飛行計画

飛行計画とは、航空機の飛行計画を記述する飛行計画を作成するプロセスです。このプロセスには、航空機が安全に目的地に到着できるようにするための燃料計算と、空中衝突のリスクを最小限に抑えるための航空管制要件の遵守という、安全上極めて重要な2 つの側面があります。さらに、飛行計画担当者は通常、ルート、高度、速度を適切に選択し、機内に必要最小限の燃料を搭載することで、飛行コストを最小限に抑えたいと考えています。航空交通サービス(ATS) は、完成した飛行計画を使用して、捜索救助 (SAR) ミッション中に行方不明の航空機を追跡および発見するなど、航空交通管理サービスで航空機を分離します。

飛行計画には正確な天気予報が必要であり、そうすることで燃料消費量の計算で向かい風や追い風、気温による燃料消費量の影響を考慮に入れることができる。安全規則では、航空機は出発地から目的地まで飛行するのに必要な最小限以上の燃料を搭載することが義務付けられており、予期せぬ事態や、予定していた目的地が利用できなくなった場合に別の空港に迂回できることが考慮されている。さらに、航空交通管制の監視の下、管制空域を飛行する航空機は、たとえそのようなルートが直接飛行ほど経済的でなくても、航空路と呼ばれる所定のルート（少なくとも定義されている場合）に従わなければならない。これらの航空路内では、航空機は飛行レベル、つまり飛行ルートと移動方向に応じて通常垂直方向に 1,000 フィートまたは 2,000 フィート（300 メートルまたは 610 メートル）間隔で指定された高度を維持しなければならない。エンジンが 2 つしかない航空機が海、砂漠、または空港のない他の地域を長距離飛行する場合、1 つのエンジンが故障しても緊急空港に到着できるように、 追加のETOPS安全規則を満たす必要がある。

正確で最適化された飛行計画を作成するには何百万もの計算が必要であるため、商用の飛行計画システムではコンピュータを多用しています（最適化されていない飛行計画のおおよそは、E6Bと地図を使用して1時間ほどで作成できますが、不測の事態に備えてさらに余裕を持たせる必要があります）。北大西洋を東に向かう飛行で、手動の飛行計画をコンピュータの飛行計画に置き換えると、平均燃料消費量が1飛行あたり約450 kg（1,000ポンド）削減され、平均飛行時間も1飛行あたり約5分短縮されました。^[1]民間航空会社の中には、独自の社内飛行計画システムを持っているところもあれば、外部の計画担当者に依頼しているところもあります。

多くの商業運航環境において、免許を持ったフライトディスパッチャーまたはフライトオペレーションオフィサーは、飛行計画と飛行監視の業務を遂行することが法律で義務付けられています（例：米国FAR§121、^[2]カナダの規制）。これらの規制は国によって異なりますが、航空会社にそのような人員の雇用を義務付ける国が増えています。

飛行計画システムでは、1 回の飛行に対して複数の飛行計画を作成する必要がある場合があります。

• 航空管制の概要計画（FAAおよび/またはICAO形式）
• 機内飛行管理システムに直接ダウンロードするための概要計画
• パイロットが使用するための詳細な計画

飛行計画システムの基本的な目的は、出発空港から目的地空港まで飛行する際に、航空機による航空ナビゲーションプロセスで必要な旅程燃料の量を計算することです。航空機は、不正確な天気予報、航空路の混雑により航空管制が航空機を最適高度よりも低い高度で飛行させるよう要求した場合、または飛行計画の作成時に重量が考慮されていなかった直前の乗客の追加など、予期しない状況に備えて予備燃料も搭載する必要があります。予備燃料の決定方法は、航空会社や地域によって大きく異なります。最も一般的な方法は次のとおりです。

• 計器飛行方式で行われる米国国内の運航：予定着陸地点まで飛行し、その後代替空港（気象条件により代替空港が必要な場合）まで飛行し、その後45分間通常の巡航速度で飛行するのに十分な燃料
• 時間の割合: 通常 10% (つまり、10 時間の飛行にはさらに 1 時間飛行するのに十分な余裕が必要です)
• 燃料の割合: 通常 5% (つまり、20,000 kg の燃料を必要とする飛行には 1,000 kg の予備燃料が必要)

一部の米国国内線を除き、フライト プランには通常、目的地空港に加えて代替空港が含まれています。代替空港は、フライト中に目的地空港が使用できなくなった場合 (天候、ストライキ、墜落、テロ活動などにより) に使用されます。つまり、航空機が目的地空港に近づいたときに、代替空港まで飛行するのに十分な代替燃料と代替予備燃料がまだある必要があります。航空機は代替空港に到着する予定がないため、着陸スロットが見つかるまで代替空港の近くでしばらく (通常 30 分) 旋回できるだけの待機用燃料も必要です。米国国内線では、目的地の天候が 2,000 フィート (610 m) の天井と 3 マイルの視程よりも良好になると予測される場合、代替空港に進むのに十分な燃料を持っている必要はありませんが、通常の巡航速度での 45 分間の予備燃料は依然として適用されます。

代替空港を目的地から少し離れた場所（例えば 185 km（100 nmi; 115 mi））に設けることが、悪天候で目的地と代替空港の両方が閉鎖される可能性が低くなるように、しばしば良い考えとみなされます。最長 960 km（520 nmi; 600 mi）の距離にすることも珍しくありません。目的地の空港が非常に遠く（例えば太平洋の島）、代替空港が実現不可能な場合もあります。そのような状況では、航空会社は目的地付近で 2 時間旋回できるだけの燃料を搭載し、その間に空港が再び使用可能になることを期待することがあります。

2 つの空港間には複数のルートが存在することがよくあります。安全要件に従い、民間航空会社は通常、ルート、速度、高度を適切に選択してコストを最小限に抑えたいと考えています。

航空機に関連する重量や、さまざまな段階の航空機の総重量には、さまざまな名前が付けられています。

• ペイロードとは、乗客、荷物、貨物の総重量です。民間航空会社はペイロードの輸送料を請求することで収益を得ています。
• 空虚重量とは、乗務員を含み積載量や使用可能な燃料を除いた、運航準備が整った状態の航空機の基本重量です。
• ゼロ燃料重量は、空虚重量と積載重量、つまり使用可能な燃料を除いた航空機の積載重量の合計です。
• ランプ重量とは、出発準備が整った時点でのターミナルビルにおける航空機の重量です。これには、ゼロ燃料重量と必要なすべての燃料が含まれます。
• ブレーキ解除重量とは、滑走路の始まり、離陸のためにブレーキを解除する直前の航空機の重量です。これは、ランプ重量からタキシングに使用される燃料を差し引いたものです。主要空港の滑走路は約 2 マイル (3 km) の長さがあるため、ターミナルから滑走路の端までタキシングするだけで、最大 1 トンの燃料が消費される可能性があります。タキシング後、パイロットは航空機を滑走路に合わせ、ブレーキをかけます。離陸許可を受けたら、パイロットはエンジンをスロットルアップし、ブレーキを解除して、離陸の準備として滑走路に沿って加速を開始します。
• 離陸重量とは、滑走路の途中から離陸する航空機の重量です。実際の離陸重量を計算する飛行計画システムはほとんどありません。その代わりに、離陸に使用された燃料は、通常の巡航高度まで上昇するのに使用される燃料の一部としてカウントされます。
• 着陸重量とは、目的地に着陸するときの航空機の重量です。これは、ブレーキ解除重量から消費された旅程燃料を差し引いたものです。これには、ゼロ燃料重量、使用できない燃料、およびすべての代替燃料、待機燃料、予備燃料が含まれます。

双発機が海洋や砂漠などを飛行する場合、片方のエンジンが故障しても必ず空港に到着できるよう、ルートを慎重に計画する必要があります。適用される規則はETOPS (ExTended range OPerationS) と呼ばれます。特定の種類の航空機とそのエンジンの一般的な信頼性と航空会社のメンテナンス品質を考慮して、片方のエンジンのみで飛行できる時間 (通常は 1 ～ 3 時間) を指定します。

飛行計画システムは、海面下を飛行する航空機に対応できなければならず、その結果、高度がマイナスになることがよくあります。たとえば、アムステルダム スキポール空港の標高は -3 メートルです。死海の表面は海面下 417 メートルにあるため、この付近での低空飛行は海面よりかなり低い可能性があります。^[3]

フライト プランでは、メートル法と非メートル法の測定単位が混在しています。使用される特定の単位は、航空機、航空会社、およびフライト中の場所によって異なる場合があります。

1979年以来、^[4]国際民間航空機関（ICAO）は、国際単位系（SI）に基づく航空分野の測定単位の統一を推奨してきました。^[5] 2010年以来、ICAOは以下の単位の使用を推奨しています。^[6]

• 移動中の速度の時速キロメートル数(km/h)。
• 着陸時の風速（メートル/秒）です。
• 距離の場合はキロメートル(km)。
• 標高のメートル（m）。

しかし、メートル法化の完了期限は設定されていない。^[7]技術的にはSI単位が好まれるが、商業航空業界ではSI以外のさまざまな単位が依然として広く使用されている。

• 速度を表すノット（kn）。
• 距離を表す海里(nm)。
• 標高を表すフィート(ft)。

距離は、地球が完全な球体ではなく扁平な回転楕円体であるという事実を補正して、高度 32,000 フィート (9,800 メートル) で計算された海里[^要出典]で測定されることがほとんどです。航空図では、距離は常に最も近い海里に丸められて表示され、これがフライト プランに表示される距離です。フライト プランニング システムでは、精度を向上させるために、内部計算で丸められていない値を使用する必要がある場合があります。

燃料の計測は、特定の航空機に取り付けられたゲージによって異なります。最も一般的な^{燃料計測単位}はキログラムです。その他の計測単位としては、ポンド、英国ガロン、米国ガロン、リットルなどがあります。燃料を重量で計測する場合、タンク容量を確認する際に、使用される燃料の比重が考慮されます。

キログラムとポンドの換算ミスにより、航空機の燃料が尽きた事例が少なくとも1 件ありました。この特定のケースでは、飛行乗務員は近くの滑走路まで滑走し、無事に着陸することができました (この滑走路は、当時ドラッグストリップとして使用されていた旧空港の 2 つの滑走路のうちの 1 つでした)。

多くの航空会社は、燃料量を 10 単位または 100 単位の倍数に丸めることを要求しています。これにより、特に小計が関係する場合に、興味深い丸めの問題が発生する可能性があります。切り上げるか切り捨てるかを決定する際には、安全性の問題も考慮する必要があります。^{[引用が必要]}

航空機の高度は、圧力高度計の使用に基づいています(詳細については、飛行レベルを参照してください)。したがって、ここで引用されている高度は、実際の高度ではなく、温度と圧力の標準条件下での公称高度です。飛行レベルで運航するすべての航空機は、実際の海面気圧に関係なく、高度計を同じ標準設定に調整するため、衝突のリスクはほとんどありません。

ほとんどの^{[どれ? ]}地域では、高度は 100 フィート (30 メートル) の倍数として報告されます。つまり、A025 は名目上 2,500 フィート (760 メートル) です。航空機は、より高い高度を巡航する場合、飛行高度(FL) を採用します。飛行高度は、国際標準大気(ISA)に対して補正および較正された高度です。これらは 3 桁の数字のグループとして表されます。たとえば、FL320 は 32,000 フィート (9,800 メートル) ISA です。

ほとんどの地域では、航空機間の垂直間隔は 1,000 フィートまたは 2,000 フィート (300 メートルまたは 610 メートル) です。

ロシア、中国、および一部の近隣地域では、高度はメートル単位で測定されます。航空機間の垂直間隔は 300 メートルまたは 600 メートルです (1,000 フィートまたは 2,000 フィートより約 1.6% 短い)。

1999 年まで、同じ航空路で高高度を飛行する航空機間の垂直間隔は 2,000 フィート (610 m) でした。それ以降、段階的に縮小垂直間隔最小値(RVSM) が世界中で導入されてきました。これにより、飛行レベル 290 と 410 の間の垂直間隔が 1,000 フィート (300 m) に短縮されます (正確な制限は場所によって若干異なります)。ほとんどのジェット機はこれらの高度の間で運航するため、この措置により利用可能な航空路容量が実質的に 2 倍になります。RVSM を使用するには、航空機に認定された高度計が搭載されている必要があり、自動操縦装置はより正確な基準を満たしている必要があります。^{[引用が必要]}

低高度を巡航する航空機は通常、ノットを主な速度単位として使用しますが、高高度 (マッハ クロスオーバー高度以上) の航空機は通常、マッハ数を主な速度単位として使用します。ただし、飛行計画にはノットでの同等の速度も含まれることがよくあります (変換には温度と高度の考慮が含まれます)。飛行計画では、マッハ数が「ポイント 82」の場合、航空機は音速の0.820 (82%) で移動していることを意味します。

全地球測位システム(GPS)の普及により、コックピットナビゲーションシステムは、対気速度と対地速度をほぼ直接 提供できるようになりました。

速度と位置を取得する別の方法は、慣性航法システム(INS) です。これは、ジャイロスコープと線形加速度計を使用して車両の加速度を追跡します。出発前に INS が適切に調整されている限り、この情報を時間的に統合して速度と位置を取得できます。INS は数十年前から民間航空に導入されており、システムが非常に複雑なため、主に中型から大型の航空機で使用されています。^{[引用が必要]}

GPS も INS も使用しない場合は、速度情報を取得するには次の手順が必要です。

• 対気速度計は、指示対気速度(IAS) をノット単位で測定するために使用されます。
• IAS は、航空機固有の補正表を使用して校正対気速度(CAS)に変換されます。
• CAS は、圧縮効果を考慮して等価対気速度(EAS)に変換されます。
• EAS は、密度高度(高度と温度)を考慮して真対気速度(TAS)に変換されます。
• TAS は向かい風または追い風を考慮して対地速度に変換されます。

航空機の重量は、一般的にはキログラムで測定されますが、特に燃料計がポンドまたはガロンで調整されている場合は、ポンドで測定されることもあります。多くの航空会社は、重量を 10 または 100 単位の倍数に丸めることを要求します。丸める際には、物理​​的な制約を超えないように細心の注意が必要です。

飛行計画について非公式に話し合う場合、燃料や航空機のおおよその重量がトンで表される場合があります。この「トン」は、通常、メートルトンまたは英国ロングトンのいずれかであり、その差は 2% 未満です。または、約 10% 少ない ショートトンです。

ルートとは、空港間を飛行するときに航空機がたどる経路のことです。ほとんどの商業便は 1 つの空港から別の空港まで移動しますが、個人用航空機、商業観光ツアー、軍用航空機は、離陸した同じ空港に周回または往復して着陸する場合があります。

航空機は航空管制の指示に従って航空路を飛行します。航空路は物理的には存在しませんが、空の高速道路と考えることができます。通常の高速道路では、車は衝突を避けるために異なる車線を使用しますが、航空路では、航空機は衝突を避けるために異なる飛行レベルで飛行します。自分の真上または真下を飛行機が通過するのをよく見ることができます。航空路を示すチャートは公開されており、通常は AIRAC サイクルに合わせて 4 週間ごとに更新されます。AIRAC (航空情報規制および管理) は毎月第 4 木曜日に行われ、各国が航空路に関する変更を公開します。

各航空路はウェイポイントで始まり、終わり、中間ウェイポイントも含まれる場合があります。ウェイポイントは 5 文字 (例: PILOX) を使用し、非方向性ビーコンを兼ねるものは3 文字または 2 文字 (TNN、WK) を使用します。航空路はウェイポイントで交差または合流することがあるため、航空機はそのようなポイントで航空路を変更できます。空港間の完全なルートでは、複数の航空路が使用されることがよくあります。2 つのウェイポイント間に適切な航空路がなく、航空路を使用するとやや遠回りになる場合、航空管制では航空路を使用しないウェイポイントからウェイポイントへの直接ルーティングを許可することがあります (フライト プランでは「DCT」と略されることが多い)。

ほとんどのウェイポイントは、必須報告ポイントとして分類されます。つまり、航空機がウェイポイントを通過すると、パイロット (または機内の飛行管理システム) が航空管制に航空機の位置を報告します。ウェイポイントには、主に 2 つの種類があります。

• 名前付きウェイポイントは、既知の緯度と経度とともに航空図上に表示されます。陸上のこのようなウェイポイントには、パイロットが位置を簡単に確認できるように、関連する無線ビーコンが付いていることがよくあります。便利な名前付きウェイポイントは、常に 1 つ以上の航空路上にあります。
• 地理的ウェイポイントは、飛行計画で使用される一時的な位置であり、通常は名前付きウェイポイントがないエリア (例: 南半球のほとんどの海域) で使用されます。航空交通管制では、地理的ウェイポイントの緯度と経度が整数度である必要があります。

航空会社は空港に直接接続していないことに注意してください。

• 離陸後、航空機は出発手順(標準計器出発、または SID) に従います。これは、航空機が制御された方法で航空路システムに参加できるように、空港の滑走路から航空路上のウェイポイントまでの経路を定義するものです。飛行の上昇部分のほとんどは SID 上で行われます。
• 着陸前に、航空機は到着手順(標準ターミナル到着経路、または STAR) に従います。これは、航空機が制御された方法で航空路システムを離れることができるように、航空路上のウェイポイントから空港の滑走路までの経路を定義するものです。飛行の降下部分の多くは STAR 上で行われます。

海洋トラックと呼ばれる特別なルートは、主に北半球のいくつかの海洋で使用されており、混雑したルートの交通容量を増やすために使用されています。頻繁に変更されない通常の航空路とは異なり、海洋トラックは、好ましい風を利用するために 1 日に 2 回変更されます。ジェット気流に乗って飛行すると、ジェット気流に逆らって飛行するよりも 1 時間短くなる場合があります。海洋トラックは、いくつかの航空路が接続する指定されたウェイポイントで、約 100 マイル沖合で開始および終了します。北半球の海洋を横断するトラックは、これらの地域の交通の大部分を占める東西または西から東への飛行に適しています。

ルートを構築する方法はいくつかあります。航空路を使用するすべてのシナリオでは、出発と到着に SID と STAR を使用します。航空路に関する記述には、便利な航空路ジャンクションがない場合を考慮して、ごく少数の「直接」セグメントが含まれる場合があります。場合によっては、政治的な考慮がルートの選択に影響することがあります (たとえば、ある国の航空機が他の国の上空を飛行できないなど)。

• 出発地から目的地までの航空路。陸上を飛行するほとんどのフライトがこのカテゴリに該当します。
• 出発地から海端までの航空路、その後海路、そして海端から目的地までの航空路。北の海上を飛行するほとんどのフライトはこのカテゴリに該当します。
• 出発地から海端までの航空路、その後海を横切る自由飛行エリア、そして海端から目的地までの航空路。南極海を越える飛行のほとんどはこのカテゴリに該当します。
• 出発地から目的地までの自由飛行エリア。これは商業飛行では比較的珍しい状況です。

自由飛行エリアでも、航空管制は約 1 時間に 1 回位置報告を必要とします。飛行計画システムは、適切な間隔で地理的なウェイポイントを挿入することでこれを実現します。ジェット機の場合、これらの間隔は、東行きまたは西行きの飛行では経度 10 度、北行きまたは南行きの飛行では緯度 5 度です。自由飛行エリアでは、民間航空機は通常、時間と燃料をできるだけ節約するために最短時間経路をたどります。大円経路は地上距離が最短ですが、向かい風または追い風の影響により、最短の空中距離にはならない可能性があります。飛行計画システムでは、適切な自由飛行経路を決定するために、かなりの分析を実行する必要がある場合があります。

燃料所要量（特にトリップ燃料と予備燃料）の計算は、飛行計画において 最も安全上重要な側面です。この計算はやや複雑です。

• 燃料の燃焼率は周囲の温度、航空機の速度、航空機の高度に依存しますが、いずれも完全に予測できるものではありません。
• 燃料の燃焼率は飛行機の重量にも依存し、飛行機の重量は燃料が燃焼するにつれて変化します。
• 相互依存する値を計算する必要上、通常は何らかの反復処理が必要になります。たとえば、予備燃料は多くの場合、航行燃料の割合として計算されますが、航行燃料は航空機の総重量がわかるまで計算できず、これには予備燃料の重量も含まれます。

燃料計算では多くの要素を考慮する必要があります。

• 天気予報

気温は航空機エンジンの効率/燃料消費に影響します。風は向かい風または追い風の要素をもたらす可能性があり、これにより飛行距離が増減し、燃料消費が増減します。

国際民間航空機関との協定により、米国には米国海洋大気庁、英国には英国気象庁という2つの国立気象センターがあり、 GRIB天気と呼ばれる形式で世界中の民間航空の天気予報を提供しています。これらの予報は通常6時間ごとに発表され、その後の36時間を対象としています。各6時間予報は、75海里（139 km）以下の間隔で配置されたグリッドポイントを使用して全世界をカバーしています。各グリッドポイントでは、風速、風向、気温が4,500〜55,000フィート（1,400〜16,800 m）の9つの異なる高度で提供されます。

航空機が気象グリッドポイントを正確に通過したり、気象予測が可能な高度を正確に飛行することはめったにないため、通常は何らかの水平補間と垂直補間が必要になります。75 海里 (139 km) 間隔の場合、線形補間で十分です。1998 ～ 1999 年に、GRIB 形式が以前の ADF 形式に取って代わりました。ADF 形式では 300 海里 (560 km) 間隔が使用されていましたが、この間隔では一部の嵐を完全に見逃してしまうほど大きかったため、ADF 予測の気象を使用した計算は、GRIB 予測の気象を使用した計算ほど正確ではないことがよくありました。

• ルートと飛行レベル

飛行する特定のルートによってカバーする地上距離が決まり、ルート上の風によって飛行する空中距離が決まります。航空路の各ウェイポイント間部分では、使用できる飛行レベルに関するルールが異なる場合があります。どのポイントでも、航空機の総重量によって、使用できる最高飛行レベルが決まります。通常、高い飛行レベルでの巡航では、低い飛行レベルよりも燃料が少なくて済みますが、高い飛行レベルに到達するには追加の上昇燃料が必要になる場合があります (この追加の上昇燃料と異なる燃料消費率が不連続性の原因となります)。

• 物理的な制約

「概要と基本用語」で前述した重量のほとんどすべてに、最小値や最大値が適用される場合があります。着陸時に車輪と着陸装置にかかるストレスにより、最大安全着陸重量は最大安全ブレーキ解除重量よりも大幅に小さくなる場合があります。このような場合、緊急事態に遭遇し、離陸後すぐに着陸しなければならない航空機は、燃料を使い切るためにしばらく旋回するか、燃料を投棄するか、すぐに着陸して着陸装置が壊れるリスクを負う可能性があります。

さらに、燃料タンクには最大容量があります。場合によっては、商用飛行計画システムで不可能な飛行計画が要求されていることが判明することがあります。燃料タンクは必要な量の燃料を保持するのに十分な大きさがないため、貨物や乗客がいない場合でも、航空機は目的の目的地に到着することはできません。一部の航空会社は、（非常に）強い追い風を期待して、時々過度に楽観的になっているようです。

• 燃料消費率

航空機エンジンの燃料消費率は、気温、気圧で測定される高度、航空機の重量、空気に対する航空機の速度、および新品のエンジンと比較したエンジンの経年劣化やメンテナンス不良による消費量の増加 (航空会社は実際の燃料消費量と予測燃料消費量を比較することでこの劣化を予測できます) によって異なります。ジャンボ ジェットなどの大型航空機は 10 時間の飛行で最大 80 トンの燃料を消費するため、飛行中に重量が大幅に変化することに注意してください。

燃料の重量は航空機の総重量のかなりの部分を占めるため、燃料計算ではまだ燃焼していない燃料の重量を考慮する必要があります。飛行計画システムでは、まだ燃焼していない燃料の量を予測する代わりに、代替ルートから出発して目的地に戻り、ウェイポイントごとに出発地に戻るというルートを逆方向にたどることで、この状況に対処できます。

計算のより詳細な概要は以下のとおりです。予備燃料やトリップ燃料などの相互依存値を計算するため、または何らかの物理的制約を超えた状況に対処するために、通常は複数回 (場合によっては多数回) の反復が必要です。後者の場合、通常は積載量を減らす必要があります (貨物または乗客を減らす)。一部の飛行計画システムでは、近似方程式の精巧なシステムを使用して、必要なすべての変更を同時に推定します。これにより、必要な反復回数を大幅に減らすことができます。

航空機が代替着陸地点に着陸する場合、最悪の場合、燃料が残っていないと想定できます (実際には、少なくとも滑走路から離陸するのに十分な予備燃料が残っています)。したがって、飛行計画システムは、最終的な航空機の重量が燃料重量ゼロであることを基準に、代替待機燃料を計算できます。航空機は待機中に旋回するため、この計算やその他の待機計算で風を考慮する必要はありません。

目的地から代替空港までの飛行の場合、飛行計画システムは、代替空港に到着した際の航空機の重量が燃料重量ゼロと代替空港待機重量であることに基づいて、代替空港燃料と代替空港予備燃料を計算できます。

飛行計画システムは、最終的な航空機の重量が燃料重量ゼロ、代替待機重量、代替燃料、代替予備重量であることに基づいて、目的地待機重量を計算できます。

出発地から目的地までの飛行の場合、目的地到着時の重量は、燃料重量ゼロ、代替待機重量、代替燃料、代替予備重量、目的地待機重量の合計として計算できます。その後、飛行計画システムはルートに沿って逆算し、一度に 1 つのウェイポイントごとに旅程燃料と予備燃料を計算します。ウェイポイント間の各セグメントに必要な燃料は、計算される次のセグメントの航空機重量の一部となります。

各段階および/または計算の終了時に、飛行計画システムは物理的な制約 (最大タンク容量など) を超えていないことを確認するためのチェックを実行する必要があります。問題がある場合は、航空機の重量を何らかの方法で減らすか、計算を中止する必要があります。

燃料計算の別の方法としては、代替燃料と待機燃料を上記のように計算し、そのルートと航空機の種類に関する過去の経験に基づいて、または何らかの近似式を使用して、総旅行燃料必要量の推定値を取得する方法があります。どちらの方法でも天候をあまり考慮できません。その後、計算はルートに沿ってウェイポイントごとに進めることができます。目的地に到着したら、実際の旅行燃料を推定旅行燃料と比較し、より正確な推定値を作成し、必要に応じて計算を繰り返すことができます。

民間航空会社は一般的に、フライトのコストをできるだけ低く抑えたいと考えています。コストに影響する主な要因は 3 つあります。

• 必要な燃料の量（問題を複雑にしているのは、空港によって燃料費が異なる場合があることです）
• 実際の飛行時間は減価償却費やメンテナンススケジュールなどに影響します。
• 上空通過料金は、航空機が上空を飛行する各国によって課せられます（名目上は航空管制費用を賄うためです）。

最低料金のフライトの定義については、航空会社によって見解が異なります。

• 時間のみに基づいた最小コスト
• 燃料のみに基づく最小コスト
• 燃料と時間のバランスに基づいた最小コスト
• 燃料費、時間費、飛行料金に基づく最小コスト

飛行計画システムは、任意のルートについて、任意の高度で最も経済的な速度を見つけ、予測される天候に基づいて使用する最適な高度を見つけることでコストを削減できます。このようなローカル最適化は、ウェイポイントごとに実行できます。

民間航空会社は、航空機の高度変更が頻繁に行われることを望んでいません (特に、客室乗務員が食事を提供するのが難しくなる可能性があるため)。そのため、最適化に関連した飛行高度変更の間隔を最低限指定することがよくあります。このような要件に対応するには、飛行計画システムは、多数のウェイポイントと、必要になる可能性のある短い上昇の燃料コストを同時に考慮して、非局所的な高度最適化を実行できる必要があります。

出発空港と到着空港の間に複数のルートが考えられる場合、飛行計画システムのタスクはより複雑になります。最適なルートを見つけるために、多くのルートを考慮しなければならないからです。多くの場合、数十、数百のルートが考えられますが、25,000 を超えるルートが考えられる状況もあります (たとえば、ロンドンからニューヨークまでトラック システムの下で自由飛行する場合)。正確な飛行計画を作成するために必要な計算量は非常に大きいため、考えられるすべてのルートを詳細に調べることは現実的ではありません。飛行計画システムには、詳細な分析を行う前に、可能性の数を管理可能な数まで素早く減らす方法が必要です。

会計士の観点から見ると、予備燃料の供給には費用がかかります（未使用の予備燃料を運ぶために必要な燃料）。再クリア、再ディスパッチ、または決定ポイント手順などと呼ばれるさまざまな手法が開発されており、必要な安全基準をすべて維持しながら、必要な予備燃料の量を大幅に削減できます。これらの手法は、必要に応じてフライトを迂回できる特定の中間空港があることに基づいています。^[2]実際には、このような迂回はまれです。このような手法を使用すると、長距離飛行で数トンの燃料を節約したり、同じ量だけ積載量を増やすことができます。^[8]

再クリア飛行計画には 2 つの目的地があります。最終目的地空港は、フライトが実際に向かう空港で、初期目的地空港は、フライトの初期段階で予想よりも多くの燃料が使用された場合に、フライトが迂回する空港です。どの目的地に行くかを決定するウェイポイントは、再クリア フィックスまたは決定ポイントと呼ばれます。このウェイポイントに到達すると、フライト クルーは実際の燃料消費量と予測燃料消費量を比較し、予備燃料がどれだけあるかを確認します。予備燃料が十分にある場合、フライトは最終目的地空港まで継続できます。そうでない場合、航空機は初期目的地空港に迂回する必要があります。

最初の目的地は、出発地から最初の目的地までの飛行に必要な予備燃料が、出発地から最終目的地までの飛行に必要な予備燃料より少なくなるように配置されています。通常の状況では、予備燃料はほとんど使用されないかまったく使用されないため、航空機が再クリア地点に到着すると、元の予備燃料の (ほぼ) すべてがまだ搭載されており、再クリア地点から最終目的地までの飛行をカバーするのに十分です。

再クリア飛行のアイデアは、ボーイング社のエンジニアであるデイビッド・アーサーとゲイリー・ローズによって、ボーイング・エアライナー（1977年）で初めて発表されました。 ^[8]オリジナルの論文には、再クリアフィックスの最適位置などに関する多くの魔法の数字が含まれています。これらの数字は、特定の予備率に対して検討された特定のタイプの航空機にのみ適用され、天候の影響は考慮されていません。再クリアによる燃料節約は、次の3つの要因に依存します。

• 達成可能な最大の節約は、再クリア フィックスの位置によって異なります。この位置は、トリップ燃料と予備燃料の正確な方程式がないため、理論的に決定することはできません。正確に決定できたとしても、適切な場所にウェイポイントがない可能性があります。
• アーサーとローズが特定した、最大限の節約を実現するのに役立つ要因の 1 つは、再クリア フィックスの直後に最初の目的地への降下が開始されるように最初の目的地を配置することです。これは、再クリア フィックスと最初の目的地の間に必要な予備燃料を最小限に抑え、再クリア フィックスで利用できる予備燃料の量を最大化するため、有益です。
• もう一つの役立つ要素は、最初の代替空港の位置です。

飛行計画を最適化するためにあらゆる努力が払われているにもかかわらず、最適でない計画を提出することが有利な状況もいくつかある。競合する航空機が多数存在する混雑した空域では、最適なルートや優先高度が過剰に申し込まれる可能性がある。この問題は、誰もが空港が開港したらすぐに到着したい場合など、混雑する時期に悪化する可能性がある。すべての航空機が最適な飛行計画を提出した場合、過負荷を避けるために、航空管制は一部の飛行計画の許可を拒否したり、割り当てられた離陸スロットを遅らせたりする可能性がある。これを避けるために、非効率的な低高度や、より長く混雑の少ないルートを要求する、最適でない飛行計画を提出することができる。^[9]

離陸後、パイロットの仕事はできる限り効率的に飛行することなので、最適なルートに近づくように管制官を説得するかもしれません。これには、計画よりも高い飛行高度を要求したり、より直接的なルートを要求したりすることが含まれる場合があります。管制官がすぐに同意しない場合は、譲歩するまで時々再要求できる可能性があります。あるいは、その地域で悪天候が報告されている場合、パイロットは悪天候を避けるために上昇または旋回を要求するかもしれません。

たとえパイロットが最適なルートに戻ることができなかったとしても、飛行を許可されることによる利益は、最適ではないルートにかかるコストをはるかに上回る可能性がある。

VFR飛行では飛行計画の提出は不要であることが多いですが、 ^[要出典]ある程度の飛行計画は必要です。機長は、飛行に十分な燃料と、不測の事態に備えた十分な予備燃料が機内に積まれていることを確認する必要があります。重量と重心は、飛行中ずっと制限内に収まっていなければなりません。機長は、当初の目的地に着陸できない場合に備えて、代替飛行計画を準備する必要があります。

しかし、カナダでは、規則に「出発飛行場から25NM以内で飛行が行われる場合を除き、VFR飛行計画またはVFR飛行日程が提出されていない限り、機長は航空機をVFR飛行で操縦してはならない」と規定されています。^[10]

前述のさまざまなコスト削減策に加えて、フライト プランニング システムは、顧客を引き付け、維持するために次のような追加機能を提供する場合があります。

• その他のルート

  特定のルートの飛行計画が作成されている間に、フライトディスパッチャーは代替ルートを検討したい場合があります。飛行計画システムでは、たとえば次の 4 つの最適なルートの概要を作成し、各ルートの燃料重量ゼロと総燃料量を表示します。

• 選択を再クリア

  再クリアフィックスと最初の目的地は複数考えられますが、どれが最適かは天候とゼロ燃料重量によって異なります。飛行計画システムは、それぞれの可能性を分析し、この特定の飛行に最適なものを選択できます。

• 仮定の要約

  混雑したルートでは、航空管制により、航空機が最適高度よりも低い高度または高い高度で飛行することが要求される場合があります。乗客と貨物の総重量は、飛行計画の作成時点では不明である可能性があります。このような状況に対応するために、飛行計画システムでは、航空機が少し軽かったり重かったりする場合、または計画よりも高い高度または低い高度で飛行する場合に必要な燃料量を示す概要を作成する場合があります。これらの概要により、フライトディスパッチャーとパイロットは、さまざまなシナリオに対処するために十分な予備燃料があるかどうかを確認できます。

• 燃料タンクの配分

  ほとんどの民間航空機には複数の燃料タンクがあり、航空機メーカーは航空機の重心に影響を与えないように各タンクに積載する燃料の量に関する規則を定めることがあります。規則は積載する燃料の量によって異なり、燃料の総量に応じて異なる規則セットが存在する場合があります。飛行計画システムはこれらの規則に従い、各タンクに積載する燃料の量を示すレポートを作成します。

• 燃料タンカー

  航空燃料価格が空港間で異なる場合、余分な重量を運ぶために必要な追加の旅行燃料のコストを考慮しても、安価な場所に燃料を多く投入する価値があります。^{[11]飛行計画システムは、どれだけの燃料を追加すれば利益を最大化できるかを計算できます。飛行レベルの変更による不連続性により、燃料ゼロ重量または}タンカー燃料のわずか100 kg（荷物付きの乗客1人）の違いが利益と損失の違いになる可能性があることに注意してください。^{[説明が必要]}

• 機内迂回

  飛行中に、航空機は予定されていた代替空港以外の空港に迂回することがあります。飛行計画システムは、迂回地点からの新しいルートの新しい飛行計画を作成し、変更された飛行に十分な燃料があるかどうかのチェックを含めて航空機に送信できます。

• 機内給油

  軍用機は空中で燃料補給を行う場合があります。このような燃料補給は瞬時に行われるものではなく、プロセスです。一部の飛行計画システムでは、燃料の変更を考慮し、関係する各航空機への影響を表示できます。

• 民間航空航法サービス機構(CANSO)
• 階段登り
• 最大無燃料重量