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フライトマネジメントシステム（FMS ）は、現代の旅客機の航空電子機器の基本的な構成要素です。FMSは、飛行中のさまざまなタスクを自動化する特殊なコンピュータシステムであり、乗務員の作業負荷を軽減するため、現代の民間航空機では航空機関士や航法士は不要となっています。主な機能は、飛行計画の飛行中の管理です。FMSは、さまざまなセンサー（ GPSやINSなど、多くの場合無線航法でバックアップされる）を使用して航空機の位置を特定し、飛行計画に沿って航空機を誘導します。コックピットから、FMSは通常、小型スクリーンとキーボードまたはタッチスクリーンを備えた制御表示装置（CDU）を介して制御されます。FMSは、表示のために飛行計画を電子飛行計器システム（EFIS）、航法表示装置（ND）、または多機能表示装置（MFD）に送信します。FMSは、フライトマネジメントコンピュータ（FMC）、CDU、およびクロストークバスで構成されるデュアルシステムとして要約できます。
現代のFMSはボーイング767で導入されましたが、それ以前にも航法コンピュータは存在していました。[ 1 ]現在では、セスナ182のような小型航空機にもFMSに似たシステムが搭載されています。FMSは進化の過程で、さまざまなサイズ、機能、制御を備えてきました。しかし、すべてのFMSに共通する特徴がいくつかあります。
すべてのFMS（飛行管理システム）には航法データベースが搭載されています。航法データベースには、飛行計画を構成する要素が含まれています。これらの要素はARINC 424規格に基づいて定義されています。航法データベース（NDB）は、その内容が常に最新であることを保証するため、通常28日ごとに更新されます。各FMSには、そのFMSの機能に関連するARINC/ AIRACデータのサブセットのみが含まれています。
NDBには、飛行計画の作成に必要なすべての情報が含まれており、以下の内容で構成されています。
ウェイポイントは、パイロットがルートに沿って定義することも、他のウェイポイントを参照して、場所をウェイポイントの形式で入力することによって定義することもできます（例：VOR、NDB、ILS、空港、ウェイポイント/交差点）。
飛行計画は通常、出発前に地上で決定されます。小型機の場合はパイロットが、旅客機の場合はプロの運航管理者が決定します。飛行計画は、手入力するか、保存済みの共通ルート（会社ルート）ライブラリから選択するか、または航空会社の運航管理センターとのACARSデータリンクを介してFMSに入力されます。
飛行前点検では、飛行計画の管理に関連するその他の情報も入力されます。これには、総重量、燃料重量、重心位置などの性能情報が含まれます。また、初期巡航高度を含む高度情報も含まれます。GPSを搭載していない航空機の場合は、初期位置も必要となります。
パイロットは、さまざまな理由で飛行中にFMSを使用して飛行計画を変更します。高度な設計により、キー操作を最小限に抑え、飛行中のパイロットの作業負荷を軽減し、誤解を招く情報（危険な誤報情報）を排除しています。FMSはまた、飛行計画情報を操縦席計器のナビゲーションディスプレイ（ND）に送信し、電子飛行計器システム（EFIS）に表示します。飛行計画は通常、マゼンタ色の線で表示され、他の空港、無線援助施設、ウェイポイントも表示されます。
一部のFMS（飛行管理システム）は、捜索パターン、ランデブー、空中給油機の軌道、正確なパラシュート降下のための計算された空中放出地点（CARP）など、戦術的な要件に応じた特別な飛行計画を計算することができる。
飛行中、FMSの主な任務は位置確定、つまり航空機の位置とその位置精度を決定することです。シンプルなFMSは、位置決定に一般的にGPSなどの単一のセンサーを使用します。しかし、最新のFMSは、正確な位置を決定および検証するために、VORなどの可能な限り多くのセンサーを使用します。一部のFMSは、カルマンフィルターを使用して、さまざまなセンサーからの位置を単一の位置に統合します。一般的なセンサーには、次のものがあります。
FMSは各種センサーの情報を常に相互チェックし、単一の航空機の位置と精度を決定します。この精度は、実際の航法性能（ANP）として表され、航空機が位置できる範囲を海里単位で表した円です。現代の空域には、必要な航法性能（RNP）が設定されています。航空機は、特定の高度空域で運航するために、ANPがRNPよりも小さくなければなりません。
飛行計画と航空機の位置に基づいて、FMS（飛行管理システム）は飛行経路を計算します。パイロットはこの経路を手動で追従することもできます（VORラジアルを追従するのとよく似ています）。あるいは、オートパイロットに経路を追従させることもできます。
FMSモードは通常、横方向の飛行計画にはLNAV（横方向航法）、垂直方向の飛行計画にはVNAV（垂直航法）と呼ばれます。VNAVは速度とピッチまたは高度の目標値を提供し、LNAVはロール操舵指令をオートパイロットに提供します。
高度な航空機、一般的にはエアバスA320やボーイング737などの旅客機、およびその他のターボファンエンジン搭載機には、高性能な垂直航法（VNAV）システムが搭載されています。VNAVの目的は、垂直経路を予測し最適化することです。誘導には、ピッチ軸の制御とスロットルの制御が含まれます。
FMS（飛行管理システム）は、この処理に必要なデータを取得するために、包括的な飛行モデルとエンジンモデルを備えている必要があります。この機能は、この情報を使用して、水平方向の飛行計画に沿った予測垂直経路を作成できます。通常、この包括的な飛行モデルを入手できるのは航空機メーカーのみです。
垂直プロファイルは、飛行前準備中にFMSによって作成されます。水平飛行計画と合わせて、航空機の初期空虚重量、燃料重量、重心、巡航高度が使用されます。垂直コースの最初のステップは、巡航高度まで上昇することです。「8,000フィート以上」などの垂直制限は、一部のSIDウェイポイントに存在します。エンジンの負担を軽減するために、上昇中は推力低減、つまり「フレックス」上昇が使用される場合があります。垂直プロファイルの予測を行う際には、これらをそれぞれ考慮する必要があります。
高精度な垂直航法（VNAV）システムの導入は困難かつ高額ですが、主に巡航時と降下時の燃料節約という点で大きなメリットがあります。燃料消費量の大部分を占める巡航時には、燃料節約のための様々な方法が存在します。
航空機は燃料を消費するにつれて軽くなり、空気抵抗の少ないより高い高度を巡航できるようになります。ステップ上昇や巡航上昇はこのプロセスを容易にします。VNAV（垂直航法）は、燃料消費量を最小限に抑えるために、ステップ上昇または巡航上昇（航空機が連続的に上昇する方式）を行うべき場所を決定できます。
パフォーマンス最適化により、FMS は水平飛行で飛行するのに最適な、または最も経済的な速度を決定できます。これはしばしばECON 速度と呼ばれます。これは、速度と燃料効率の重み付けを与えるために入力されるコスト インデックスに基づいています。コスト インデックスは、航空機の運航にかかる時間当たりのコストを燃料費で割ることによって計算されます。[ 3 ] [ 4 ]一般的に、コスト インデックスが 999 の場合、燃料を考慮せずに可能な限り速い ECON 速度が得られ、コスト インデックスがゼロの場合、メンテナンスや乗務員の経費などの他の時間当たりのコストを無視して最大の燃料効率が得られます。ECON モードは、ほとんどの旅客機が巡航中に使用する VNAV 速度です。
RTA（到着予定時刻）とは、VNAVシステムが特定のウェイポイントに定められた時刻に到着することを目標とする時刻のことです。これは、空港の到着スロットスケジューリングなどでよく利用されます。この場合、VNAVはRTAを満たすために巡航速度またはコストインデックスを調整します。
VNAVが降下のために最初に計算するのは、降下開始点（TOD）です。これは、効率的で快適な降下が始まる地点です。通常はアイドル降下となりますが、一部の航空機ではアイドル降下は急すぎて不快です。FMSは、着陸から進入、巡航まで降下を逆方向に「飛行」することでTODを計算します。これは、フライトプラン、航空機の飛行モデル、降下風を使用して行われます。航空会社のFMSでは、これは非常に高度で正確な予測ですが、シンプルなFMS（小型航空機）では、3度の降下経路などの「経験則」によって決定できます。
TODから、VNAVは4次元の予測経路を決定します。VNAVがスロットルをアイドル状態にするよう指示すると、航空機はVNAV経路に沿って降下を開始します。予測経路が間違っているか、降下経路の風向きが予測と異なる場合、航空機は経路を完全にたどることができません。航空機は経路を維持するためにピッチを調整します。スロットルがアイドル状態であるため、これにより速度が調整されます。通常、FMSは速度を狭い範囲内で変化させます。その後、航空機が経路より低い場合はスロットルが進み、経路より高い場合はFMSが「DRAG REQUIRED」などのメッセージとともにスピードブレーキを要求します。エアバス機では、このメッセージはPFDにも表示され、航空機が経路上で極端に高い位置にある場合は「MORE DRAG」と表示されます。ボーイング機では、規定の経路から大きく外れると、VNAV PTH（計算された経路に従う）からVNAV SPD（エアバスのOP DES（オープンディセント）と同様に、選択した速度を維持しながら可能な限り速く降下する）に切り替わります。
理想的なアイドル降下、いわゆる「グリーン降下」は、燃料消費量を最小限に抑え、高高度および空港周辺における大気汚染を最小限にし、騒音も最小限に抑えます。大型旅客機の最新のFMS（フライトマネジメントシステム）のほとんどはアイドル降下に対応していますが、現在のところ、ほとんどの航空管制システムは、それぞれが最適な降下経路で空港に向かう複数の航空機を同時に制御することはできません。そのため、航空管制ではアイドル降下の使用は最小限に抑えられています。