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航空とは、機械による飛行と航空機産業を取り巻く活動全般を指します。航空機には、固定翼機、回転翼機、変形翼機、翼のない揚力体、そして熱気球や飛行船などの軽航空機が含まれます。
航空の歴史は18世紀、浮力によって大気中を移動できる装置である熱気球の開発から始まった。クレマン・アデールはフランスで「アデール・エオール」を建造し、1890年に動力を使わずに飛行に成功した。これは動力飛行機としては最初のものであったが、制御された飛行は実現しなかった。航空技術における最も重要な進歩のいくつかは、 1896年のオットー・リリエンタールによる制御された滑空飛行によってもたらされた。そして1900年代初頭、ライト兄弟が最初の動力飛行機であるライトフライヤーを建造したことで、大きな飛躍を遂げた。
それ以来、ジェットエンジンの導入により航空は技術的に革命的な変化を遂げ、世界中で航空が主要な輸送手段となることが可能になった。ICAOによると、2024年には世界中で95億人の乗客がいた。[ 1 ] 2018年の時点で、世界の人口の11%が飛行機で旅行し、そのうち最大4%が国際線を利用したと推定されている。[ 2 ]
「航空」という言葉は、フランスの作家で元海軍士官のガブリエル・ド・ラ・ランデルが1863年に造語した。 [ 3 ]彼はもともと、動詞avier （ 「飛ぶ」の不成功に終わった新語）からこの用語を派生させたが、avier自体はラテン語のavis（「鳥」）と接尾辞-ationに由来している。[ 4 ]
人類の飛行に関する初期の伝説としては、ギリシャ神話のイカロス、ペルシャ神話のジャムシードとシャー・カイ・カーヴス[ 5 ] 、タレントゥムのアルキタス（紀元前428～347年）の飛行オートマタ[ 6 ]などがある。その後、短距離の人間の飛行に関する、より信憑性の高い主張が現れ、例えば、アッバス・イブン・フィルナス（810～887年、17世紀に記録）、マルムズベリーのエイルマー（11世紀、12世紀に記録）、バルトロメウ・ロウレンソ・デ・グスマン（1685～1724年）の熱気球パッサロラ[ 7 ]などが挙げられる。
近代航空の時代は、1783年11月21日にモンゴルフィエ兄弟が設計した熱気球による、係留されていない初の有人軽飛行から始まった。[ 8 ]気球は風下方向にしか移動できないため、その有用性は限られていた。初の操縦可能な飛行船気球は、1784年にジャン＝ピエール・ブランシャールによって飛行された。これは人力で、ブランシャールは1785年にこの飛行船でイギリス海峡横断に成功した。
硬式飛行船は、長距離にわたって乗客と貨物を輸送する最初の航空機となった。このタイプの航空機の中で最も有名なものは、ドイツのツェッペリン社によって製造された。
最も成功したツェッペリン飛行船はグラーフ・ツェッペリン号でした。1929年8月の世界一周飛行を含め、100万マイル以上を飛行しました。しかし、当時の飛行機は航続距離が数百マイルしかなかったため、飛行機の設計が進歩するにつれて、ツェッペリン飛行船の優位性は薄れていきました。旅客飛行船の時代は、1937年5月6日にヒンデンブルク号が火災を起こし、36人が死亡したことで終わりを迎えました。[ 9 ]事故の原因はそれ以来ずっと議論されています。いくつかの調査では、火花が漏れた可燃性の水素浮揚ガスに引火したと結論付けられました。製造元による内部調査では、機体を覆う材料に使用されているコーティングが非常に燃えやすく、飛行船内に静電気を蓄積させていたことが判明しました。[ 10 ]コーティングの配合を変更することで、その後の事故のリスクは軽減されました。飛行船の使用を復活させようとする試みは定期的に行われてきましたが、それ以来、飛行船はニッチな用途にしか使われていません。[ 11 ]これまでにもっと多くの死者を出した飛行船事故はあった。例えば、1921年8月23日のイギリスのR38など。[ 12 ]しかし、ヒンデンブルク号はニュース映画に記録された最初の事故だった。[ 13 ]
1799年、ジョージ・ケイリー卿は、揚力、推進力、制御のための独立したシステムを備えた固定翼飛行機械として、現代の飛行機の概念を提唱した。[ 15 ] [ 16 ]
オットー・リリエンタールは、グライダーで何度も成功裏に飛行した最初の人物であり、[ 17 ]これにより「空気より重い」という考えが現実のものとなった。新聞や雑誌はリリエンタールの滑空写真を掲載し、飛行機が実用化される可能性について一般の人々や科学者の意見に好影響を与えた。リリエンタールの研究は、現代の翼の概念の開発につながった。[ 18 ] [ 19 ] 1891年のベルリンでの彼の飛行の試みは、人類の飛行の始まりと見なされており[ 20 ]、リリエンタール・ノルマルゼーゲラッパラートは量産された最初の飛行機と考えられており、ベルリンのマシーネンファブリーク・オットー・リリエンタールは世界初の飛行機製造会社となった。[ 21 ] リリエンタールはしばしば「航空の父」[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]または「飛行の父」と呼ばれている。[ 25 ]
19世紀後半から20世紀初頭にかけては、飛行船の開発が進み、例えば、1852年にはアンリ・ジファールが機械推進式のジファール飛行船を開発し、1896年にはダヴィッド・シュワルツが剛性フレームの飛行船を開発、 1901年にはアルベルト・サントス＝デュモンが速度と操縦性を向上させた。
動力飛行で空気より重い航空機が最初に飛行したという主張には多くの競合する説がある。記録に残る最初の動力飛行は、クレマン・アデールが1890年10月9日に、コウモリの翼を持つ完全自走式の固定翼機、アデール・エオールで行った。これは、地上から50メートル（160フィート）という重要な距離を飛行した最初の有人動力飛行で、高度はそれほど高くなかったと伝えられている。 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] 7年後の1897年10月14日、アデールのアヴィオンIIIは、フランス陸軍省の2人の役人の前でテストされたが、成功しなかった。このテストの報告書は軍事機密であったため、1910年まで公表されなかった。 1906年11月、アデルは1897年10月14日に飛行に成功し、約300メートル（980フィート）の無停止飛行を達成したと述べた。当時広く信じられていたものの、これらの主張は後に否定された。[ 29 ] [ 30 ]
ライト兄弟は1903年12月17日に動力飛行、操縦、持続飛行に初めて成功した。これは、彼らが発明した3軸制御[ 31 ]と、十分な出力重量比を持つエンジンの自社開発[ 32 ]によって可能になった偉業である。 10年後、第一次世界大戦が始まると、空気より重い動力飛行機は偵察、砲撃観測、地上陣地への攻撃に実用的になった。
設計が大型化し信頼性が高まるにつれて、航空機は人や貨物を輸送するようになった。ライト兄弟は1908年5月14日に、彼らの整備士の一人であるチャールズ・ファーナスを最初の乗客として乗せて飛行した。[ 33 ] [ 34 ]
1920年代と1930年代には、航空分野で大きな進歩が見られ、1919年のアルコックとブラウンによる初の大西洋横断飛行、1927年のチャールズ・リンドバーグによる単独大西洋横断飛行、翌年のチャールズ・キングスフォード・スミスによる太平洋横断飛行などが挙げられます。この時期の最も成功した設計の一つはダグラスDC-3で、乗客のみを運ぶことで利益を上げた最初の旅客機となり、旅客航空サービスの現代時代の幕開けとなりました。第二次世界大戦が始まる頃には、多くの町や都市に空港が建設され、資格のあるパイロットが多数存在していました。第二次世界大戦中、ハンス・フォン・オハインによって最初のジェットエンジンの一つが開発され、1939年に世界初のジェット動力飛行が実現しました。[ 35 ]戦争は、最初のジェット機や最初の液体燃料ロケットなど、航空分野に多くの革新をもたらしました。
第二次世界大戦後、特に北米では、数千人ものパイロットが軍務から解放され、安価な軍需物資の輸送機や練習機が多数入手可能になったことから、民間および商業用の一般航空がブームとなった。セスナ、パイパー、ビーチクラフトなどのメーカーは、新たに台頭してきた中流階級市場向けに軽飛行機を供給するため、生産を拡大した。
1950年代には、デ・ハビランド・コメットを皮切りに民間ジェット機の開発が進展したが、最初に広く普及した旅客ジェット機はボーイング707であった。これは、当時の他の航空機よりもはるかに経済的だったためである。同時に、小型の通勤機にターボプロップ推進システムが登場し始め、より幅広い気象条件下で少量路線の運航が可能になった。
1960年代以降、複合材料製の機体や、より静かで効率的なエンジンが利用可能になり、コンコルドは20年以上にわたり超音速旅客サービスを提供しました。しかし、最も重要な永続的な革新は、計器と制御の分野で起こりました。ソリッドステート電子機器、全地球測位システム（ GPS） 、衛星通信、そしてますます小型で高性能なコンピューターとLEDディスプレイの登場により、旅客機のコックピットは劇的に変化し、小型航空機のコックピットも同様に変化しています。パイロットは、夜間や視界不良時でも、地図上または合成視覚システムを通して、地形、障害物、および近くの他の航空機をはるかに正確に確認しながら航行できるようになりました。
2004年6月21日、スペースシップワンは民間資金による初の宇宙飛行を成功させ、地球の大気圏を脱出できる航空市場の可能性を切り開いた。一方、気候危機に対応するため航空業界の脱炭素化が求められるようになり、エタノール、電気、水素、太陽エネルギーなどの代替燃料で動く航空機の研究が活発化し、飛行可能な試作機も増えている。
民間航空には、一般航空と定期航空輸送の両方を含む、軍事目的以外のすべての飛行が含まれます。
民間輸送機の主要メーカーは7社ある。
ボーイング、エアバス、イリューシン、ツポレフはワイドボディとナローボディのジェット旅客機に注力している一方、ボンバルディア、エンブラエル、スホーイはリージョナル旅客機に注力している。世界中の専門部品サプライヤーの大規模なネットワークがこれらのメーカーをサポートしており、メーカーは自社工場で初期設計と最終組み立てのみを行う場合もある。中国のACACコンソーシアムも2016年6月にComac ARJ21リージョナルジェットで民間輸送市場に参入した。 [ 36 ] [ 37 ]
1970年代までは、主要航空会社のほとんどは国営航空会社であり、政府の支援を受け、競争から手厚く保護されていました。それ以降、オープンスカイ協定により競争が激化し、消費者の選択肢が増えるとともに、航空会社の運賃も下落しました。燃料価格の高騰、運賃の低迷、人件費の高騰に加え、9.11同時多発テロやSARSパンデミックといった危機が重なり、多くの老舗航空会社は政府による救済、倒産、あるいは合併へと追い込まれました。その一方で、ライアンエア、サウスウエスト航空、ウエストジェット航空といった格安航空会社が隆盛を極めています。
一般航空には、プライベートおよび商業の両方を含む、すべての非定期民間飛行が含まれます。一般航空には、ビジネスフライト、チャーター便、プライベート航空、飛行訓練、気球、パラグライディング、パラシュート降下、グライダー、ハンググライディング、航空写真撮影、足で離陸する動力付きハンググライダー、航空救急、農薬散布、チャーター便、交通情報、警察の航空パトロール、森林火災消火などが含まれる場合があります。
各国によって航空規制は異なるが、一般航空は通常、自家用か商用か、また使用される機材の種類によって異なる規制の対象となる。
多くの小型航空機メーカーは、一般航空市場、特にプライベート航空と飛行訓練に重点を置いて事業を展開している。
一般航空機の大部分を占める小型航空機にとって、近年最も重要な進歩は、かつては大型旅客機にしか搭載されていなかった高度なアビオニクス（GPSを含む）の導入と、小型航空機の軽量化と高速化を実現する複合材料の導入である。また、超軽量機や自作機は、レジャー用途でますます人気が高まっている。これは、自家用航空を許可しているほとんどの国において、認証を受けた航空機よりもはるかに安価で規制も緩いためである。
18世紀にはすでに、単純な気球が偵察機として使用されていました。長年にわたり、軍用機はますます高まる性能要件を満たすために開発されてきました。軍用機の製造業者は、政府の兵器庫への供給契約を巡って競争しています。航空機は、コスト、性能、生産速度などの要素に基づいて選定されます。
航空安全とは、航空機の運航に関連する、または直接的に支援する航空活動に伴うリスクが、許容可能なレベルまで低減・管理されている航空システムまたは組織の状態を指します。これには、飛行事故の理論、実践、調査、分類、および規制、教育、訓練を通じた事故防止が含まれます。また、航空旅行の安全性について一般の人々に情報を提供するキャンペーンの文脈でも適用できます。
整備、修理、オーバーホール組織 (MRO) は、航空機の耐空性または航空輸送を保証する企業です。2024 年の記事によると、「整備 (M) は、一定の飛行時間後に航空機部品を検査、清掃、給油、交換することを含みます。修理 (R) は、部品やコンポーネントの元の機能を復元することです。オーバーホール (O) は、大規模な整備、航空機の完全な改修、およびアビオニクスのアップグレードを指し、完了までに数週間かかる場合があります。」[ 39 ]航空会社は耐空性を認証する法的義務があり、これは民間航空当局が安全な飛行運航に適した航空機を承認しなければならないことを意味します。[ 40 ] MRO 企業はこのプロセスを担当し、機械部品、推進部品、電子部品を追跡しながら、すべてのコンポーネントの修理を徹底的にチェックして文書化します。[ 41 ]航空規制当局は、航空機の登録国、製造国、または現在の所在地の国の整備慣行を監督します。すべての航空機整備活動は、基準を義務付ける国際規制を遵守する必要があります。[ 42 ] [ 39 ]
航空事故は、国際民間航空条約附属書13で、航空機の運航に関連して、人が飛行の意図をもって航空機に搭乗した時点から、そのような人が全員降機するまでの間に発生する事象で、人が死亡または重傷を負う、航空機が損傷または構造上の欠陥を受ける、または航空機が行方不明になるか、または完全にアクセス不能になるものと定義されている。[ 43 ]航空機の損傷がひどく、廃棄処分しなければならない事故、または航空機が破壊される事故は、機体損失事故と呼ばれる。[ 44 ]
史上初の航空事故による死亡事故は、1908年9月17日、バージニア州フォート・マイヤー（現在はジョイント・ベース・マイヤー・ヘンダーソン・ホールの一部）でライト・モデルA型機が起こした事故で、操縦士のオービル・ライトが負傷し、同乗していた通信隊のトーマス・セルフレッジ中尉が死亡した。史上最悪の航空事故は、1977年3月27日にテネリフェ空港で発生した事故で、パンアメリカン航空とKLMオランダ航空が運航するボーイング747型ジャンボジェット機2機がロス・ロデオス空港（現在はテネリフェ・ノース空港として知られる）の滑走路で衝突し、583人が死亡した。
航空事故とは、航空機の運航に関連して発生する、事故以外の事象であって、運航の安全性に影響を与える、または影響を与える可能性のある事象と定義される。[ 44 ]
航空交通管制（ATC）とは、航空機との通信を通じて航空機間の間隔を維持する業務です 。つまり、航空機同士が衝突する危険がないよう、水平方向または垂直方向に十分な距離を保つように管制官が調整を行います。管制官はパイロットから提供される位置情報を調整したり、交通量の多い空域ではレーダーを使用して航空機の位置を確認したりします。
米国で航空管制官になるには、通常、航空管制大学訓練イニシアチブの準学士号または学士号が必要です。FAAはまた、広範な訓練、健康診断、および身元調査を要求します。一部の管制官は、週末、夜間、および祝日のシフトで勤務する必要があります。 [ 45 ]
一般的に、航空管制には4つの異なる種類があります。
航空交通管制（ATC）は、計器飛行方式（IFR）で飛行する航空機にとって特に重要です。IFRでは、パイロットが他の航空機を目視できないような悪天候に見舞われる可能性があるからです。しかし、交通量の多い地域、特に主要空港付近では、有視界飛行方式（VFR）で飛行する航空機もATCの指示に従う必要があります。
航空管制官は、他の航空機との間隔確保に加えて、業務量に応じて、気象情報、地形による間隔確保、航法支援、その他のサービスをパイロットに提供する場合があります。
航空交通管制（ATC）はすべてのフライトを管制しているわけではありません。米国とカナダにおける有視界飛行方式（VFR）のフライトの大部分は、混雑したターミナルエリアを通過する場合や主要空港を利用する場合を除き、ATCに連絡する必要はありません。また、カナダ北部やスコットランド北部の低高度地域など、多くの地域では、計器飛行方式（IFR）の低高度フライトであっても、航空交通管制サービスは利用できません。
燃焼を伴うあらゆる活動と同様に、旅客機から熱気球まで、動力航空機の運航は、煤煙やその他の汚染物質を大気中に放出します。二酸化炭素（CO₂ ）などの温室効果ガスも発生します。さらに、航空特有の環境影響もあります。例えば、
航空による環境への影響のもう一つは騒音公害であり、これは主に航空機の離着陸によって引き起こされる。コンコルドのような超音速機では、ソニックブームが問題となっていた。
航空輸送は、飛行機やヘリコプターなどの航空機を使用して人、物、動物を大気圏を通して移動させる旅行および商業の一形態です。その速度と長距離を迅速に移動できる能力により、遠隔地と主要な経済拠点を結ぶため、輸送システム全体の主要なモードとなっています。航空輸送は、世界の貿易と旅客移動において重要な役割を果たし、経済発展と国際関係に影響を与えています。[ 50 ]しかし、 CO2排出量に占める割合は大きく、2023年には世界のCO2排出量の2%を占め、2000年から2019年の間に鉄道、道路、海運よりも速いペースで増加しました。[ 51 ]総排出量が大幅に削減される高目標シナリオの下でも、航空排出量は依然として大きな懸念事項となります。[ 52 ]
国際航空運送協会（IATA）は、航空排出量を大幅に削減するためには野心的な政策が必要であることを強調し、適切な対策を講じれば、航空からのCO2排出量を2050年までに最大50%削減できると予測している。 [ 53 ]国際民間航空機関（ICAO）もまた、持続可能な航空燃料（SAF）への移行を加速し、商用機と貨物機の両方に効率化技術を導入することで、排出量を大幅に削減できる可能性を強調している。[ 54 ]これらの取り組みは、航空部門の気候変動への影響に対処するための国際機関の協調的な努力を反映している。
航空輸送のイノベーションに関して、持続可能性とデジタル化という2つの重要なメガトレンドが見られます。WIPOが2025年に発表したレポートによると、航空輸送における特許公開は着実に増加しており、その大部分は通信とセキュリティに関連しており、次いで持続可能な推進に関するものとなっています。[ 55 ]
持続可能な推進技術は、排出量を削減し、環境の持続可能性を向上させるために開発されています。効率的な航空機用タービンは、燃費の向上、排出量の削減、騒音レベルの低減に使用されます。航空バイオ燃料は、従来のジェット燃料と比較してCO2排出量の削減を目指しています。バッテリーベースの電気航空機および/またはハイブリッド航空機は、短距離および地域フライト向けに開発されています。水素燃料航空機は、長距離フライトおよび重作業用途向けです。 [ 56 ]
自動化と循環型技術は、効率的な材料利用、スマート生産とロボット工学、そして強化されたリサイクル慣行を促進している。[ 56 ]
通信およびセキュリティ技術は、運航効率、安全性、顧客体験の向上により航空輸送に影響を与えています。これらには、高度航空交通管理（ATM）システムなどのナビゲーション技術、デバイス間技術、クラウドコンピューティング、低遅延インターネット、サイバーセキュリティが含まれます。[ 56 ]マッキンゼー・アンド・カンパニーの分析では、デジタル技術の台頭により航空システムがサイバー攻撃に対してより脆弱になっていると述べられており、強固なサイバーセキュリティ対策の必要性が強調されています。[ 57 ]
拡張現実技術、音声認識技術、顔認識技術、タッチディスプレイとデータグローブ、ヘッドアップディスプレイなどの高度なヒューマンマシンインターフェースは、インタラクションをより直感的で安全かつ応答性の高いものにし、それによって運用効率とユーザーエクスペリエンスを向上させています。[ 56 ]
航空輸送部門では特許活動が急増しており、航空輸送関連の年間特許件数は2000年の1,100件未満から2023年には12,800件以上に増加し、11%の成長を遂げています。中国、韓国、日本は特許件数が多く、成長率も著しいものの、相対的特化指数は比較的低く、様々な分野にわたる国レベルでのイノベーションへの幅広いアプローチを反映しています。対照的に、フランス、米国、カナダは航空輸送技術に高度に特化しており、航空分野における特定のイノベーションの推進に集中的に取り組んでいます。[ 58 ]
RTX、ゼネラル・エレクトリック、サフラン、ボーイング、ロールス・ロイス・ホールディングス、ハネウェル・インターナショナルなどの大手航空会社が特許出願を独占している。中国航空エンジン公司は、年平均成長率81.1%で近年の成長をリードしている。一般的に、中国の特許権者は、他の上位特許権者とは対照的に、航空輸送特許において近年力強い成長を示している。日本の三菱電機は、最も急速に成長している特許権者の中で唯一の非中国企業である。多様な状況は、確立された航空多国籍企業と新興企業の両方によって推進される、さまざまな地域における大量の特許と戦略的専門化のダイナミックな相互作用を強調している。[ 58 ]
航空航法と航空工学のイギリスの先駆者であり、人間を空中に運ぶことに成功した最初のグライダーの設計者。
この記事には、 CC BY 4.0ライセンスの下で利用可能なこの情報源からのテキストが含まれています。 この記事には、CC BY 4.0ライセンスの下で利用可能な、Oliver Wirths、Zsófia Tóth、Carlos Diaz Ruizによるテキストが含まれています。
この記事は、無料コンテンツ作品からのテキストを組み込んでいます。CC -BY-4.0ライセンスに基づき使用しています。テキストはWIPOの「技術動向：交通の未来」から引用されています。
