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航空分野において、計器飛行方式（IFR ）は、民間航空機の運航に関するあらゆる側面を規定する2つの規則のうちの1つであり、もう1つは有視界飛行方式（VFR）である。
米国連邦航空局（FAA）の計器飛行ハンドブックでは、IFRを次のように定義しています。「外部の視覚参照による飛行が安全でない状況下での飛行を管理するためにFAAによって定められた規則および規制。IFR飛行は操縦室の計器を参照しながらの飛行に依存し、航法は電子信号を参照しながら行われる。」[ 1 ]また、パイロットや管制官が、IFRやVFR飛行計画など、航空機が飛行している飛行計画の種類を示すために使用する用語でもあります。 [ 2 ]
比較的晴天の条件下では、方向を維持するために地平線、ナビゲーションのために近くの建物や地形の特徴、分離を維持するために他の航空機など、外部の視覚的な手がかりのみを参照して航空機を操縦することは可能であり、かなり簡単です。これは有視界飛行方式 (VFR) で航空機を操縦することとして知られており、小型航空機で最も一般的な運用モードです。ただし、これらの外部の参照物が十分な距離から明確に見える場合にのみ、VFR で安全に飛行できます。雲の中や上空を飛行する場合、または霧、雨、塵、または同様の低高度の気象条件では、これらの参照物が遮られる可能性があります。したがって、雲底高度と飛行視程は、飛行のすべての段階で安全な運用を行うための最も重要な変数です。[ 3 ] VFR 飛行の雲底高度と視程の最低気象条件は、FAR Part 91.155 で定義されており、航空機が運用されている空域の種類、および飛行が昼間に行われるか夜間に行われるかによって異なります。しかし、ほとんどの空域における一般的な昼間のVFR最低条件は、飛行視程が3法定マイル、雲から500フィート下、1,000フィート上、水平方向に2,000フィートの距離です。[ 4 ]これらのVFR最低条件と同等またはそれ以上の飛行条件は、有視界気象条件（VMC）と呼ばれます。
VFRで運航する航空機は、FAR Part 91.205 [ 5 ]に記載されている必要な装備を機内に備えなければなりません（IFR飛行に必要な計器の一部も含まれます）。VFRパイロットは、操縦席の計器を航法と方向の補助として使用できますが、必須ではありません。航空機の外の視界は、航空機をまっすぐ水平に保つ（方向）、目的の目的地まで飛行する（航法）、障害物や危険物を回避する（分離）ための主要な情報源です。[ 6 ]
有視界飛行方式は一般的に計器飛行方式よりも単純で、必要な訓練や練習も大幅に少なくて済みます。VFRはパイロットに高い自由度を与え、行きたい場所に行きたい時に行けるだけでなく、そこへ行く方法についてもはるかに広い裁量権を与えます。[ 7 ]
VFR での航空機の運航が、天候によって機体外部の視覚的な手がかりが遮られるため安全でない場合、代わりに計器飛行規則 (IFR) を使用する必要があります。IFR では、計器気象状態(IMC) での航空機の運航が許可されます。IMC は基本的に VMC より劣るものの、航空機が安全に運航できるあらゆる気象状態です。計器飛行規則の使用は、気象状態に関係なく「クラス A」空域を飛行する場合にも必要です。クラス A 空域は、米国本土 48 州とその 12 マイル以内の水域の上空で、平均海面から 18,000 フィートから飛行レベル 600 (圧力高度60,000 フィート) まで広がっています。 [ 8 ]クラス A 空域での飛行には、パイロットと航空機が計器を装備し、計器飛行の資格を有し、計器飛行規則 (IFR) で運航する必要があります。多くの国では、ほとんどのフライトがクラス A 空域に入るため、民間の旅客機とそのパイロットは IFR で運航する必要があります。[ 9 ]手順と訓練は、VFR の訓練と比較してはるかに複雑です。パイロットは計器のみを参照してクロスカントリー飛行全体を実行する能力を実証する必要があります。
計器飛行パイロットは、天候を注意深く評価し、特定の計器出発、飛行経路、到着手順に基づいた詳細な飛行計画を作成し、飛行を指示しなければならない。[ 6 ] [ 10 ]
航空機が障害物や他の航空機を避ける距離は分離と呼ばれます。計器飛行方式（IFR）の最も重要な概念は、天候に関係なく分離を維持することです。管制空域では、航空交通管制（ATC）が、経路、時間、距離、速度、高度に基づく飛行許可を使用して、IFR航空機を障害物や他の航空機から分離します。ATCは、レーダーで、またはレーダーが利用できない地域では航空機の位置報告によってIFR飛行を監視します。航空機の位置報告は、音声無線送信として送信されます。米国では、ATCがパイロットに航空機がレーダー接触中であると通知しない限り、IFRで運航する飛行は位置報告を提供する必要があります。パイロットは、ATCがレーダー接触が失われた、またはレーダーサービスが終了したと通知した後、位置報告を再開する必要があります。
管制空域における計器飛行方式（IFR）飛行では、飛行の各段階ごとに航空交通管制（ATC）の許可が必要です。許可には必ず許可限界が指定されます。これは、新たな許可なしに航空機が飛行できる最大距離です。さらに、許可には通常、飛行方向または経路、高度、周波数やトランスポンダーコードなどの通信パラメータも含まれます。
管制されていない空域では、航空交通管制（ATC）による許可は得られません。一部の国では、管制されていない空域において、可能な限り特定の航空機に対して一定の間隔が確保される措置が取られています（ICAOでは、クラスG空域における助言サービスとして知られています）が、間隔の確保は義務付けられておらず、広く実施されているわけでもありません。
計器飛行方式（IFR）による管制空域内での飛行は一定の安全性を確保するものの、航空機の安全に対する最終的な責任は機長にあり、機長は飛行許可を拒否する権限を有する。
飛行計画の種類（VFRまたはIFR）と気象条件（VMCまたはIMC）を区別することが不可欠です。現在の気象と予報は、どのタイプの飛行計画を提出するかを決定する要因となる可能性がありますが、気象条件自体は提出済みの飛行計画に影響を与えません。たとえば、飛行中に有視界気象条件（VMC）に遭遇したIFR飛行は、自動的にVFR飛行に変更されることはなく、飛行は気象条件に関係なくすべてのIFR手順に従わなければなりません。米国では、気象条件はVFR、MVFR（限界有視界飛行規則）、IFR、またはLIFR（低高度計器飛行規則）として大まかに予報されます。[ 11 ]
IFRの主な目的は、計器気象状態（IMC）での航空機の安全な運航です。天候は、有視界気象状態（VMC）の最低要件を満たさない場合、MVFRまたはIMCとみなされます。IMC（「実際の計器状態」）で安全に運航するために、パイロットは飛行計器に頼って航空機を操縦し、ATCは分離を提供します。[ 12 ]
IFRとIMCを混同しないことが重要です。IFR飛行の大部分は、有視界気象状態（VMC）で行われます。飛行がVMCで、かつVFR機が飛行可能な空域内で行われる場合、乗務員はVFR機を視認して回避する責任があります。しかし、飛行は計器飛行方式で行われるため、管制官は他のIFR機との分離サービスを提供し、多くの場合、飛行経路付近のVFR機の位置を乗務員に知らせることもできます。
危険かつ違法ではあるものの、一定量のVFR飛行はIMC（計器気象状態）下で行われています。例えば、VFRパイロットがVMC（有視界気象状態）で離陸するものの、飛行中に視界が悪化するケースが考えられます。VFR飛行を継続してIMCに突入すると、パイロットの空間識失調を引き起こし、これが一般航空機の墜落事故の大きな原因となっています。IMCへのVFR飛行は、VFRとIFRの規則を組み合わせたハイブリッド方式でVMC下で運用するIFR手順である「VFR-on-top」や、VMC下で離着陸するものの、途中のIMC領域の上空を飛行するVFR手順である「VFR over the top」とは異なります。また、多くの国では「特別VFR」飛行も可能で、これは空港の管制空域内で、技術的にはVMCに満たない条件下でVFR飛行を行う許可が明示的に与えられたものです。パイロットは、天候に関わらず飛行に必要な視界を確保していること、ATC（航空管制）との連絡を維持すること、VMCの最低基準を下回る間は管制空域を離れないことを主張します。
計器飛行方式（IFR）での飛行中は、視界要件がないため、雲の中（または航空機外の視界がゼロとなるその他の状況）を飛行することは合法かつ安全です。ただし、航空機が離陸または着陸するためには、最低限の気象条件が依然として存在する必要があります。これらは、運航の種類、利用可能な航法援助の種類、空港周辺の地形や障害物の位置と高さ、航空機の装備、および乗務員の資格によって異なります。たとえば、山岳地帯にあるリノ・タホ国際空港（KRNO）では、同じ滑走路面でも反対方向から着陸する航空機に対して、計器進入方式が大きく異なります。空港の南側に急勾配の地形があるため、北から進入する航空機は、南から進入する場合よりも高い高度で空港を目視する必要があります。[ 13 ]この高い高度により、着陸が中止された場合に乗務員が障害物を回避することができます。一般的に、各計器進入方式には、着陸を許可するための最低限の気象条件が指定されています。
大型旅客機、そして近年では小型航空機も独自の地形認識警報システム（TAWS）を搭載しているが、[ 14 ]これらは主にバックアップシステムであり、一連のエラーや不備によって危険な状況が発生した場合の最後の防御層を提供するものである。[ 14 ]
IFR飛行では地上の視覚的な参照がないことが多いため、窓の外を見る以外の航法手段が必要です。パイロットには、VOR、DME、航路飛行用のローカライザーなどの地上システムを含む、多くの航法援助装置が利用可能です。 [ 1 ]グライドスロープ送信機は、計器着陸システム（ILS）アプローチの最終進入セグメントで使用されます。[ 1 ]歴史的には、NDBは一般的に使用されていましたが、ほとんどが使用停止となり、現在では米国全体で非常にまれに散発的にしか見られません。FAAは、2030年までに残っているすべてのNDBを廃止する予定です。[ 15 ]近年、衛星ベースのGPS/GNSSシステムがはるかに普及しています。航空交通管制は、パイロットに特定の方位（「レーダーベクトル」）を割り当てることで航法を支援する場合があります。 IFR航法の大部分は地上および衛星ベースのシステムによって行われ、レーダーベクトルは通常、混雑した進入時の航空機の順序付けや、離陸から巡航への移行などのためにATCによって確保されている。[ 16 ]
特定の手順により、計器飛行方式（IFR）の航空機は飛行のあらゆる段階を安全に移行できます。これらの手順では、無線機の完全な故障や管制塔との通信の喪失が発生した場合でも、IFRパイロットがどのように対応すべきか、また、予想される航空機の進路や高度についても規定されています。[ 17 ]
出発手順は、離陸前に航空交通管制（ATC）から発行される計器飛行方式（IFR）の許可に記載されます。出発許可には、指定された方位、1つ以上のウェイポイント、および飛行開始高度が含まれる場合があります。また、提出された飛行計画の注記欄に「NO DP」と記載されていない限り、出発手順（DP）または標準計器出発方式（SID）に従うべきことも指定できます。
飛行経路は、航行援助施設、固定点、および航空路と呼ばれる標準ルートを示す計器飛行方式（IFR）チャートで記述されます。GPSなどの適切な航行機器を備えた航空機は、目的地または少数の航行ウェイポイントのみを使用して飛行経路を記述する直行ルートの許可を受けることもよくあります。ATCは、最初の許可またはその修正で高度を指定し、航行チャートは航空路の最低安全高度を示します。[ 18 ]
計器飛行方式（IFR）の進入部分は、標準ターミナル到着ルート（STAR）から始まる場合があり、これは計器進入が開始される初期進入フィックス（IAF）に到達するために飛行する一般的なルートを示しています。計器進入は、パイロットが滑走路に進むのに十分な視覚的参照を取得するか、必要な視覚的参照が時間内に確認できないために進入復行を行うことで終了します。[ 19 ] [ 20 ]
IFRで飛行するには、パイロットは計器飛行証明を取得している必要があり、かつ資格が有効である必要があります（経験の最新性要件を満たしている必要があります）。米国では、IFRで飛行を申請するには、パイロットは計器飛行証明を取得している必要があり、過去6か月以内に計器進入を6回実施している必要があり、さらに待機手順、航法援助施設を使用したコースインターセプトと追跡も実施している必要があります。これらの要件を満たしてから6か月を超えてIFRで飛行することは許可されていませんが、上記の要件を完了することで、次の6か月以内に資格を再確立することができます。12か月を超えると、教官による試験（「計器飛行能力チェック」）が必要になります。[ 21 ]
計器進入の練習は、計器気象条件または有視界気象条件のいずれでも行うことができます。後者の場合、計器進入を練習するパイロットが視野を計器盤に限定する視界制限装置を装着できるように、安全パイロットが必要です。安全パイロットの主な任務は、他の航空機を観察し、衝突を回避することです。[ 22 ]
英国では、計器気象条件下でクラスBからGまでの空域で計器飛行方式（IFR）による飛行を許可するIR（英国限定）資格（旧称「IMCレーティング」）を取得すれば、計器飛行資格を持たないパイロットでも、管制空域外の有視界気象条件下でIFRによる飛行を選択できる。世界の他の国々と比較すると、英国の航空乗務員免許制度は、飛行規則ではなく気象条件や空域に基づいて免許を付与するという点でやや特殊である。
当該航空機は計器飛行に必要な装備を備え、型式認証を受けている必要があり、関連する航法装置は計器飛行の前の一定期間内に検査または試験を受けていなければならない。
米国では、VFR飛行に必要な計器に加えて、IFR飛行に必要な計器は、方位指示器、気圧調整可能な高感度高度計、秒針付き時計またはデジタル同等の時計、姿勢指示器、飛行ルートに適した無線機および航空電子機器、オルタネーターまたは発電機、旋回コーディネーターまたは旋回バンク指示器のいずれかであるジャイロスコープ式旋回率指示器です。[ 23 ] 1999年以降、単発ヘリコプターはFAAのIFR認証を受けることができませんでした。[ 24 ]しかし最近、ベル社とレオナルド社は、単発ヘリコプターの計器飛行規則認証を取得しました。
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