気象情報技術

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2020年6月22日

日本のRECAT導入を支えたJAXAの解析評価技術――RECATの詳しい解説も

発着する航空機の遅延低減をめざすRECAT

後方乱気流(画像提供:NASA)

近年の世界の航空旅客数は一貫して増え続けており、これにともない、空港を発着する旅客機の数も増加しています。そのため2020年代には、空港によっては、旅客機の発着需要がその空港の処理能力を超えてしまう事態も生じると予測されています。こうなると、発着する便の遅延が定常化するおそれがあります。日本の首都圏の空港である羽田空港と成田空港でも、そのような事態が懸念されます。

空港の処理能力を増加させるには、後方乱気流の影響を受けない範囲で、離着陸する航空機の間隔を短縮させることが有効と考えられます。

後方乱気流とは、航空機の翼端で生じる渦のことで、その強さは航空機の重量に比例することが分かっています。後方乱気流は時間の経過とともに減衰していきますが、まだ十分に強いうちに後続機がこの渦に巻き込まれると、事故の原因となりかねません。

先行する航空機とどのくらいの距離をとったらよいかは、先行機がつくる後方乱気流の強さと、後続する航空機の重量などによって異なってきます。現行の基準では、航空機を重量によって4つのカテゴリーに区分し、その組み合わせに応じた間隔が設定されています。各空港ではこの基準にもとづいた管制が行われています。しかし、同一カテゴリー内では、カテゴリー内の最も後方乱気流に弱い航空機(最も軽い航空機)に合わせて間隔を設定する必要があるため、同一カテゴリー内のより後方乱気流に強い航空機(より重い航空機)にとっては過大な間隔となります。数多くある航空機を4つのカテゴリーに大括りしている現行の後方乱気流管制間隔では、過大な間隔を適用される航空機が多くなっています。

首都圏空港に導入されたRECAT概要(距離間隔)

この間隔を安全な範囲で短縮するための方策がRECAT(航空機後方乱気流区分の再分類、Re-categorized)です。RECATでは航空機を重量とウイングスパンに応じて7つのカテゴリーに分けます。これによって、先行機との間に必要な間隔を細分化して過大な間隔を適用される航空機を減らし、間隔の短縮を図ろうとしているのです。国際民間航空機関(ICAO)は、2020年秋にRECATの正式導入する準備を進めています。


日本でのRECAT導入をJAXAの技術が支援
日本では国土交通省航空局がICAOの基準適用に先んじて、2020年3月に首都圏空港へRECATを導入することを決定しました。JAXA はRECAT導入にともなう安全性や導入効果の評価を行い、2020年3月の導入が実現しました。

JAXAが行った安全性評価の1つは、首都圏空港(羽田・成田)と欧米の空港での運航環境の相違点について、安全性を評価することでした。特に羽田空港では南から滑走路に進入する場合、海上を飛ぶことになります。欧米では陸上のデータのみでRECATの安全性を評価していますが、なめらかな海面上では、後方乱気流の減衰が遅くなり、リスクが増大する可能性があります。

JAXAは羽田空港に後方乱気流観測用のパルスドップラーライダー装置を設置し、2017年11月から2019年3月まで、羽田空港に南から着陸する合計1万3265機について後方乱気流の観測を行いました。ライダーの空間分解能は数十mですが、後方乱気流のサイズは数m程度です。そこで、取得した観測データをJAXA独自の解析技術によって解析し、後方乱気流が海上でどのように減衰するかを高精度で推測しました。この精度は世界最高水準のものです。

その結果、海面上の方が陸上より後方乱気流が長く残っていることが明らかになりましたが、安全性に影響を与えるものではないことが分かりました。海上での後方乱気流の安全性評価は世界で初めてのことで、今後、世界各地の空港で、この結果が用いられることが期待されます。

JAXAはまた、滑走路運用が複雑な首都圏空港の容量を評価するツール(ソフトウェア)群を整備し、さまざまな条件下でのRECAT導入効果も評価しました。

これらの結果は首都圏空港の効率的な運航に貢献し、遅延低減効果をもたらすものと期待されています。

JAXAが羽田空港に設置したドップラーライダー装置

海上での後方乱気流の減衰特性