なぜパイロットは巡航高度に直接到達するのではなく、「ステップクライム」を実行することがあるのでしょうか?

Corey

2025-10-12

旅客機の通常の飛行プロフィールに精通している人なら、おそらく「ステップクライム」というフレーズを聞いたことがあるでしょう。この用語が正確に何を意味するのか疑問に思ったことがあるなら、この記事はあなたのためです。最も広範なストロークでは、ステップクライムは、パイロットが上昇し、最終巡航高度に到達する前にさまざまなポイントで水平になる段階的な高度上昇です。

暫定高度の数とそれらが設定される高度は、最終巡航高度、天候、交通量、そして最後に燃料積載量といったいくつかの基本的な変数によって決まります。ステップクライムの最大のポイントは、燃料を節約することです。離陸して目的の高度 30,000 ～ 40,000 フィートまで直接激しく燃焼すると、大量のガスが無駄になるからです。

中長距離およびジェット機のフライトでは、出発時に重い燃料を積んで離陸するため、通常、階段上昇のバリエーションがいくつか採用されます。体重が（文字通り）燃え尽きるまでは、下山に時間を費やす方が効率的で、その後は効率を考えて登る方が良い選択肢です。例外は、離陸と着陸の間に高い高度に上昇する時間があまりない場合や、脚が短い場合です。

混雑した空

階段上昇について学んだ後に浮かぶ自然な疑問は、なぜジェット機は水平にならずに、ゆっくりと上昇するだけなのでしょうか?というものです。答えは交通量です。衝突を回避するためにすべての航空機の高度を監視および追跡する必要があるということは、多くの場合、「単純な巡航上昇」を安全に行うことができないことを意味します。現代の航空旅行時代では、ほぼすべての人口密集地域の空域が混雑しており、大洋横断および大陸横断の航空回廊でさえ混雑しています。

燃料消費の効率化と、収益を生み出す航空機の飛行維持への関心がますます高まっていることは、どの航空会社も同じ最適な飛行ルートを使用しようとしていることを意味します。世界中の混雑したハブへの往復の飛行計画が重複しているため、航空管制官は安全を最優先に全員をできるだけスムーズに移動させることが多忙な仕事となっています。

航空路が混雑しているということは、ジェット機が効率的な上昇プロファイルを実行するための最も安全かつ簡単な方法は、巡航高度に達する途中で航空交通管制によってさまざまな高度の変化を確認することであることを意味します。ルートの途中に他の交通がない場合は、いくつかの例外が存在します。興味深い例の 1 つは、コンコルドヘリテージ・コンコルドによれば、非常に高いところ（18,000メートルまたは60,000フィート）を飛行したため、衝突を解消する必要はなかったという。

動きの速い人のみ

段差を登ると燃料が節約されるという理論は、ターボファンエンジンを搭載し、高空を飛ぶ高速ジェット機にのみ当てはまります。プロペラとターボプロップのパフォーマンスプロファイルとサービス上限の制限により、通常、ステップクライムプロファイルから有用な結果が得られません。その理由は 2 つあります。範囲と効率です。

プロペラ動力の航空機は、空気が薄いと効率が低下します。これは、そのような高高度ではプロペラが理想的ではないためです。つまり、10,000 フィートを超える巡航高度は、一部の高性能モデルには適しているかもしれませんが、一般に、一般航空 (GA) の多くの小型飛行機や、さらには小型商用飛行や貨物輸送にも望ましくありません。ターボプロップ機はより高い性能を発揮できますが、ジェット旅客機がよく飛行する航続距離よりかなり手前で効率の限界に達します。

GA、ブッシュパイロット、小型民間航空機、その他推進力で飛行するものは、リージョナルジェットよりも航続距離が短くなる傾向があります。一部の稀なモデルは外れ値である可能性がありますが、これらの航空機はジェット旅客機ほど遠くまで飛行しないため、ステップクライムプロファイルを使用する動機はさらに低下します。プロペラ機は長距離飛行であってもそれほど高く上昇しないため、通常、階段上昇はジェット機専用です。

コンピューター支援登山

2025 年には、飛行管理システム (FMS) の機能がこれまで以上に向上しています。のオプション自動操縦ハネウェルが概説しているように、パイロットの介入を最小限に抑えて飛行計画全体を事実上飛行できるレベルに達している。これらの信じられないほど強力なアビオニクスによって実行されるアルゴリズムは、出発から最高点 (TOC) までの燃料を可能な限り節約する最も理想的な経路を見つけることができます。

このテクノロジーは、過去数十年にわたって継続的に開発され、今日の成熟レベルに達しています。 FMS は、運航乗務員の希望に応じて、連続上昇または階段上昇を計算できます。フライトコンピューターの設定を変更するだけで、パイロットは巡航高度までの完璧なルートをプログラムでき、自動操縦はその計画に正確に従います。

FMS は非常に信頼性が高いため、可能な限り正確にルートを飛行することで航空会社のコストを節約します。このため、航空会社はパイロットに対し、必要な場合以外は実地飛行を行わず、飛行の大部分で FMS を監視し修正するよう奨励するようになりました。運航コスト削減への終わりのない取り組みにより、飛行機が高度まで上昇する際には、ほぼ常に自動操縦が必要となります。

段差登りに対する反対の理由

乗客や貨物などのあらゆる収益サービスのために高度に上昇する最終目標は、必要なガスを可能な限り最小限に抑えて最も効率的な飛行プロファイルを達成することです。交通状況、天気、タイムラインなどの現実世界の考慮事項が干渉する場合がありますが、それが基本原則です。技術的には、継続的で単純な巡航登山が絶対的に最善です。一般に、その違いはごくわずかであるため、航空交通の管理方法を変更する必要はありません。

しかし、研究では、完璧な飛行プロファイルは階段状の上昇ではなく、継続的な上昇に従うものであると改めて述べています。そうすれば、燃費だけでなく排出ガスもわずかに改善されるでしょう。そのようなケースの 1 つが 2014 年です。調査研究カタルーニャ工科大学のラモン・ダルマウ・コディナ氏とザビエル・プラッツ氏によるもので、モデルとしてを使用しました。

研究の結論は、TOC まで連続的に登るほうが、長距離では 10% も効率が良いということを示しました。短い旅程では、違いはそれほど印象的ではなくなります。 A321XLR や 737 MAX ジェット機のような、これまでより長距離のナローボディ機の導入は、小型ジェット旅客機でも運航を最適化するあらゆる方法を模索することを意味します。

ステップクライムは非効率ですか?

国際民間航空機関 (ICAO) は、燃料節約を達成するために連続上昇運用 (CCO) を推奨していますが、現実の運用では常にそれが可能であるとは限りません。さらに、研究では、TOC付近で推力レベルを下げると、燃料効率も顕著に改善されることが示されています。ユーロコントロールと協力した神戸大学の森良太氏の研究では、TOC に達する直前に FMS 出力レベルを最大巡航推力 (MCR) に変更すると、約 100 ポンドの燃料が節約されることがわかりました。

森氏は、実際の飛行でテクニックを観察する前に、向かい風や無風の場合など、さまざまな変数を使用して複数のシミュレーションを実施しました。テストを実施したパイロットは次のように述べました。肯定的な発言、こう言っています。

「MCR上昇は独特で簡単です。MCR上昇によって十分な燃料節約が実現可能であれば、私はこのアプローチを採用するつもりです。巡航推力設定の調整はCDU内で実行され、目に見える作業負荷の増加はありません。最大推力が低下すると、パイロットは垂直速度をより頻繁に監視するようになりますが、これは小さな懸念です。」

FMS セットアップでは、Foreflight などのパイロットナビゲーションおよび計画ソフトウェアと同様に、ステップクライムプロファイルがデフォルトオプションとして自動的に計算されることがよくあります。必然的にステップクライムが普及し続けているということは、多くの飛行計画においてそれが一般的な選択肢であり続けていることを意味します。ただし、機会があれば連続登山も人気です。

のんびりクルーズクライミング

「リラックスしたクルーズ」運用のアイデアは、従来のステップクライミングと継続的で単純なクルーズクライムの間の中間点として現在検討されています。階段上昇には常に ATC クリアランスが必要であり、ルート上の正確な位置は、航空機のサイズ、天候、連続する 2 つの飛行レベル間の距離など、いくつかの要因によって決まります。

FMS の支援により、人間が達成できるよりも正確な飛行が可能になり、安全センサーにより飛行機の衝突が自動的に解消されます。 1982 年、国際民間航空機関 (ICAO) は、空域容量を効果的に 2 倍にすることを目的として、垂直分離最小値短縮 (RVSM) プログラムを開始しました。これは、VSM を 2,000 フィートから 1,000 フィートに短縮し、RVSM を 41,000 フィートまで許容できるようにすることで達成されました。

2017 年に、ラモン・ダルマウ・コディンとザビエル・メドウズが出版した分析航空宇宙科学と技術では、分離高度間の上昇を浅くすることで燃料消費量と排出量がどのように削減されるかについて研究されています。彼らの結論は、SESAR と NextGen 航空交通管理 (ATM) プログラムを使用すれば、緩和されたステップクライムを安全に導入して、世界中の航空旅行の効率と排出量の両方を改善できる可能性があることを提案しています。