フライトシミュレーター愛好家のノート

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旅客機の操縦探極 6.2 着陸支援システム

着陸支援システムには、いわゆる「ブラインドランディングシステム」である計器着陸システム ILS(Instrument Landing System)や、精密進入航路指示器 PAPI(Precision Approach Path Indicator)が含まれます。 また、滑走路の視程 RVR を測定するための透過計は、空港の滑走路付近でよく見かけることができます。 個人的な体験としては、観光や帰省、出張で飛行機に乗る際、空港内の様々な設備を認識できることで、旅の楽しみも大幅に増すことでしょう。

計器着陸システム ILS は、現在最も広く普及している航空機の精密進入および着陸誘導システムです。 その役割は、地上から発射される無線信号によって、水平方向のローカライザ(Localizer)と垂直方向のグライドスロープ(Glide Slope)による誘導を行い、滑走路から空へ向かう仮想の経路を確立することです。 航空機は機上の受信機を通じて、この経路に対する相対位置を把握し、正しい方向で滑走路へ向かって高度を低下させ、最終的に安全な着陸を行います。 計器着陸システムは、低い気象基準やパイロットが視覚的な目標物を全く確認できない状況下でも、航空機を進入着陸させることができるため、通常は「盲降(ブラインドランディング)」と呼ばれています。

ローカライザとグライドスロープの設備が空港内のどこに配置されているかは、以下の ILS システムの概念図で確認できます。

ここから、ローカライザとグライドスロープについて詳しく見ていきましょう。

上の図からわかるように、ローカライザの地上アンテナから発せられる2つの等強度の無線ビームが、黄と青の仮想経路を形成しています。 (左上のローカライザが発射する VHF 信号には、それぞれ 90Hz と 150Hz の振幅変調周波数が使用されているため、滑走路に面する領域を左右の2つに分けることができます。) 進入方向に向かって滑走路を正面に見た場合、左側の黄色いゾーンが 90Hz 信号、右側の青いゾーンが 150Hz 信号となります。 したがって、航空機の受信設備はこれら2つの信号の強度差に基づいて現在位置を判断し、パイロットに対して滑走路の中央線に正対しているかどうかの情報を提供します。 もし中心から逸れていれば、そのずれ量を表示し、パイロットが修正できるようにします。

ローカライザ(Localizer, LOC/LLZ)から発せられる水平方向の指示信号(LOC 信号)の周波数は 108.8 ~ 111.95MHz の間で、ビームは角度の非常に狭い扇状であり、航空機の滑走路に対する進入路(水平位置)の指示を提供します。 ローカライザのアンテナ群は、滑走路の進入方向とは反対側、通常は滑走路の反対側の端から約 300 メートルの位置に設置されています。 以下は、広島空港で私が撮影した写真です。 このローカライザが一組の赤いアンテナで構成されていることがわかります。位置は 28 番滑走路の末端にあるため、10 番滑走路方向へ着陸する航空機に対して水平指示を提供するものです。

次に、関西国際空港の 06R 滑走路用のローカライザ(LOC)アンテナの写真をご覧ください。 当日、着陸に使用されたのは同一滑走路の反対方向である 24L で、JAL のボーイング 737 が LOC の真上を通過しているところです。

グライドスロープ(Glide Slope, GS または Glide Path, GP)は、約 3 度の仰角を持つビームを利用して、滑走路の入り口に対する航空機の下滑路(垂直位置)の指示を提供します。 グライドスロープは、滑走路の側方 500 フィート、進入端から 1000 フィートの位置にあり、使用周波数は 329 ~ 329MHz で、ローカライザのビームと似ています。 グライドスロープのビーム信号も等強度の 2 つのビームで構成され、地平面に対して 3º の下滑路の上下に分布しています。 下滑路の上側では 90Hz の振幅変調、下側では 150Hz の振幅変調が行われています。 航空機の降下角度が下滑路よりも高い場合、90Hz の電波が強くなり、計器の針は下向きになります。パイロットは機首を下げます。 逆に、150Hz の電波が強い場合、航空機は高度を上げる必要があります。 2 つの電波の強度が均衡しているとき、航空機は正常な 3º の勾配で降下を維持し、滑走路へ平稳に着陸します。

グライドスロープのアンテナは、ローカライザに比べるとややシンプルです。 上の写真は、大阪国際空港の 32L 滑走路の外から撮影したものです。 画面中央に立っている赤と白のアンテナがグライドスロープであることがわかります。

ちなみに、上の写真の右側にはもう一つの赤い設備である RVR 探測機があります。これは航法施設ではなく、滑走路視程データを測定するために使用されます。 滑走路視程(Runway Visual Range、略称 RVR)は、滑走路の中心線上で、航空機の操縦士が滑走路面上の標識や滑走路の境界灯、あるいは中心灯を見ることができる距離を定義しています。 ILS システムのカテゴリについては、<a href=<a href="/blog/ja/2013/03/ja-airline_pilot_54.html<a href=>“5.4節 計器進入図で紹介しましたが、最も精度の高い第三 C 類(CAT ⅢC)では、滑走路視程がゼロであっても安全に着陸できます。 空港内で見られる航空気象測定設備の画像をいくつか見てみましょう。 RVR 探測機: 風向風速計:

また、グライドスロープアンテナの左側には小さなアンテナがあります。これは DME(測距儀)であり、航空機に対してグライドスロープまでの距離情報を提供します。 拡大するとこのようになります。 上の写真は関西国際空港で撮影したものです。

ILS システムにはマーカービーコン(Marker Beacon)設備も含まれています。上記のシステム概念図と合わせて見ると、 滑走路から遠い順に、アウターマーカー(Outer Marker)、ミドルマーカー(Middle Marker)、インナーマーカー(Inner Marker、図には記載なし)が配置されており、 航空機の滑走路入り口に対するおおよその距離情報を提供します。通常、航空機がこれらのビーコン上空を通過する際に、それぞれ最終進入定点(FAF)、カテゴリー I 運用の決心高度、カテゴリー II 運用の決心高度に到達したことを示します。

アウターマーカーは滑走路端から 5 海里離れた位置にあり、航空機がそれを通過すると、操縦席内で対応する青いランプが点滅し、400Hz の音声信号が鳴ります。

ミドルマーカーの位置は滑走路端から 0.5 海里(915 メートル、3000 フィート)であり、航空機がその上空を通過すると琥珀色のランプが点滅し、 パイロットに注意を促す 1300Hz の音声信号が鳴ります。この時の飛行高度は約 60 メートル(200 フィート)です。

インナーマーカーの位置は滑走路端からわずか 305 メートル(1000 フィート)であり、航空機が通過する際の高度は 30 メートル(100 フィート)しかありません。 これはカテゴリー II 計器着陸の決心高度であり、通過時に操縦席の白いランプが点滅し、3000Hz の音声警報信号が鳴ります。

空港には PAPI も設置されています。これは視覚援助システムであり、航空機の正しい下滑路に対する相対位置を視覚的に示します。 PAPI の正式名称は精密進入航路指示器(Precision Approach Path Indicator)であり、 視覚進入勾配指示器の一種です。 滑走路の脇に設置された一組のライトで構成され、パイロットに対して航空機の進入下滑角度が適切かどうかを示す信号を発します。 PAPI は通常、滑走路入り口から 110 メートルから 175 メートルの距離に設置され、各ライトの間隔は 10 メートル、滑走路に最も近いライトは滑走路から 9 ~ 18 メートル離れています。

表示灯が赤2つと白2つ(左から右へ)を示しているとき、それは航空機の進入高度が正しいことを意味し、航空機の下滑角度が 3.0° であることを表します。 表示灯が白1つと赤3つの場合、航空機の下滑角度は 2.8° であり、標準の下滑角度よりわずかに低いことを示します。 もし表示灯が赤4つの場合、航空機の下滑角度はすでに 2.5° を下回っており、標準の下滑角度を大幅に下回っています。 4つの赤いランプと同様に、表示灯が白4つの場合、航空機の下滑角度はすでに 3.5° を超えており、標準の下滑角度を大幅に上回っていることを示します。

PAPI の設備は地上からでも確認できます。以下は、大阪国際空港の 32L 滑走路の外から撮影した私の写真です。 画面の左側がグライドスロープ、右側の滑走路に隣接する芝生の上に 4 つの赤いライトが見えるのが PAPI(正面)です。 地上から撮影したため角度がゼロなので、4 つの赤い表示になっているのが正解です。

PAPI、グライドスロープ、風向計、RVR、DME といった設備は、航空機からも確認できます。 例えば、以下の写真は関西国際空港で撮影したものですが、航空機が地上をタクシー-ing して 06R 滑走路に入る直前に、 客室の窓から近くの地上にある 4 つの PAPI 灯(背面)や、遠くの ILS グライドスロープ、DME アンテナがはっきりと見えます。

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