JP2013173522A - 飛行経路に沿って航空機を飛行させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】関連する性能包絡線を有する航空機を飛行経路に沿って飛行させる方法を提供する。
【解決手段】航空機の性能包絡線に基づいて飛行経路５４に沿った巡航上昇（ｃｒｕｉｓｅ−ｃｌｉｍｂ）の高度プロファイル４０を決定するステップと、飛行経路に沿った法定フライトレベル４６〜５２を決定するステップと、法定フライトレベル間で段階移動する際に少なくとも１つの制約を受ける高度プロファイルに近似させるように、法定フライトレベル間で段階的に飛行経路に沿って航空機を飛行させるステップとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、飛行経路に沿って航空機を飛行させる方法に関する。

現代の航空機の飛行では、到着予定時刻、および航空機の飛行中の燃料燃焼を判断するために、航空機の飛行経路に沿った中間地点での気象データが考慮されることがある。一般的な気象データ、特に風データ（高度における方向と速度）および温度データ（高度における温度）は、飛行コストに著しい影響を及ぼす。具体的には、燃料消費および滞空時間は、風速、風向、および気温によって著しく影響される。飛行管理システム（ＦＭＳ）は、航空機の飛行中に通信システムを介して地上局からＦＭＳにアップロードされる、またはパイロットが入力する風速および温度データを考慮に入れることがある。利用可能な気象データの量は膨大であり、航空機の飛行経路に沿ったまたはその付近に複数ポイントを含んでいる場合もあり、この大量のデータをリアルタイムで使用することには事実上限界がある。例えば、ＦＭＳでは、気象データが入力されてもよいデータポイントの数が制限されることがある。

米国特許第７６２３９５７号明細書

一実施形態では、関連する性能包絡線（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を有する航空機を飛行経路に沿って飛行させる方法は、航空機の性能包絡線に基づいて飛行経路に沿った巡航上昇（ｃｒｕｉｓｅ−ｃｌｉｍｂ）の高度プロファイルを決定するステップと、飛行経路に沿った法定フライトレベルを決定するステップと、法定フライトレベル間で段階移動する際に少なくとも１つの制約を受ける高度プロファイルに近似させるように、法定フライトレベル間で段階的に飛行経路に沿って航空機を飛行させるステップとを含む。

本発明の一実施形態による飛行経路を含む航空機用の複数の飛行経路を示す概略図である。 本発明の一実施形態による方法の結果を示す概略図である。 本発明の一実施形態による方法の結果を示す概略図である。

航空機の飛行経路は、大まかに、上昇、巡航、および降下を含む。ほとんどの現代の航空機は、飛行経路軌道（ｆｌｉｇｈｔ ｐａｔｈ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）１０を生成し、飛行経路軌道１０に沿って航空機を飛行させるためのＦＭＳを含む。ＦＭＳは、航空会社の運航管理センターまたはパイロットからいずれも受信可能なコマンド、中間地点データ、および気象データなどの追加情報に基づいて、航空機の飛行経路軌道１０を自動的に生成することができる。かかる情報は通信リンクを使用して航空機に送られてもよい。通信リンクは、パケット無線機および衛星アップリンクを含むがそれらに限定されない、任意の様々な通信機構であってもよい。非限定例として、航空機空地データ通信システム（ＡＣＡＲＳ）は、無線または衛星を介して航空機と地上局との間でメッセージを伝送するデジタルデータリンクシステムである。情報はまた、パイロットによって入力されてもよい。

図１は、航空機軌道１０の形態である航空機の飛行経路を示す概略図である。軌道は、出発空港などの始点１２で始まり、到着空港などの終点１４で終わる。始点１２と終点１４との間の横断線には、上昇段階１６、巡航段階１８、および降下段階２０が含まれ、それらはすべて軌道１０に含まれる。

上昇段階１６、巡航段階１８、および降下段階２０は、通常、データポイントとしてＦＭＳに入力される。これを説明する目的のため、データポイントという用語は、中間地点、航路上中間地点（ｅｎｒｏｕｔｅ ｗａｙｐｏｉｎｔｓ）、および高度を含む任意の種類のデータポイントを含んでもよく、かつ特定の地理的位置に限定されない。例えば、データポイントは単に高度であってもよく、または、経度および緯度などの任意の座標系によって表すことが可能な特定の地理的位置であってもよい。非限定例として、データポイントは三次元または四次元であってもよく、航空機軌道１０の四次元記述は、任意の所与の時点において航空機が三次元空間内のどこにあるかを定める。データポイントはそれぞれ、温度データ、および風向き有りまたは風向き無しの風データを含み得る気象データなどの関連情報を含むことができる。

上昇については、巡航開始点（ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｉｍｂ）２２の高度Ａに対応するデータポイントが入力されてもよく、巡航段階１８については、航路上中間地点Ｂが入力されてもよく、また、降下段階２０については、様々な高度が入力されてもよい。離陸後、航空機は、点家艇的には、上昇段階１６を保って巡航開始点２２に至り、次に巡航段階１８中は航路上中間地点を辿って降下開始点（ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｃｅｎｔ）２４に至り、そこで次に降下段階２０が始まる。上昇段階１６および降下段階２０における高度Ａは、それらの段階の間、航空機の軌道１０がかかる高度を目指しているという意味で中間地点である。航路上中間地点Ｂは、航空機の軌道１０に沿った地上航法援助装置（ｇｒｏｕｎｄ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ａｉｄｓ）（Ｎａｖａｉｄｓ）の位置に基づいて選択されてもよい。疑似中間地点（ｐｓｅｕｄｏ−ｗａｙｐｏｉｎｔｓ）Ｐも軌道１０に含まれてもよく、それらは、軌道１０のパラメータに関連するある目的で作成される人工基準点であり、地上航法援助装置に限定されない。それらは、軌道に対する確立されたデータポイントが設定される前に、または設定された後に定めることができる。疑似中間地点は、緯度および経度、または進路上中間地点（ａｌｏｎｇ−ｔｒａｃｋ ｗａｙｐｏｉｎｔ）などの現在の軌道に沿った指定の距離などによって、様々なやり方で定めることができる。

上空の風および温度などの気象データは、任意のデータポイントに対して入力されてもよい。かかる気象データによってＦＭＳの飛行予測が改善される。気象データは、リアルタイムの気象データまたは予測気象データを含み得る気象データベースから得ることができる。かかる気象データベースは、特定の気象関連現象に関するデータ（例えば特に、風速、風向、温度）、ならびに視程に関するデータ（例えば、霧、曇りなど）、降水に関するデータ（雨、霰、雪、雨氷など）、および他の気象情報に関するデータを含んでもよい。航空機が所望の軌道に正確に合わせられることを担保するためには、気温および風を軌道計算に計上しなければならないので、気象データベースは、局所空域のリアルタイムの三次元温度・風モデルならびに四次元の予測データを含んでもよい。気象データベースは、特定の緯度、経度、および高度における、かかるリアルタイムのまたは予測の気象データを格納し得る。

航空機の軌道近傍における気象プロファイルのより良好な表現を提供する正確な気象データは、より正確なＦＭＳ予測を作り出し、それによって航空機の燃料使用および到着時刻の推定が改善される。気象プロファイルを準備するためにより多くの気象データを使用することで、通常、より正確な気象プロファイルが得られ、気象データがより最新のものになる。しかし、ＦＭＳでは、通常、気象データが入力可能、および最終的に軌道予測に使用可能な飛行軌道上のデータポイント数が制限されるので、気象データベースによる関連気象データをすべて地上局からＦＭＳに提出する能力は、ＦＭＳ自体によって制限される。多くのＦＭＳでは、許可されるデータポイントの合計数は１０未満であるが、気象データベースは、軌道に対して数百の関連データポイントを有することがある。

巡航段階１８の間、特に大陸横断飛行に関する高度のいくつかの変更がある場合があり、その場合、ジェット気流などの卓越風の影響を利用するか、もしくはその影響を最小限に抑えて、燃料は燃焼するが、より高い高度へと上昇するため、または乱流を回避するため、航空機がその高位を変更することがあることを理解されたい。今日の航空会社は、通常、単一の巡航高度のみを含む飛行計画を申請している。しかし、ほとんどの飛行において、燃料は燃焼し、風および温度の条件は変化するが、巡航高度を変化させる方がはるかにコスト効率が良い。より高度な一部のＦＭＳは、新しい巡航高度へと移行する方がより有益である時を判断するため、航空機搭載型の機能性を提供するが、多くのＦＭＳはこの機能性を有しておらず、この機能性を提供するものであっても、それらの計算を行う際に、他の航空機と衝突する可能性など、空域上の制約を評価することはできず、通常、１つの段階移動位置しか計算しない。さらに、巡航高度変更には、通常、この情報をまだ容易に利用できる状態にない、航空会社の運行管理者との調整を必要とする。

最新のＦＭＳはほとんどが、巡航風（ｃｒｕｉｓｅ ｗｉｎｄ）を巡航中間地点ごとにしか入力することができない。さらに、現代のＦＭＳは、１つの風レベルしかＦＭＣの考慮に入れられないことがあり、そのため、風および重量に基づく風最適な（ｗｉｎｄ−ｏｐｔｉｍａｌ）巡航高度または最適な段階移動上昇ポイントの機上計算が妨げられ、その結果、一定高度巡航３０がもたらされる。一部の長距離航空機は、中間地点ごとに５以下のフライトレベルで風を捕えることがあり、風最適な巡航高度および単一の位置を計算して巡航段階移動をより高度な巡航レベルへと最適化することができる。しかし、風が飛行の巡航部分全体にわたって著しく変動する場合、ＦＭＳに使用する風を指定するために、飛行経路に沿って複数の中間地点を定めることが必要になる。さらに、多くのＦＭＳは、現在定められている巡航レベルでしか風を使用することができないので、航空機上で風最適な巡航レベルを決定できなくなる。それに加えて、任意の巡航高度最適化による利益は予測風データの精度に応じて決まり、その予測風データは、それを得るのに使用される気象予報サービスに応じて著しく変動する。

理論上の巡航プロファイルは、自動スロットルに対する一定推力設定を使用し、それによって、気象条件が一定であると仮定した、最大高度に近付くにつれて上昇率が減少する、ほぼ連続的に上昇するプロファイルが得られる。この最大高度は、航空機の総重量が減少するに従って、絶対最大フライトレベルに達するまで増加する。このポイントにおける安定巡航軌道は、固定の高度にはなく、周囲の風および温度の条件が変化するに従って変動して、達成される実際の推力に影響を及ぼす。これによって、上昇に最も効率的な方式と見なされる、巡航上昇が作り出されてもよい。通常、巡航上昇は、通常は最大連続推力レベルである最も効率的な位置にエンジンの推力を設定し、次に、燃料を消費するに従って航空機を自然に上昇させることに基づく。固定の推力に固定力が存在するとき、固定の揚力が得られ、燃焼した燃料によって航空機の重量が減少するに従って、固定の揚力によって航空機の高度がより薄い空気へと増加（上昇）し、それによって揚力が低減する。したがって、巡航上昇では、航空機は必然的に、推力の設定および航空機の現在の重量に基づいて平衡高度を探し求める。かかる理論上の巡航上昇プロファイル３２が概略的に示される。理論上の巡航上昇プロファイル３２は、現在の航空機の操縦系統、航空交通、および航空交通管制による分離のためのフライトレベルの割当てに制限があるため、現在は実現不能である。離陸および降下は主に地方の航空交通管制によって規制されていることに留意されたい。

理論上の巡航上昇プロファイルは最も効率的であるが、事実上は不可能なので、この理論上の巡航上昇プロファイル３２に対する近似は、制約を前提とした段階的な上昇策を使用することによって達成されてもよいものと判断されている。本発明の実施形態は、理論上の巡航上昇プロファイル３２に対する複数の段階移動位置および巡航高度を計算し、航空交通管制の手順および制約を考慮に入れており、また、適用可能な制約を用いて巡航上昇に近似する段階移動上昇スケジュール３４を得ることができる。本発明の実施形態は、関連する性能包絡線を有する航空機を飛行経路に沿って飛行させる方法を含む。性能包絡線は、中でも特に、航空機の一定推力レベルを含んでもよいことが理解されるであろう。これは、航空機の最大上昇推力および／または最大一定推力を含むことができる。方法は、航空機の性能包絡線に基づいて巡航上昇の高度プロファイルを決定するステップと、飛行経路に沿った法定フライトレベルを決定するステップと、法定フライトレベル間で段階移動する際に少なくとも１つの制約を受ける巡航上昇プロファイルに近似させるように、法定フライトレベル間で段階的に飛行経路に沿って航空機を飛行させるステップとを含む。法定フライトレベルという用語は、所与の軌道に対してＡＴＣによって許可されるフライトレベルを指す。航空機の分離を担保するため、予め定められた特定のフライトレベルでの巡航飛行を許可することが一般的である。例えば、東西間の交通が一組の法定フライトレベルを有してもよく、一方で南北間の交通が異なる一組の法定フライトレベルを有してもよく、それら二組は重なり合わず、このことは、空中衝突を防ぐ一助となる。他の要因によっても法定フライトレベルが制限されることがある。

飛行経路に沿った巡航上昇の高度プロファイルの決定は、理論上の巡航上昇プロファイル３２または他の類似の一定巡航上昇プロファイルを計算することを含み得る。航空機軌道計算に通じている当業者には周知の運動方程式を使用して、所与の推力設定に対する航空機の垂直軌道が計算されてもよい。かかる１つの方法は、式１に示される一般的な航空機の運動方程式を使用するものであり、この式は、航空機軌道に沿った２つのポイントに適用されるようなエネルギー保存の原理に基づく。これは、場合によってはエネルギー交換方程式と呼ばれる。この式では、ｄＶ_T／ｄｈは、高度に対する真対気速度の変化を表す。

式中、
ＶＳはＦＰＳ単位の垂直速度、Ｔはポンド単位の推力、Ｄはポンド単位の抗力、Ｗはポンド単位の重量、Ｖ_TはＦＰＳ単位の真対気速度、Ｇは重力加速度、

は対地速度の変化から計算した高度に伴う慣性速度の変化、Ｃ_TMPはエネルギー交換温度係数である。
式２は、時間に対する真対気速度の変化ｄＶ_T／ｄｔを代わりに使用する、エネルギー交換方程式を表す。

どちらかの方程式を使用して、巡航上昇高度プロファイルを決定することができる。巡航上昇の高度プロファイルは、一定推力レベルで航空機を飛行させている間の飛行経路に沿った航空機の高度を含み得る。例えば、これらの方程式では、使用される推力（Ｔ）は、飛行させる航空機の性能包絡線に基づく最大上昇推力または最大一定推力のどちらかであってもよい。潜在的に、最初の巡航高度などの所与の高度未満では最大上昇推力が使用され、その高度を超えると最大一定推力が使用される組み合わせを使用することができる。航空機エンジンによる推力ならびに機体の抗力は温度に伴って変動するので、温度が変動するに従って垂直速度は大幅に変動する。これは、図２に示されるような、非常に非線形的な垂直経路を有する巡航上昇高度プロファイル４０に結び付くことがある。巡航上昇高度プロファイル４０は最大定格高度４２に制限されることもある。つまり、巡航上昇高度プロファイル４０が最終的に所定の最大高度４２に達した場合、巡航上昇高度プロファイル４０は、上昇し続けるのではなく、その高度で水平飛行すべきである。

航空交通の制約を考慮して、飛行経路に沿った法定フライトレベルが決定されてもよいことが想到される。かかる法定フライトレベルは、法定フライトレベル４６、４８、５０、および５２として概略的に示されている。これらの法定フライトレベル４６、４８、５０、および５２は、航空交通管制認可のために航空機が飛行してもよい高度を定める。最大定格高度４２も、航空交通管制認可のための法定フライトレベルであってもよい。４つの中間法定フライトレベルが示されているものの、飛行経路に沿って任意の数の法定フライトレベルが決定されてもよいことが想到される。さらなるかかる法定フライトレベルは、飛行経路に応じて変化してもよい。その結果、法定フライトレベル４６、４８、５０、および５２の間で段階的に、最大定格高度４２まで飛行経路に沿って航空機を飛行させて、巡航上昇高度プロファイル４０に近似させてもよい。このように、法定フライトレベル４６、４８、５０、および５２は、飛行を通して重量、風、および温度が変化するに従って、航空機が高度間での上昇または降下どちらかに段階移動することができる、可能な中間巡航高度を定める。

飛行経路５４として概略的に示されるように段階的に航空機を飛行させることは、法定フライトレベル間で段階移動する際に少なくとも１つの制約を受ける場合がある。例えば、１つの制約は、法定フライトレベルに沿って予め定められた距離を飛行させ、その後、別の法定フライトレベルに段階移動させることとすることができる。例えば、燃料の浪費を回避するため、新しい高度へと上昇または降下する前に、少なくとも５０海里（９２．６ｋｍ）の間、中間巡航高度をそれぞれ維持するのが望ましいことがある。これは、前の巡航高度の開始から予め定められた最小値であるポイントで、新しい段階移動ポイントを探すことによって行うことができる。

別の制約は、飛行経路に沿って段階的に飛行させながら、巡航上昇高度プロファイル４０未満の法定フライトレベルで飛行させなければならないこととすることができる。これは、少なくとも５０海里（９２．６ｋｍ）の予め定められた最小値の間、完全に巡航上昇高度プロファイル４０未満である次の法定フライトレベルを決定することによって行うことができる。法定フライトレベルは、それらがかかる制約に適合するかどうかを判断するため、かかる決定の間に段階移動可能である。

さらに別の制約は、巡航上昇高度プロファイル４０未満の最高法定フライトレベルで航空機を飛行させなければならないように、飛行経路５４を構築しなければならないこととすることができる。法定フライトレベルが所与の制約に適合するかを判断する、かかる決定の間、法定フライトレベルが段階移動可能な飛行経路５４の段階移動を決定することが想到される。巡航上昇高度プロファイル４０未満のより高い巡航高度がなく、少なくとも５０海里（９２．６ｋｍ）の間かかる最高法定フライトレベルで航空機を飛行させてもよい場合、その法定フライトレベルが飛行経路の次の段階移動に有効なフライトレベルであるという最終決定がなされてもよく、その高度が新しい中間巡航高度として使用されてもよい。

飛行経路５４に沿って段階的に航空機を飛行させることは、飛行経路上の危険５６などの危険を回避しなければならないというさらに別の制約を受けることがある。危険５６は、航空機が別の航空機から規定の最小分離距離未満にあるときなど、他の航空機との衝突、乱流、または他の気象災害などの状況を含んでもよい。かかる危険５６はまた、実際の危険を考慮するに値するその危険が実際に起こるある確率または尤度を上回るはずであるという、確率に基づくものであってもよいということが想到される。かかる危険５６が、飛行計画の段階移動に対して評価されている法定フライトレベルで起こった場合、法定飛行高度は飛行計画の次の段階移動に対して無効である。評価されている法定フライトレベルが最高法定フライトレベルである場合、その次の高さの法定フライトレベルが評価されてもよい。危険が法定フライトレベルで起こり、段階移動の開始から５０海里（９２．６ｋｍ）の予め定められた最小量を上回る場合、試行高度が飛行経路の次の段階移動に対して依然として有効と見なされてもよく、その高度が新しい中間巡航高度として使用されてもよい。

法定フライトレベルが巡航高度変更に有効であると判断されると、巡航段階移動ポイントとしての新しい高度への上昇または降下のどちらかであってもよいその段階移動は、新しい中間巡航高度を記録する。飛行計画の各段階移動に対する新しい高度のかかる決定は、飛行計画の巡航部分全体に対して決定されてもよい。

降下プロファイル５８は、航空機の飛行経路に沿って決定されてもよいことが想到される。降下プロファイル５８は、所定の最大高度４２または巡航上昇高度プロファイル４０のどちらかと交差するまで、到着空港／滑走路（図示なし）から逆に計算されてもよい。これによって、任意の種類の航空交通制約がない状態で飛行させることができる真の最適プロファイルが定められる。かかる交差に達するまで、航空機を飛行経路５４に沿って段階的に飛行させてもよく、その交点において、降下プロファイル５８に従って降下するように航空機を操作してもよい。

図２を引き続き参照すると、一定高度巡航３０は法定フライトレベル４６に等しいことが理解されるであろう。飛行計画５４の間どの法定フライトレベルで航空機を飛行させるかの決定を最初に繰り返すことによって、ポイント６０で法定フライトレベル４８まで段階移動上昇を行ってもよいことが決定されてもよい。ポイント６０の後の、ポイント６２として概略的に示されている予め定められた５０海里（９２．６ｋｍ）という最小量で、飛行経路５４に沿った次の段階移動に関する決定がなされてもよい。法定フライトレベル５０は、有効かを確かめるために試行されてもよいが、法定フライトレベル５０に沿って危険５６が存在するので、法定フライトレベル５０のそのセグメントは適法ではなくなったことが申告され、決定が継続される。法定フライトレベル５０は危険５６を越えれば適法かつ有効な高度であるが、プロセスは、法定フライトレベル５２もポイント６２を越えれば適法かつ有効であると判断し、その方がより高い高度なので、プロセスは、法定フライトレベル５２を飛行経路５４に沿った段階移動６４で法定フライトレベルとして使用すべきであると判断する。法定フライトレベル５２にも危険が存在する場合、法定フライトレベル５０が、危険５６を越えて始まる段階移動の巡航高度として選択されていてもよいことが理解されるであろう。図示される例では、法定フライトレベル５２以降、最大高度４２が選択された次の適法かつ有効な高度になり、６６の段階移動では、５２から最大高度４２までが飛行計画に含まれてもよい。このポイントでは、評価する法定高度はもう存在せず、最終高度に沿った危険はないので、段階移動を決定するプロセスが終了する。航空機は、巡航上昇高度プロファイル４０に近似させるように、決定された段階的方式でかかる飛行経路に沿って飛行してもよい。

図３は、本発明の一実施形態による航空機を飛行させる方法の第２の実施形態を示す。第２の実施形態は第１の実施形態に類似しており、したがって、同様の部分は同様の数字に１００を加えた数字で特定され、特段の注釈がない限り、第１の実施形態の同様の部分に関する説明は第２の実施形態に適用されることが理解される。第１の実施形態と同様に、最初の巡航高度は１３０で示され、巡航上昇高度プロファイル１４０が決定されており、飛行経路に沿った法定フライトレベル１４６、１４８、１５０、および１５２が決定されており、最大高度は１４２で示されている。飛行経路１５４については、法定フライトレベル１４８が適法かつ有効な中間巡航高度であることが決定されてもよく、この中間巡航への１６０の段階移動は、巡航上昇高度プロファイル１４０を下回る最大高度なので、飛行経路１５４に沿って含まれてもよい。この高度に危険１５６が存在するが、これは、法定フライトレベル１４８での中間巡航の開始１６０から５０海里（９２．６ｋｍ）などの予め定められた最小距離よりも遠いため、航空機は、危険１５６に達するまで法定フライトレベル１４８で飛行してもよい。巡航上昇高度プロファイル１４０未満でより高い法定フライトレベルが存在しないので、危険１５６を回避するためにより低い高度の法定フライトレベル１４６が求められる。したがって、危険１５６を回避するため、１６４で法定フライトレベル１４６への段階移動降下が飛行経路１５４に含まれてもよい。法定フライトレベル１４６での少なくとも予め定められた最小距離の後、代替の法定フライトレベルが再び評価されてもよい。新しい探索開始ポイント１６６を越えると法定フライトレベル１４８上に危険はなく、かつそれが予め定められた最小距離に対する巡航上昇高度１４０よりも下の最高レベルなので、１６６での法定フライトレベル１４８への巡航段階移動上昇が飛行経路１５４に含まれてもよい。法定フライトレベル１４８に危険はこれ以上なく、かつ巡航上昇高度プロファイル１４０よりも下には評価すべきより高い法定高度はもはやないので、プロセスは終了し、航空機は飛行計画１５４に従って段階的に飛行してもよい。

段階的飛行計画は上述の方法で決定され、その結果、航空機がかかる段階的方式で飛行してもよいことが理解されるであろう。かかる複数の段階移動位置および巡航高度を計算して、段階移動上昇スケジュールまたは段階的飛行計画を決定することは、適切なコンピュータまたはプロセッサによって地上で決定され、無線通信システムなどの通信システムを介して航空機に提供されてもよい。あるいは、かかる段階的飛行計画の決定は、コンピュータ、プロセッサ、または航空機自体に搭載したＦＭＳによって、飛行前または飛行中のどちらかで行われてもよい。かかる段階的飛行計画はまた、航空会社の運航管理者または航空交通管制に提供されてもよい。上述の実施形態の技術的効果は、段階的飛行計画が決定されるように、理論上の巡航プロファイルに対する複数の段階移動位置および巡航高度が計算されてもよく、現在可能であるよりも効率的な段階的方式で航空機を飛行させることができることである。

上述の実施形態は、結果として得られる飛行経路が衝突を起こさない、法定フライトレベル間で航空機を飛行させる段階的方式を迅速に計算する方法を含む、様々な利益を提供する。かかる航空機の飛行は、燃焼する燃料を少なくすることができ、それによって運用コストを大幅に低減することができる。さらに、上述の実施形態は複数組の巡航高度を必要としないので、それによって、航空機を飛行させる段階的方式を決定する処理速度が大幅に改善される。さらに、航空機の性能包絡線に基づいて飛行経路に沿った巡航上昇の高度プロファイルを決定することによって、決定される段階的方式は既存のＦＭＳ方法よりも優れている。最後に、法定高度および空域制約などの航空交通管制の制約を考慮に入れることによって、上述の実施形態は、航空交通管制に許可される可能性の高い解決策を提供する。

本明細書の説明では、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、任意のデバイスもしくはシステムの作成と使用、および任意の組み込まれた方法の実行を含む、当業者による本発明の実施を可能にするため、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は請求項によって定義され、また、当業者には想起される他の例を含んでもよい。かかる他の例は、請求項の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または請求項の文言と事実上異ならない等価の構造的要素を含む場合、請求項の範囲内にあるものとする。

１０ 飛行経路軌道
１２ 始点
１４ 終点
１６ 上昇段階
１８ 巡航段階
２０ 降下段階
２２ 巡航開始点
２４ 降下開始点
３０ 一定高度巡航
３２ 理論上の巡航上昇プロファイル
３４ 段階的上昇スケジュール
４０ 巡航上昇高度プロファイル
４２ 最大定格高度
４６ 法定フライトレベル
４８ 法定フライトレベル
５０ 法定フライトレベル
５２ 法定フライトレベル
５４ 飛行経路
５６ 危険
５８ 降下プロファイル
６０ ポイント
６２ ポイント
６４ 段階移動
６６ 段階移動
１３０ 巡航高度
１４０ 巡航上昇高度プロファイル
１４２ 最大高度
１４６ 法定フライトレベル
１４８ 法定フライトレベル
１５０ 法定フライトレベル
１５２ 法定フライトレベル
１５４ 飛行経路
１５６ 危険
１６０ 段階移動
１６４ 段階移動降下

Claims (15)

1. 関連する性能包絡線を有する航空機を飛行経路に沿って飛行させる方法であって、
   前記航空機の前記性能包絡線に基づいて前記飛行経路に沿った巡航上昇の高度プロファイルを決定するステップと、
   前記飛行経路に沿った法定フライトレベルを決定するステップと、
   前記法定フライトレベル間で段階移動する際に少なくとも１つの制約を受ける前記高度プロファイルに近似するように、前記法定フライトレベル間で段階的に前記飛行経路に沿って前記航空機を飛行させるステップと
   を含む、方法。
2. 前記性能包絡線が前記航空機の一定推力レベルを含む、請求項１記載の方法。
3. 巡航上昇の前記高度プロファイルが、前記航空機を前記一定推力レベルで飛行させる間の前記飛行経路に沿った前記航空機の高度を含む、請求項２記載の方法。
4. 前記飛行経路に沿った降下プロファイルを決定するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
5. 前記高度プロファイルと前記降下プロファイルの交点を決定するステップをさらに含む、請求項４記載の方法。
6. 前記飛行経路に沿って段階的に前記航空機を前記飛行させるステップが、前記決定された交点に基づいて中止される、請求項５記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの制約が、前記飛行経路に沿って前記高度プロファイルよりも低いフライトレベルで飛行させることを含む、請求項１記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの制約が、フライトレベルに沿って少なくとも１つの予め定められた距離を飛行させることをさらに含む、請求項７記載の方法。
9. 前記予め定められた距離が５０海里（９２．６ｋｍ）である、請求項８記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの制約が、前記飛行経路上の危険を回避することをさらに含む、請求項８記載の方法。
11. 前記少なくとも１つの制約が、最高法定フライトレベルで飛行させることをさらに含む、請求項１０記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの制約が、フライトレベルに沿って少なくとも予め定められた距離を飛行させることを含む、請求項１記載の方法。
13. 前記予め定められた距離が５０海里（９２．６ｋｍ）である、請求項１２記載の方法。
14. 前記少なくとも１つの制約が、前記飛行経路上の危険を回避することを含む、請求項１２記載の方法。
15. 前記少なくとも１つの制約が、最高法定フライトレベルで飛行させることをさらに含む、請求項１４記載の方法。