旅客機

旅客機（りょかくき、りょかっき）とは、主に旅客を輸送するために製作された民間用飛行機（民間機）である。個人・官庁所有の小型飛行機や企業が使用するビジネスジェットなどは含まない。貨物の輸送が主用途である貨物機とは一般に区別されるが、貨客混載で運用されるコンビネーション（コンビ）や、旅客輸送仕様と貨物輸送仕様とを切り替えられるコンバーチブルなどとの違いは曖昧な面もある。民間の貨物輸送機は旅客機を元に派生設計され、製造されたものも多い。

概説

旅客機は航空機メーカーが製造し、航空会社が乗客や貨物を乗せて運航する。航空会社は乗客が支払う運賃を主な収入とする。
旅客機の運航形態には、あらかじめ決められた時刻表に従って航空会社により定期的に運航され、一般的な定期便のほかに、不定期に運航されるチャーター便がある。21世紀現在では旅客だけを輸送して貨物を輸送しない旅客機は存在しない。
旅客機は鉄道や自動車、船より速く移動でき、海や高山といった地表の地形障害を容易に越えることができる。このため外国と往来する国際線だけでなく、国内の地域間を結ぶ国内線も多数運航されている（詳細は「航空会社」の項を参照）。国際航空運送協会（IATA）によると、国際線と国内線を合わせた世界の航空旅客は2017年に延べ約41億人と、史上初めて40億人を突破した。

歴史

ライト兄弟が人類初の動力飛行に成功したのは1903年12月17日である。最初の頃の飛行は冒険に近く、一般の人の旅行に使われるレベルではなかった。航空機の信頼性がある程度向上し、旅客機となるのは第一次世界大戦後のことである。

現代の旅客機

現代の旅客機は、客室内通路が左右2本あり座席が横に7 - 10列並ぶワイドボディ機と、通路が中央に1本だけで座席が横6列以下のナローボディ機に分けられる。それぞれ「2通路機」、「1通路機」とも呼ばれる。ワイドボディ機は長距離航空路と中距離航空路に充当され、ナローボディ機は短距離航空路以下の航空路に充当されることが多い。さらに需要の少ない路線には座席数数十席程度のコミューター機が使用される。さらに小型の機体で座席が数席のプロペラ機では客室内通路がないものもある。
下記に距離別の代表的な機種を列記した。一般的に大型機のほうが航続距離が長いことや短距離の輸送ではそれほど航空需要が大きくないために、長距離用の機体が大きく、短い距離では小さくなるが、例外も多い。

長距離・中距離航空路

長距離航空路は、大洋を越えて長距離を飛ぶため航空会社に航続距離の長い旅客機を求められ、一般に乗客数300人以上の大型機が充てられる。ヨーロッパなどを除き、国際線として扱う場合が多い。1970年代から4発機ボーイング747の登場によって低運賃化が進み、一般的に利用されるようになった。
従来、大洋上での万一のエンジン故障を想定して、エンジン3基以上を有することが必要条件であったため、MD-11やDC-10などが運用された。近年のジェットエンジンの信頼性向上によって、双発でも十分な安全性が確認できたので、ボーイング767、ボーイング777、エアバスA330といった長距離双発機も開発されている。
旧来の規則では、双発機ではエンジンが1基止まった場合、60分以内に代替着陸可能な空港がある航空路のみを運航できる規則であったが、一定の規制の下に、この制限を緩和する措置ができた。この緩和措置をETOPSと称し、機種等の条件により最大207分まで認められている。これにより、ほとんどの航路での双発機の就航が可能となり、双発機のシェアが激増した。しかし、冬季のシベリアなどでは、緊急用空港が使用不能となることが多く、この場合、ETOPSによる双発機は運航できず、使用可能な空港付近を通る迂回ルートへの変更や時には欠航も余儀なくされる。
2017年時点で世界最長の航空路線は、カタール航空のドーハ（カタール）－オークランド（ニュージーランド）便である。ボーイング777-200LRが、1万4535kmを18時間弱で結んでいる。このほか無着陸で20時間飛べるエアバスA350-900ULRを、シンガポール航空が2018年に開設する米国ニューヨークとの直行便に投入する予定である。また豪州カンタス航空はシドニーと欧米との直行便を実現させるため、ボーイングとエアバスの両社に新型の超長距離旅客機の開発を要請している。こうした超長距離線は乗り継ぎの手間や時間を節約できる一方、特にエコノミークラスの乗客に対する健康リスクを懸念する指摘もある。
中距離航空路では、ワイドボディの双発機が主体で、乗客数200-400人の機体が使われる。ボーイング767、ボーイング777、エアバスA300、エアバスA310、エアバスA330、Tu-204などである。需要の少ない路線にはさらに小型のボーイング737等の機体をペイロードを減らして使用することもある。

短距離航空路

短距離航空路では、100 - 200人乗り程度のナローボディ機を使用する。長距離航空路と違って目的地までの距離が短い分、飛行時間も短縮されるためシートの配置に余裕をもたせない航空会社が多い。DC-9、ボーイング737、ボーイング757、エアバスA320などがある。
近距離の小規模な飛行場間を小型機で結ぶ航空路をコミューターと呼ぶ。需要はさほど多くないが、他の輸送手段に利便がない場合、航空機での輸送が欠かせない。細かな法律の定義がないため、ビジネスジェットなど20 - 75人乗りの小型機が使用されている。日本では高速道路のない地区や離島への便に使用され、一部の例外を除き双発のターボプロップ機であり、ボンバルディア（旧デ・ハビランド・カナダ）DHC-8、サーブ340などがある。しかし、ターボプロップ機の騒音を嫌ってリージョナルジェットのボンバルディア CRJ、エンブラエル ERJ 145などを積極的に採用する航空会社もある。定期路線ではなくチャーター便もある。
カナダなど国土の広い国では採算性を考慮して貨物機としても使えるコンビ機（737-200Cなど）を地方路線へ投入する航空会社もある。
北米では乗員が10人以下の小型機を使用するエアタクシーと呼ばれるビジネスが発展している。乗員数、速度、航続距離は劣るものの、駐機料が安く短い滑走路でも利用できるため最寄りの空港まで飛行機を呼び、定期航路がない地方の飛行場へ直接向かえるなどタクシー感覚で利用できる。
日本で利用者が特に多い空港（新千歳、羽田、伊丹、福岡、那覇）を発着し、いわゆる幹線を飛行する短距離航空路の便は、需要が非常に多いにもかかわらず飛行場の発着枠が満杯で増便できない関係上、中距離航空路向けのワイドボディ機が使用されている。便数を増やして旅客の利便を図るために、より小さいコミューター向け小型機を用いることもある。

性能・能力

旅客機の性能は、最大飛行速度や航続距離といった航空機共通の数値に加え、最大旅客数や最大ペイロードなどで表される。
最大零燃料重量－運航自重＝最大ペイロード
旅客機の性能を表すには、他にも最大離陸重量、最大着陸重量、着陸時の降下率などがある。

設計思想

航空機は空中で主要な装置が停止することが直ちに重大事故に結び付く乗り物であり、その中でも旅客機は数百人もの乗客の命を預かる輸送機械である。航空事故が起きると飛行ルート下にいる人々を含めて多大な危険・被害が及ぶため、極めて高い安全性が要求される。その一方で経済性や客室の快適性も重視されるなど相反する要求があるため、設計と製造、運用には特別な思想が生み出されている。

フェイルセーフ

旅客機でのフェイルセーフ（英: fail-safe）とは、それを失うと直ちに重大事故につながる重要な機能には、予備や多重化を行うことで1つの問題でただちに機体全体の安全が脅かされることがないようにすることである。操縦系統、推進エンジン、航法装置などの多重化が代表的なものであり、例えば2人の操縦士が同じ食事メニューを食べない(同時に２人が食中毒にならないようにしている）といったものも広い意味でのフェイルセーフといえる。多重化によって安全性が高まるが、冗長な装置は保守の手間が増えるだけでなく不具合の頻度も高まり、航空機全体では機能を維持していても安全性確保のために運航できないことも増える。構造でのフェイルセーフでは、構造部材の部分的な破壊でもそれを拡大させずにその強度低下を周辺が補えるだけの余裕を持たせる損傷許容性の確保によって実現される。損傷許容性を持つことで軽量ながら必要な安全性を確保できるが、それは定期的な損傷の有無の確認と修理を必要とするため、運用においては手間や時間、経費が掛かり、機体各部にも検査用の穴などが必要になる。フェイルセーフとは別の概念としてセーフライフがある。セーフライフ（英: safe-life）は安全寿命構造とも呼ばれ、1つの機種での各部分ごとに疲労破損に対する耐力を飛行時間や飛行回数の上限値による安全寿命としてあらかじめ決めておいて、それまでは疲労による破損が起きないとするものであるが、すべての機体での疲労に対する余裕度を確保するためにはそれだけ丈夫に作る必要があることや、疲労以外の原因による破損に対応するためには依然として検査が必要なこともあり、安全寿命構造が採用されるのは実質的に脚やエンジン取り付け部だけに限られ、それ以外の機体の主要構造は損傷許容設計によるフェイルセーフが用いられる。航法や空力制御を行うコンピュータ・システムでも、単に同一のコンピュータを複数台備える多重化から、メーカーと使用言語の異なるコンピュータによって、ハードウェアとソフトウェアの両方異なる構成とすることで特定コンピュータの品質上の問題やソフトウェアのバグに起因する障害に対しても冗長性を持たしている。このように同一の機能を果たす場合に、ソフトウェアの言語とプログラムそのものを異なる複数の構成にするのを「Nバージョン・プログラミング」と呼ぶ。

フールプルーフ

旅客機でのフールプルーフ（英: fool-proof）とは、製造や点検修理段階、または運用での人的ミスを排除する目的で、誤った接続や取付けを行おうとしても、最初から形状が合わないようにしておいたり、誤った手順では装置が入力を受け付けないようにしておくことを指す。

航空機メーカー

かつてはイギリスの各メーカーやフランスのシュド・アビアシオン、アメリカのロッキードなどが大型旅客機を製造していたがこれらのメーカーはエアバスなどに統合されたり、旅客機事業から撤退したりしたためマクドネル・ダグラスがボーイングに吸収されて以降は、大型旅客機（ワイドボディ機）を製造するメーカーは旧ソ連のイリューシンとツポレフ、アメリカのボーイングとヨーロッパのエアバスの4社しかない。そのうちボーイング社とエアバス社は旧ソ連以外で生き残った唯一のライバルとして、受注競争で互角の状態にある。また新たに中国商用飛機が2020年の大型旅客機C929の初飛行を目指し現在開発を行っている。
他にコミュータークラスの旅客機メーカーが数社存在する。特にカナダのボンバルディア・エアロスペース社とブラジルのエンブラエル社は小型ジェット機の販売が好調で、ボーイング、エアバス両社の最小型機種の販売を苦戦に追い込むまでになっている。また、小型ジェット機（リージョナルジェット）の分野は今後も多くの需要が見込まれると予想されているため、ロシアのスホーイ（スホーイ・スーパージェット100）、日本の三菱重工業（Mitsubishi SpaceJet）や中国の瀋陽飛機工業集団（ARJ21）などのメーカーが参入している。

運航

以下は旅客便の場合の手順である。貨物便（ベリー便）の場合は乗客関連の手順が省略される。

食事・飲料

機内での食事はクラスごとに異なるのが一般的であり、短距離ではジュース程度で食事はまったく提供されない路線もあるが、長距離では1食半から2食ほどが提供され、おおむね6時間が1食ごとの間隔とされる。格安航空路線では別料金となることもあるが、多くが運賃に含まれている。航空会社や路線によっても異なるが、事前に予約しておけば、ベジタリアン、ハラール（ムスリム向け）、ヒンドゥー教徒向け、コーシャ（ユダヤ教徒向け）、低塩分、低カロリー、子供、糖尿病対応といったそれぞれに対応する特別食の提供を行っている場合がある。
飲料は多くがソフトドリンクは無料であり、エコノミークラスではアルコール類が有料となる傾向があり、ビジネスクラスとファーストクラスではアルコール類も無料となるのが一般的である。ファーストクラスで提供されるアルコール飲料は比較的高価なものが用意されているとされる。食材と同様に食器類もクラスごとで高級感が異なる。

機体塗装の役割と変遷

高速で上空を飛行するため雹や塵などにより傷が付けられるので、塗装は見た目の意匠だけではなく機体保護の役割もある。塗料の量はボーイング747型機を例にとると約500リットルから600リットルが使用されている。重さを軽減することを目的に無塗装で表面保護の塗膜だけで処理する場合もある。日本航空では機体外板の詳細検査と共に5年に1度、再塗装が行われている。
旅客機のデザインも機体の技術同様、工業デザインのトレンドや塗装の技術などの進歩に合わせて変化を辿って来た。当初は機体に社名を書いただけという簡素なものであったが、機体が大型化するにつれて会社のロゴを描いたり、ラインを入れたりするようになった。
1960年代になると、工業デザイナーのレイモンド・ローウィによるユナイテッド航空などの機体デザインによって現在へ続く機体デザインの流れがスタートし、1965年のブラニフ航空による"The End of the Plain Plane"キャンペーンのように、機体のデザインそのものをアピールポイントにする航空会社も現われた。また、ランドーアソシエイツのような大手のデザイン事務所が航空会社のブランド戦略の一環としてデザインを手がけるようになって来ている。
プロペラ時代の末期からジェット化初期の1960年 - 70年代まで大半の航空会社は塗装が白地で、窓の部分にライン（チートライン）を入れるという塗装を採用していた。機体先端のノーズは格納したレーダーの電波の透過を良くするための誘電性塗料が塗られていたが、当時の誘電性塗料は黒しかなかったため、ノーズ部分は黒に塗られていた。
しかし、1980年代に入るとレーダーの技術的進化によってノーズ部分の黒い塗装が不要になり、デザインが多様化していった。この時代から多く見られるようになったのは、白地に大きな社名ロゴ（「ビルボードスタイル」と呼ばれる）を導入したものであり、まずUTAが採用し、後にパンアメリカン航空が採用したことから世界的に流行した。
1990年代以降は塗料やデカール技術などの進化により、写真をそのままデザイン化した塗装やエア・カナダなどのようにパール系の塗装などが増えるようになってきた。また、特別塗装機やかつてのデザインの復刻塗装、広告塗装など、様々なデザインが生まれている。一方では、アメリカン航空（旧塗装）のようにポリッシュド・スキンと呼ばれる金属の地色そのままのデザインを採用した航空会社もある。