、離陸前と着陸前には欠かせません。正確に把握できない高度での着陸がいかに危険であるかは言うまでもありません。

例を挙げましょう。前日が高気圧の晴れの日で、ある航空機が海抜高度6.4メートルの羽田空港に着陸した際、当時の気圧は1013ヘクトパスカル、機上の高度計は29.92インチ水銀柱に設定され、高度計は21フィートを表示していました。翌日に雨が降り始め、気圧が997ヘクトパスカルに低下したとします。もし校正を行わなければ、この時の高度計の表示は450フィートとなり、メートルに換算すると137メートルになります。海抜6メートルの地上に停まっている航空機の計器が、とんでもなく137メートルも表示していることになります。これが天候が高度計に与える影響の大きさです。したがって、離陸前にパイロットは必ず高度計を997ヘクトパスカル（29.45インチ水銀柱）に設定しなければなりません。この設定値の情報は、空港の航空管制官、航空会社のディスパッチャー、または空港のATISから取得することができます。

気圧に関してはいくつかの用語が頻繁に使われるので、以下に簡単にまとめます。

1. **“現場気圧QFE”**は、空港の水平面の気圧です。FEは"Field Elevation"で覚えることができます。パイロットがQFEの高度計設定を使って高度表を校正した場合、空港上では高度計の針は0フィートを指します。

2. **“修正海面気圧QNH”**は、国際民間航空機関（ICAO）が定めた標準大気に基づいてQFEを変換した値です。NHは"Not Here"で覚えることができます。前述した空港での高度計設定に使用されるのが、このQNH値です。パイロットがQNHの高度計設定を使って高度表を校正した場合、空港上では高度計の針はその空港の海抜高度を指します。これは航空図に記載されている空港データでもあります。したがって、空港付近での離陸、上昇、降下、着陸のプロセスでは、QNH値を基準として高度表を修正する必要があります。これにより、離陸および着陸するすべての航空機が同一の基準を使用して飛行高度を測定することになり、地上への衝突や航空機同士の衝突、異常接近などの事故を防ぐことができます。

3. **“標準大気圧QNE”**は、標準大気条件における海面の気圧を指します。その値は1013.2ヘクトパスカル（29.92インチ水銀柱）です。空港付近ではQNH値を基準にすることができますが、空港間を飛行する場合は気圧の変化は一定ではなく、地上や海上に無数の観測所を設けてQNHを測定することも不可能です。そのため、すべての航空機が統一された基準であるQNEを使用すれば、高度表の修正が簡素化され、空中の安全が保証されます。では、どのような条件下でQNHをQNEに調整するのでしょうか。規定では「遷移高度」が設けられており、QNHがこの高度を超えると、パイロットは高度計をQNE、つまり29.92インチ水銀柱（1013.2ヘクトパスカル）に設定する必要があります。また、各国によって遷移高度の規定は異なります。例えば上昇時、中国は3000メートル、日本は14000フィート、アメリカは18000フィート、イギリスは6000フィート、シンガポールとタイは11000フィートとなっています。

引き続きボーイング777を例に、実際の計器表示を見てみましょう。下の図のPFD（Primary Flight Display）で、高度表示は右側の高度ストリップの中央の四角い枠内にあります。 数字の"4800"は高度計が4800フィートであることを示しており、その下の"29.86 IN"のデータは高度計が29.86インチ水銀柱に設定されていることを示しています。これは、この時航空機がQNH値を使用していることを意味します。

次の図を見てください。高度計の部分だけを取り出し、それぞれの数字を具体的に説明しています。 中央の四角い枠の中にある"CURRENT ALTITUDE"の矢印が指す数字"4800"は、高度計が4800フィートであることを示しています。その下にもう一つの枠内に"STD"と表示されています。これは、現在の航空機がQNEの標準大気圧を使用していることを示しています。同時に、STDの下にある"PRESELECTED BAROMETRIC REFERENCE"の矢印が指す"29.86 IN"のデータも見えます。これはプリセットされた高度計の値で、29.86インチ水銀柱に設定されています。パイロットは降下フェーズに入る前に、目的地のQNH値をセットしておくことができます。航空機が遷移高度を下回った後、切り替えボタンを押すだけで済むため、操作が大幅に簡素化されます。 STDボタンは上の図にあるEFISコントロールパネルの右上方にあり、“BAROMETRIC REFERENCE SELECTOR"の矢印が指すBAROノブが高度表設定の場所です。

高度の単位について、一般的に欧米や日本ではフィートを使用し、中国はメートルを使用しますが、QNE高度設定を使用する場合はFly Levelという言葉が使われます。Fly Levelを使用する場合、数字の後ろの2つのゼロは省略されるため、35000フィートはFly Level 350と呼ばれ、一般にはFL350と記されます。例えば3.7節の航空管制会話でこのような紹介があったことを覚えているでしょうか： “Tokyo Control，Air System 115，Leaving 7800 for FL210，Initially Proposed FL410” “東京センター、エアシステム115です。高度7800フィートからFL210へ通過中、最終目標高度はFL410です” ここでは7800、FL210、FL410を使って高度を表現しています。今なら意味が分かりますね。7800はQNH下での高度7800フィート、FL210はQNE下での高度21000フィートという意味です。

では、一般的に旅客機は最大どれくらいの高さまで飛べるのでしょうか。最大飛行高度、つまり「上昇限度」には2つの要素、揚力と機体強度が関係します。

航空機が飛行できるのは空気が存在するからです。エンジンが航空機を推進し、一定の速度に達すると、主翼に作用する気流が上向きの揚力を発生させ、航空機は上昇し続けます。しかし、高度が高くなるほど空気は薄くなり、エンジンに入り込む空気量が減るため、エンジンが発生できる推力も低下し、最終的に航空機が上昇できる限界に達します。この時、航空機は水平飛行しかできません。これが航空機の「実用上昇限度」という概念です。航空機の上昇速度が低下し、垂直方向の上昇率が300フィート/分（90メートル/分、人間が歩く速度と同じくらい遅い）に低下した時の高度が、実用上昇限度となります。したがって、同型の航空機であれば、エンジン出力が大きく、重量が軽いほど、実用上昇限度は高くなります。

機体強度は、航空機の内外の圧力差に関係します。1万メートル以上の高高度では、気温は約氷点下50度、気圧は地上の20%しかありません。そのため、旅客機内にエアコンと加圧設備で適切な温度と気圧を供給しなければ、乗客は生存できません。エアコンについては、一般的に客室内温度は24度が基準ですが、夏は薄着なので少し温度を上げ、冬は厚着なので少し下げる調整がされます。しかし、温度に比べると加圧調整の方が少し難易度が高いです。

例えば、客室内を常に1気圧に保ったまま上昇し続けるとすると、外部の気圧が低下し続けるため、内外の圧力差が作用して、航空機は風船のように膨らみ続けることになります。11000メートルでは内外の圧力差は8.1トン/平方メートルになり、機体に作用しますが、13000メートルの高度では8.7トン/平方メートルの力に達します。これには、航空機の機体強度がそれほど大きな圧力に抵抗し、変形しないことが求められます。同時に、フライトごとの上昇と降下に伴い、機体に作用する膨張と収縮の力が繰り返され、最終的には金属疲労を引き起こし、機体の破裂などの強度上の重大な問題を引き起こす可能性があります。

そのため、航空機の設計においては、高度の変化に伴い、外部の気圧の変化に合わせて機内の気圧も徐々に調整し、内外の圧力差の影響を軽減します。もちろん、気圧が低すぎると人体に不快感を与えるため、圧力を下げるとしても最低でも0.75気圧、つまり海抜2400メートルの高度相当の気圧までに抑えられます。実際の飛行高度と区別するために、この高度値は「客室高度」と呼ばれます。

したがって、航空機の最大飛行高度は、客室高度との圧力差によって決まります。例えばボーイング747の場合、機体の最大許容圧力差は6.1トン/平方メートルであり、客室高度を2400メートル以下に維持するための最大飛行高度は13750メートルとなります。

他の現代旅客機の最大飛行高度データも見てみましょう。 エアバスA380：圧力差6トン/平方メートル、最大高度13100メートル エアバスA330：圧力差5.8トン/平方メートル、最大高度12520メートル ボーイング777：圧力差6トン/平方メートル、最大高度13130メートル

以上です。

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