航空環境研究 No. 24（2020）, PP. 1−7

研究報告

離陸機の騒音軽減運航方式としての上昇勾配に関する考察 *武田修（航空環境研究センター主任研究員）

国際民間航空機関（ICAO）が定める騒音軽減

るが、それ以上の値を設定することも可能で、障害運航方式は、航空業務方式の一つである「PANS-物との間隔設定や空域上の制限、管制上の目的等

OPS VOL 1 PART 1 Section 7 :Noise Abatement

から日本国内や欧米でも標準よりも高い値を指定Procedures」（ 以下、「PANS-OPS」）にその記載がして運用している空港が見られる。また、欧州であるが、日本においても次の 7 つの方式が定義さは騒音軽減を目的として標準値以上の上昇勾配れている。

を設定する空港もみられるが、日本の騒音対策と

（1）
急上昇方式

してはまだ光が当たっていない部分である。この（2）
カットバック上昇方式

ため、国内外の例を参考にしつつ同方式の有効性（3）低フラップ角着陸方式の検証と具体化を検討することは、今後の周辺対（4）
ディレイド・フラップ進入方式策としての寄与度も期待できることから、種々の（5）リバース・スラスト制限

角度から考察を試みた。

（6）
優先滑走路方式（7）
優先飛行経路1. 上昇勾配に関する基準

このほかに日本の航空情報（AIP）には記載は

1. 1 飛行方式設定基準上の記載

ないが、実際に行われている方法として着陸地点の移設方式（Displaced Thresholds）
がある。

航空機の上昇勾配は、機体の上昇性能としての定めの他に、航空機が計器飛行方式による離陸のこの中で、離陸機に関する騒音軽減運航方式際に使用される標準計器出発方式（SID）の要素

は、急上昇方式が一般的であり多くの空港で採用としても定められている。具体的には、「飛行方式されている。

設計基準第Ⅰ部第3編出発方式」（ベースは国際民

航空機が離陸する際発出するエネルギー量は間航空機関：ICAO が定めた航空業務方式の一つ

着陸時と比較して数段高く、周辺区域への影響もである PANS-OPS VOLⅡ）にその規定があり、第大きいため、この部分を改善できる選択肢が広がれば騒音対策として有効性が期待できる。
この点について本稿では、離陸機が用いる標準計器出発方式（SID）の「方式設計勾配」1）（PDG: 以下、「上昇勾配」という）に着目してみた。上昇勾配は、上昇角とも呼ばれるが、「上昇の飛行経路と水平面とのなす角度で、水平距離に対して獲得する高度の割合」（航空実用辞典）である。
上昇勾配は標準値が定められてい図1

方式設計勾配の概要* A consideration of the climb gradient for departure aircraft as noise abatement procedure−1−

〔研究報告〕No.24, 2020
高度

2章
「出発方式の一般的概念」に、上昇勾配の標準急上昇方式

高度値は 3 . 3 %（約 1 . 9°）と規定されている。また、こ急上昇方式

フラップをたたむフラップをたたむ

れ以上の上昇勾配を設定することも可能であり、3,000ft(900m
1,500ft(450m)

離陸推力 ⇒
上昇推力

5 %（約 2 . 9°）を超える値を設定する場合は運航者との協議が必要とされるが、特に上限値は定めら

離陸推力 ⇒
上昇推力

れていない（図 1 及び以下条文参照）。

「飛行方式設計基準」（抜粋）

3,000ft(900m)

通常の離陸法式
800～1500ft フラップを畳む
1,500ft(450m)
離陸推力 ⇒上昇推力
通常の離陸法式
進出距離800～1500ft フラップを畳む
離陸推力 ⇒上昇推力

2 . 7 方式設計勾配
（PDG）

進出距離

2 . 7 . 1 方式設計勾配（PDG：Procedure Design

図 2 日本での急上昇方式（イメージ図）

Gradient）は、OIS（ 障 害 物 識 別 表 面Obstacle
Identification Surface）の起 点（DER（ 滑 走 路 離しながら手順に従ってフラップとスラットの畳陸 末 端：Departure end of the runway）上 5 ｍ

み込みを行う方式で、空港から離れた地域の騒音（16 ft））より計測したノミナル上昇勾配である。

を緩和する方式である。

OIS に突出する障害物がない場合、方式設計勾配

図 2 は NADP 1 をベースにした日本の方式であ（PDG）は OIS 勾配及び 0 . 8％の和（3 . 3 %）（航空機るが、1500 ft 付近で離陸推力から上昇推力に減区分H にあっては 4 . 2％）
である。

じ、3000 ft までフラップとスラットのたたみ込み

2 . 7 . 2 （中略）
PDGは3 . 3％を標準とする。これを遅らせることによって上昇性能をたかめ、騒音を運航者との調整なく5 . 0 % まで引き上げること軽減効果を高める方式であり、上昇勾配の指定はができる。可能、又は、やむをえない場合にあってない。上昇勾配の指定は、あくまで SID におけるは、運航者と調整の上、方式設計者が設定できる指定であり、AIP に併記されている場合は、指定勾配として 7 . 0 % まで引き上げることができるもされた上昇勾配で急上昇方式を同時に行う必要のとする。それを超える値を使用する場合にあっがある。ては運航者との協議を要する。
」（下線は筆者）

2 . 国内の標準値以上の上昇勾配導入状況

1. 2 急上昇方式との違い前述したように、現在離陸時に騒音軽減運航方

では、国内空港の SID に適用されている標準値式として広く用いられているものは急上昇方式で以上の上昇勾配の状況がどのようなものか、2020ある。ICAOにおいて規定している急上昇方式は、

年 8 月時点の AIP をもとに調査した 2）。国内で定NADP（Noise abatement departure procedure）1

期便が運航されている 82 空港全ての SID を調査とNADP2がある。NADP1は離 陸 後 800 ft で離 陸 推力 から上 昇 推 力 に減 じ、3000 ftまではフラップとスラットのたたみ込みを遅らせるものであり、比較的空港 に近 い地 域 への影 響 を抑える効果がある。
一方、NADP 2 はフラップとスラットのたたみ込みを既定された 800 ft に到達した後に行い、上昇を維持

図 3 羽田空港の SID の上昇勾配指定例

−2−

表1
空港名

表 1 に主要空港の適用状況を示す。

日本国内主要空港の上昇勾配適用状況

指定なし

＜４％

4%

4.1-5%

新千歳空港

5.1-6%〇

主要空港においても標準値以上を適用している空港はかなりあり、全体の

〇

仙台空港

傾向と同様に 4 . 1～6 . 0％台の上昇勾〇

東京国際空港配が指 定されている空 港が多く見ら〇〇

中部国際空港れる。成田国際空港と関西国際空港は、

〇

小松空港

〇

大阪空港

〇

関西国際空港6.1-7%〇

函館空港

成田国際空港No.24, 2020〔研究報告〕

指定がなかった。
標準値以上の値を適用している理由は、ほとんどが障害物との間隔設定〇

広島空港〇〇〇

福岡空港
長崎空港

であった。方式設計基準上、空域制限〇のみによる上 昇 勾配引き上げの場 合

〇

熊本空港

は当該理由を明記する必要があるが、

〇

大分空港

〇

宮崎空港

〇

鹿児島空港

〇

那覇空港

〇

調査空港において当該理由を明記し〇ている空港は北大東空港と北九州空港であった。

3 . 海外における標準値以上の上昇勾配導入状況したところ、SID が一つでも標準値以上の上昇勾配を指定している空港は、59 空港あった。最も多く見られた値は 4 . 1～6 . 0％台で約 8 割がこの範囲

海外においても、2020 年 8 月時点の AIP に基づ内であり、特に 5％（約 2 . 9°）に集中していた。最き主要空港 22 空港の SID を調査したところ、いずも高い上昇勾配が指定されている空港は、福岡空れの空港も標準値以上の上昇勾配を適用してい港、宮崎空港、松山空港の 7 . 0％（約 4 . 0°）であり、る SID があり、日本と同様 4 . 0～7 . 0 % 程度の適用

次いで、与那国空港、壱岐空港の 6 . 7 %（約 3 . 8°）、が多く見られた。表 2 に適用状況を示す。7 % を松本空港、高松空港の 6 . 6 %（約 3 . 77°）となって超える上昇勾配を適用している空港も多く見らいる。

れ、日本と比較すると適用値の範囲がかなり広い
表2
＜４％

ヒースロー

4%

4.1-5%

海外主要空港における上昇勾配の適用状況
5.1-6%

ロンドンシティ
ガトウィック

6.1-7%

7.1-8%

8.1-9%〇〇〇〇〇〇〇

マンチェスター〇〇シャルルドゴール
スキポール〇

フランクフルト

〇〇
〇

〇

〇

〇

〇

ハンブルグ

〇

ブリュッセル

〇〇〇

〇

〇

〇〇

〇

〇

〇〇

〇
〇

〇

ジョン・F・ケネディ

〇〇〇

〇

〇〇〇

シアトル・タコマ

〇〇〇〇〇

シドニー

〇

〇

〇

サンフランシスコ

オークランド(NZ)〇〇

ワシントン・ナショナル

ロサンゼルス

〇〇〇

チューリヒ
〇〇

〇

マドリード
シカゴ・オヘア〇〇〇ワシントン・ダレス

〇〇

ミュンヘン

ラガーディア

9.1-10% 10.1-11% 11.1-12% 12.1-13% 13.1-14% 14.1-15%

〇

〇〇〇〇〇

〇

〇
〇

−3−

〔研究報告〕No.24, 2020

ことがわかった。最も高い上昇勾配を適用している空港は、マンチェスター空港の 14 . 6％（約 8 . 3°）で、次いでワシントン・ナショナル空港の 13 . 6％（約 7 . 7°）であった。
海 外 の空 港 においても標 準 値 以 上 の適 用 理
由 は障 害 物 対 策 が多 いが、中 には「operationalrequirement」
あるいは、「airspace structure」（フランクフルト、ミュンヘンなど）、「ATS gradient」（シャルルドゴール「）ATC and airspace

図4purpose」（ ヒースロー）という理由から設定され距離減衰のイメージ

フラン クフ ルト 空 港 などの適 用 理 由 であるている空港のほか、4 発機に限った指定がされて「operational requirement」の詳 細までは確 認 でいる空港（チューリヒ）もある。
騒音対策上の理由から設定されている空港もあり、ヒースロー空港は出発機の騒音限界値を順守するため最低 4 % で 4000 ft をこえるまで、また、ブリュッセル空港は障害物や空域上の制限に加きなかったが、騒音対策上の理由も含まれているのではないかと推察される。

4 . 上昇勾配の変化による騒音軽減効果

え、「騒音影響を最低限とするため」として全てのでは上昇勾配の変化による騒音軽減効果はど

出発機は 3200 ft を超えるまで最低 7 . 0％の上昇勾れくらいかあるかという点について、航空機の位2）配を維持するようAIP で明記されている 。

置を点音源と仮定し計算をおこなった。実際の航空機からの騒音は、伝搬する途中の風、気温、湿度

表３

上昇勾配と騒音減衰量の比較−4−＊航空機の上昇推力等は考慮していない



No.24, 2020〔研究報告〕などの要素によって変化するため、測定結果はばらつくことがあるが、減衰要素は距離減衰のみと仮定した（図4参照）。また、進出距離の基点は方式
設計基準で定義している滑走路離陸末端（DER）である。減衰量は、標準上昇勾配 3 . 3％を基準に、DER から 1000ⅿ間隔の進出距離における標準上昇勾配の高度（A）と 4 % から 13 % まで 1 % ずつ変化した場合の同地点の高度（B）との差分を計算した。計算式は以下のとおりである。

図6

騒音減衰量＝20×log 10（高度B÷高度A）

羽田RWY 34 R の離陸機( 国内線) の上昇計算結果を表 3 に示す。

B 763）、3 便ずつ抽出して離陸滑走開始点から進この計算結果をみると、日本国内で用いられて出距離 10㎞、高度 5000 ft 付近までの上昇を比較しいる 4 % から 7 % の間 でも1 . 7 dB から 6 . 5 dB の低てみた。前述のとおり、羽田空港の場合は5%の上減効果が表れることがわかる。さらに、実際の運昇勾配が各SIDに指定されているほか、
RWY 34 R航にあたってはこれに急上昇方式が加わるため、離陸については北方面の一部時間帯は急上昇も騒 音 値としてはもう少し開きが出ることが予 想

しくは NADP 2 が指定されている。

される。なお、基点からの水平距離が変化しても、高度の“比”は一定であるため、上昇勾配の差によまた、同月の東京地方の気温は最低気温が17℃～22℃、最高気温は 21℃～31℃であった。

る音の減衰量は一定である。

RWY 34 R からの離陸機については、国際線は長距離便（欧州、北米）が運航されており、国内線

5 . 実際の離陸機の上昇（羽田空港の例）とこれらを分けて分析した。

これまで、上昇勾配に関する規定と標準値以国際線は、3 路線（ロンドンB 789、パリB 773、上の適用例、また騒音軽減効果についてみてきたシカゴB 773）それぞれ 3 便 抽 出した。RWY 34 R

が、実際の航空機の運航状況についても調査をからの離 陸は、360 m 内 側から離 陸 滑 走を行っ行った。ている航空機多いが、抽出した 3 路線はいずれも具体的には、2020 年 6 月の羽田空港の出発機にRWY34R滑走路端から離陸していた。図5に国際ついて、空港に独自に設置した ADSB 受信機で得線の分析結果を示す。抽出した9 便は離陸重量もられたデータに基づき高度プロファイルの分析大きな機体と想定されるが、いずれの機体も12 %を行った。対象は、
RWY34Rの出発機のうち運航程度の上昇勾配で上昇をしている。

機種を 6 機種
（A 359、B 738、A 320、B 772、B 788、国内線は、対象機全て滑走路端から 360 m 内側からの離陸であった。結果としては国内線もほぼ 12 % 程度の上昇勾配を維持して飛行しているが（図 6 参照）、若干上昇プロファイルのばらつきがみられる。比較的高い上昇勾配を示していたのは、A 320 , B 763 の機種であった。
この 6 月のデータはコロナウィルスの影響による緊急事態宣言が解除された直後ということもあり、乗客が少ない時期と推定される。このため、国内線、国際線ともに通常よりも軽量の機体によ

図5

羽田RWY 34 R の離陸機( 国際線) の上昇る運航という点は考慮に入れる必要がある。

−5−

〔研究報告〕No.24, 2020

6 . 実際の離陸機の上昇（成田空港の例）

路線（搭載燃料）、乗客数、機体自体の重量などがそこで、2016 年 5 月のデータではあるが、成田主たる要素となるが、上昇勾配の指定があっても空港の出発機のデータについても調査を試みた。

満足できない場合が想定される。実際、諸外国の内容は、欧州等長距離路線クラスのB77W型機

SID を見ても、上昇勾配は指定されていても指定と同クラスの B 788 型機の別で、それぞれ 26 機とされた値を満足できない場合は管制機関に報告

30 機について、RWY 16 からの離陸の状況を調べすることとされているものがある。

たところ、図 7 と図 8 の結果となった。また、成田

この点、成田空港では最も離陸重量が大きい

空港では急上昇方式が指定されているが SID にと想定される A 380 のデータが取得できなかったは上昇勾配の指定はない。ちなみに同年同月の千が、英国民間航空局が出発機の騒音軽減のために

葉県の気温は最低気温が 13℃～20℃、最高気温は行った調査報告（「Departure Noise Mitigation：22℃～30℃である。

3）
CAP 1691」（2018 年 6 月））があり、この中で同型

この結果をみると、どちらも標準的な長距離路機に関する一定の値が示されている。具体的に線の離陸重量であるが、7 % 程度の上昇勾配ではは、2017 年 3 月から 2018 年 2 月の間、シドニー、上昇しているようである。

パリシャルルドゴール、フランクフルト、ロサンゼルス、JFK の 5 空港での A 380 の上昇に関して、ADSB データに基づいた実際の高度プロファイルの分析結果が示されており、その結果をまとめている。図 9 にその内容を示す。グラフの緑線のプロファイルは 5 空港で飛行した A 380 の上昇勾配の平均値で、黒線はそれらの平均値である。このグラフを見る限り、平均の上昇勾配は 6％程度で、報告書によれば、一部の便では 4 % 台の上昇勾図7配の場合もみられたとしている。従って、機体重成田空港の離陸機データ（B 77 W）

量の大きい航空機が乗り入れている空港では、標準値程度の上昇性能のケースがあることや同一型式の機体であっても、重量によりばらつきが出ることを念頭に検討する必要がある。

図８

成田空港の離陸機データ（B 788）

7 . 検討課題
ここまで、標準値以上の上昇勾配に関して様々

図9な角度から見てきたが、課題についても検討を加Departure Noise Mitigation の A 380 データ（２）
気象条件による影響

えておく。

（１）
機体重量による影響

気象条件も上昇性能に影響を及ぼすこととな

上昇性能に最も影響を及ぼす要素として挙げるが、特に空気密度はその影響度が大きいと想定られるのが離陸時の機体重量である。運航するされる。一般的に空気密度が高いと低速でも多く−6−

No.24, 2020〔研究報告〕の揚力を得ることができるため、航空機の上昇性価値と導入の可能性はあると思料する。ただ、前能は増すといわれており、空気密度が増えるのは節でのべたように、型式ごとの比較、路線長の違気圧が高いときで、飛行高度が上がると気圧が下い等も含めた分析、また、季節による運航状況のがり、比例して密度が下がることとなる。

違いも想定した実際の高度プロファイルデータ

一方、気温が高くなると空気密度が低くなり上等様々な機体のデータの取得を広範に行ったう

昇性能への影響が大きくなる。最近の夏場の平均えで検討を継続する必要がある。特に、日本に乗気温も上昇傾向にあり、2020 年の夏季の気温を見り入れている航空機の型式の中にはA380 等に代ても、最高気温が 40℃近くまで上昇するケースも表されるようにかなり大型のものもあり、今回こあり、気温に関する検証を行う際も同程度を想定うした型式機のデータは取得できていない。また、する必要がある。

実際の騒音軽減効果がどれくらい得られるのか（３）
上昇勾配と離陸推力の関係という点についても今 後さらに検 討を行う必 要

航空機のエンジンの運転条件には、その飛行がある。

フェ ー ズ によっ ていくつか分 けられるが、離 陸に際しては「離陸定格」という用語が用いられる。

一方、今後の可能性も含めていえば、諸外国「定格」とは一定の決められた条件で、エンジンをでは離陸直後の上昇勾配のみならず、2000 ft～運転する場合に保証されるエンジンの運転条件

3000 ft 程度の高度を通過したのちも上昇勾配が4）のことであり 、「離陸定格」
は航空機の離陸のた指定される 2 段階方式がとられている例がある。

めに使用できる最大定格出力をいう。ただ、現在騒音軽減対象の範囲が広い場合は、こうした方式の航空機のエンジンは、離陸時の機体重量、滑走の検討も一考である。

路条件、気象条件等により、最大まで推力をあげまた、ICAO では「 継 続 上 昇 運 用 方 式 」

なくとも、きめ細かく割り引くことが可能となっ（Continuous Climb Operations: 以 下、「CCO」）ている。この方式を「Reduced Thrust Takeoff」の検討も行われている。CCO は、離陸後の上昇と呼んで一般的になっており、この効果により騒フェーズにおいて、水平飛行を行わず巡航高度ま音影響の減少にも寄与している点がある。このたで達する運用方式である。降下フェーズでは比較

め、上昇勾配を上げることで、離陸推力への影響、的実施されている空港があるが、CCO についてそして上昇時の騒音影響の拡大とならないのかは、ほとんど取り入れられていない。
CCOは、騒音軽減のみならず、二酸化炭素排出という点が懸念される。

量の削減にもつながるため、これらの運用方法と8 . まとめの組み合わせも今後の重要なテーマと考えている。

航空機の騒音軽減運航方式としての上昇勾配について考察を行ってきたが、ほとんどの空港で標準値以上の上昇勾配値が指定されている状況にあり、海外においても同様である。また、日本
では障害物件をクリアすることを主たる目的に用いられているが、海外では上昇勾配の値も幅広いことや騒 音 軽 減という目的 でも用いられている状況、そして机上の計算結果ではあるが距離減衰による効果も確認できた。
こうした状況を見る限り、今後日本においても、

参考文献
1） 国土交通省、国空制大 111 号 「飛行方式設計基準」
2） AIS-JAPANhttps://aisjapan.mlit.go.jp/html/AIP/
html/20200813/frame/index-en-JP.
html#efct=20200813
3） 空港振興・環境整備支援機構。航空環境研究特別号「海外空港の環境対策」、20204） 英国 Civil Aviation Authority「Departure Noise
Mitigation：Main Report」CAP1691
5） 日本航空広報部「航空実用辞典」
6） ICAO「Continuous Climb Operations Manual」
Doc9993

上昇勾配の指定による騒音軽減方式も検討する−7−