キャップストーン・プログラム[1] [2]は、アメリカ合衆国政府が資金提供したアラスカ州の航空安全プログラムであり、主に州内の農村地域を対象としていました。連邦航空局（FAA）、アラスカパイロット協会、民間航空会社、アラスカ大学、MITRE社、複数の航空電子機器メーカー、そして個人パイロットによるこの共同の取り組みにより、アラスカ東部の事故率は約40%減少しました。[2]
このプログラムは1999年から2006年まで実行され、FAAはこれを国家自動従属監視放送（ADS-B）プログラムに統合しました。[3]
背景
アラスカ州は面積ではアメリカ合衆国最大の州であるが[4]、人口は最も少ない州の一つである。1990年代後半には、州民の58人に1人がパイロットであり、パイロット10人に対して航空機6機が運用されていた[5] 。高速道路や鉄道のインフラが非常に限られていたため、航空は不可欠な（そして時には唯一の）交通機関として台頭した。しかし、航空を支える重要なインフラは、アメリカ合衆国の他の地域で一般的に期待される、あるいは見られる水準に達していなかった。
歴史
フライト2000の提案とプログラム開発
1997年初頭、米国連邦航空局（FAA）は「フライト2000」と題する提案の策定に着手しました。この提案は、フリーフライトの実現につながる先進的な航空電子機器の迅速な導入と実地実証を目的としていました。しかし、この提案は航空業界のあらゆる分野から歓迎されず、業界のRTCA（航空無線技術委員会）フリーフライト特別委員会は、フライト2000プログラムの活動の大部分を網羅した改訂版アプローチを承認しました。改訂版アプローチは、「フリーフライト運用強化のための政府・業界共同ロードマップ」に文書化されました。
アラスカ地域において、フライト2000は多くの追加的取り組みの「頂点」となり、将来の国家航空宇宙システム（NAS）の開発に関する計画、調整、焦点、そして方向性を示す共通の枠組みを提供しました。1995年3月に実施された国家運輸安全委員会（NTSB）のアラスカ安全性調査では、フライト2000を支援するいくつかの「技術主導型」取り組みが推奨されており、これらは以前の提案と密接に関連しています。例えば、NTSBがアラスカに要求した追加の航空気象観測システムは、フライト2000の飛行情報システム要素を利用し、データリンクを介してパイロットに情報を提供します。
フライト2000の主要目的は、最新技術の導入と活用を加速することでしたが、このプログラムを取り巻く不確実性が移行を遅らせました。アラスカの航空電子機器設置業者数社は、GPS機器の購入を検討していた顧客がフライト2000を待つ間、投資を延期したと報告しています。
プログラムの実施
アラスカ州において、キャップストーンはFAA、地域社会、そして産業界間の連携を図るための複数の取り組みを連携させました。キャップストーンは、空港、気象情報、通信、GPS駆動システムといった運用インフラのアップグレードのプロセスと範囲を概説しました。
アラスカにおける安全性の向上と運航者の効率化を主な目標としました。パイロットと管制官双方の状況認識を向上させることで、多くの事故を未然に防ぐことができます。このため、アラスカ地域はNASの強化と新技術の試験場となる取り組みを支援しました。アラスカで3年間に発生した112件の航空運送事故に関する調査では、最新技術の導入により安全性が38%向上する可能性があることが示されました。
自由飛行運用強化プログラム（FFOEP）では、9つの強化点が特定されました。これらの強化点のアラスカ州における実地導入は2000年度まで開始されませんでしたが、限定的な早期導入は可能であり、非常に望ましいものでした。早期導入は、安全性の向上、初期手順の開発を可能にする基盤の構築、飛行乗務員、管制官、航空電子機器設置者への最新機器と概念の理解促進、そしてFFOEP評価の実際の開始前に認証に関する問題と手順への対応につながると考えられました。また、早期導入は、政府と産業界の共同ロードマップで特定された全体的なコンセプトの検証にも役立ちます。
1999年度、アラスカ地域の「キャップストーン」プログラムは、「自由飛行運用強化のための政府と業界の共同ロードマップ」で特定された9つの主要要素のうち3つと、1995年3月に実施されたNTSBアラスカ安全調査における2つの安全対策を結び付けました。キャップストーン・プロジェクトに含まれる運用強化は以下の通りです。
- 特別使用空域、気象、風切、NOTAM（航空従事者への通知）、パイロットレポートのための飛行情報システム
- グラフィカルな位置表示によるコスト効率の高い地形への制御飛行（CFIT）回避
- 強化された「視認回避」有視界飛行規則（VFR）
アラスカでこれらの機能やその他の機能を実際にデモンストレーションするというコンセプトは、もともと FAA の Flight 2000 プログラムに組み込むために提案されました。
アラスカ地域では、1999 年度に限定的に展開するために、次の FFOEP 要素と関連する NTSB の安全性向上策を特定しました。
- アラスカ地域のキャップストーン・プログラムは、ベセル・ハブとその周辺地域における技術の導入と運用を検証しながら、飛行コミュニティの安全性と効率性を高めるために、進行中のものも提案中のものも含め、複数のイニシアチブを統合しました。このプログラムは、RTCA特別委員会が策定したFFOEPの計画策定を支援し、プログラムの実施プロセスを実証するための費用対効果の高い効率的な方法を提供します。
- キャップストーン現地事務所がアンカレッジに設置され、アラスカ地域管理局に報告し、プロジェクトの計画、調整、実施を行います。インフラ、暫定的な手順、および認証プロセスは、担当するアラスカ地域部局と連携して策定されます。評価機の装備は任意であり、キャップストーン・プログラムが装備と認証にかかる費用を負担します。キャップストーンはFFOEPに準拠したインフラを構築し、全体的な近代化につながる手順のさらなる開発と評価を可能にしました。
キャップストーン・プログラムは、アラスカ州の異なる地理的地域における2つのフェーズで構成されていました。フェーズ1は1998年に構想され、1999年に実施され、アラスカ州南西部のユーコン・クスコクウィム（Y-K）デルタ地域を中心としていました。フェーズ2は2001年に開始され、アラスカ州南東部を網羅していました。フェーズ3は、フェーズ1と2で開発・実証された技術を用いて、州全体で実施される予定でした。
フェーズ1
キャップストーンの第1フェーズ活動の中心地であるアラスカ南西部のY-Kデルタ地域は、交通インフラの面で州の大部分を典型的に表していました。10万平方マイル（26万平方キロメートル）の地域には50以上の村落があり、それらを結ぶ道路はなく、村落内でも道路はほとんどありませんでした。この地域で最大の集落であり、航空拠点であるベセルのコミュニティには、わずか15マイル（24キロメートル）の未舗装道路しかありませんでした。
フェーズ1では、アラスカにおける日常的な運航において、小型商用航空機群を用いて技術の安全性に関するメリットを評価しました。航空機には、計器飛行方式（IFR）対応のGPS受信機、自動従属監視放送（ADS-B）とリアルタイム気象情報を含む飛行情報サービス（FIS）を可能にするユニバーサルアクセストランシーバー（UAT）データリンクシステム、そして地形、他のADS-B航空機、気象画像、テキストデータを表示する多機能ディスプレイ（MFD）が搭載されました。これらのアビオニクス機器は、アラスカ南西部の通勤、チャーター、郵便輸送に使用される200機の航空機に搭載されました。これらのアビオニクス機器は、操縦士の状況認識を向上させ、主に地形への制御飛行（CFIT）と空中事故の防止を目的としています。
使用可能なIFRインフラストラクチャとレーダーカバー範囲の不足と厳しい気象条件が相まって、アラスカではCFIT事故の発生率が高かった。地形または水面との視程分離を維持する目的でVFRのみの目的地に向けて出発したパイロットは、通常であれば計器飛行操作が必要となるような危険な気象条件に遭遇した後も、目的地に向けて飛行を続けた。キャップストーン航空電子機器の地形認識機能は、地表接近機能を提供した。地形機能は、黒、緑、黄、赤を使用して直感的な高解像度カラーディスプレイに地形を表示し、航空機と地形の接近を示す。航空電子機器は、航空機の高度、GPSによる位置、対地速度、飛行経路を継続的に監視し、このデータを内蔵の地形高度データベースと比較した。航空機が地面との接近から2分以内になると、ディスプレイは自動的にパイロットに地形に関する勧告を提供した。
CFIT事故に次いで多かったのは空中衝突でした。キャップストーン社は、ADS-B技術を用いて空中衝突を減らすことでこの問題に対処しようとしました。ADS-B搭載機は、飛行中も空港地上をタキシング中も、常に自機の位置を放送していました。ADS-B情報は多機能ディスプレイに表示されるため、パイロットは周囲のADS-B航空機を明確に把握できました。キャップストーン社の航空機がアンカレッジのようなレーダーサービスエリアに飛行する場合、交通情報サービス・ブロードキャスト（TIS-B）と呼ばれる機能により、ADS-B非搭載機も多機能ディスプレイ（MFD）に表示されました。
フェーズ1地域にある既存のFAAおよび共同軍事施設11か所にデータリンク地上局ネットワークが設置され、既存の通信システムを介してアンカレッジ航空路管制センターに接続されています。既存のマイクロ・エンルート自動レーダー追跡システム（Micro-EARTS）は、航空管制官のディスプレイにレーダー目標と融合したADS-B目標を表示するようにプログラムされていました。ADS-B航空機位置レポートは、ベセルの空港管制官と民間航空機運航者にもインターネット経由で提供され、飛行監視に利用されています。
キャップストーン・イニシアチブの初期段階として、FAAは5年間の評価期間にわたり、航空電子機器の購入、設置、保守を行いました。その見返りとして、参加者は評価データを提供することでプログラムを支援し、安全性と運用上のメリットを特定・文書化しました。航空電子機器の所有権は2004年12月に参加運航者に移管されました。初期評価では、CFITを削減し、パイロットがコックピット内で周辺の交通状況や現在の気象状況を把握するための強化された手段を提供するための、手頃な価格の手段に重点が置かれました。
キャップストーン・プログラムは、パイロット、運航者、安全検査官、航空管制専門家、技術者を対象に、評価活動から得られる最大の利益が確実に実現されるよう研修を行いました。この技術をサポートするため、フェーズ1評価地域内の10の遠隔村落空港の滑走路向けに、19種類のGPSスタンドアロン非精密計器進入手順が策定・公開されました。また、これらの空港には自動気象観測システム（AWOS）が設置され、航空会社が新しい非精密GPS計器進入手順を利用できるようにしました。
Y-Kデルタの自然境界により、参加航空機の大半はベセルを運用拠点としてその地域内での運用に限定され、レーダーのカバー範囲も海抜6,000フィート以下に制限されていました。キャップストーンは、ベセルとY-Kデルタ内の9つの空港にIFRインフラを提供し、地域全体でレーダーに匹敵するADS-Bカバーを可能にしました。ベセルのレーダー非設置環境において航空交通管制サービス（ATS）がADS-Bを利用できるよう、アンカレッジ航空路管制センターの機器が改造され、航空管制官のディスプレイにADS-Bデータと利用可能なレーダーデータが表示されるようになりました。
キャップストーンは、成果を文書化するために、アラスカ大学アンカレッジ校（UAA）とMITREコーポレーションの協力を得ました。大学は現在の運用のベースラインを文書化し、改善が行われた際には追跡、評価、記録しました。UAAはまた、キャップストーンの航空電子機器に関する乗務員の訓練も提供しました。初期の結果では、キャップストーン・プログラムによって事故が40%減少したことが示されました。
フェーズ2
フェーズ2 [6]では、キャップストーン・プログラムは、地形に制約のあるアラスカ南東部地域に重点的に取り組みました。再び航空業界と連携し、キャップストーンはY-Kデルタにおけるフェーズ1プログラムから得られた教訓を活用し、同地域の安全性とアクセスの向上に努めました。また、監視・航行能力をさらに向上させるための技術も取り入れました。フェーズ2では、滑走路侵入事故の可能性を低減することを目的とした技術の実証も行われました。CFIT（高高度着陸システム）と空中衝突事故への懸念に加え、アラスカ南東部に必要な重要な要素の一つは、使用可能なIFRインフラでした。
アラスカ南東部は、山と海が織りなす非常に起伏に富んだ環境です。森林に覆われた島々が、この州で有名なインサイド・パッセージを形成しています。多くの地域では、海が氷河と氷原に覆われた高く雄大な山々の麓まで直接迫っています。南東部のほとんどの集落へは船でアクセスできますが、移動時間が長いため、日常的な利用や緊急時の利用には適していません。ケチカンからジュノーまでは飛行機で2時間弱ですが、船では16時間かかり、ワシントン州ベリンガムからアラスカ州ジュノーまでのフェリーの航海には50時間以上かかります。
アラスカ南東部には、島々と本土に45以上のコミュニティが点在しています。州都ジュノーが最大の都市です。アラスカ・カナディアン・ハイウェイを経由して陸路でアクセスできるのは、ヘインズ、ハイダー、スキャグウェイの3都市のみです。これらの都市でさえ、長距離移動のため、交通手段の大部分を航空機に依存しています。
この地域での飛行は、地形の制約により、非常に異なっていました。航空路の最低航路高度（MEA）は、夏場であっても、一般航空の航空機が着氷に遭遇することなく安全に飛行できる高度よりも高いのが一般的でした。
従来の航路航法支援システムは、電源が確保され、整備員がアクセスできる陸上施設を必要としていました。この陸上システムの結果、アラスカ南東部の地形や小型航空機の一般的な利用者には最適化されていない、従来のIFR航路構造が生まれました。この状況を変え、フィヨルド上空の低高度で必要な場所に航路と進入経路を設定できた技術が、広域航路拡張システム（WAAS） でした。
基本的なGPSサービスは、飛行の安全に不可欠な精度、可用性、整合性（ユーザーが適切なタイミングで警告を発したり、ナビゲーションに使用すべきでない場合に自動的にシャットダウンしたりするシステムの能力）の要件を満たしていませんでした。ナビゲーションシステムを評価する上で最も重要なのは「可用性」です。アラスカのGPS信号でさえFAAの従来のシステムよりも優れていたにもかかわらず、精度、整合性、その他の仕様に関する規定基準を満たさないシステムは、実際には使用できない状態です。従来のVHF全方向測距（VOR）と自動方向探知機（ADF）を備えた地上ベースの航路システムの可用性は98.5%です。GPS信号の可用性は約99.9%で、はるかに広いエリアで利用可能でした。
WAAS 信号を受信できるようになると、基本的な GPS 精度が垂直方向と水平方向に約 7 メートル (23 フィート) 向上し、静止軌道 (GEO) に配置されたナビゲーション衛星を使用することでシステムの可用性が向上し、GPS コンステレーション全体に関する重要な整合性情報が提供されます。
WAASは、安全性を最優先とする航法システムを提供し、キャップストーン・プログラムがアラスカ南東部の航空業界が最も効果的に活用できる航空路と進入路を設計することを可能にした。キャップストーンは、参加したすべての航空機にWAAS受信機を搭載した。WAAS信号は、アラスカ南東部全域を低空飛行する航空機向けに設計された新しいIFRルートと手順の基盤となった。アラスカ州シトカに拠点を置くハリス航空による最初の航空会社検証飛行は2005年3月に実施され、FAAの承認を得た。
WAASは、費用対効果の高い衛星技術に基づく米国の新たな航法・航空交通管制システムの構築に不可欠な安全性を確保しました。WAAS信号は、非クリティカルな用途で数年間利用されており、99.999%の可用性を誇ります。[要出典]
Capstone社はWAASプログラムオフィスと協力し、フェーズ2 Capstone機器へのWAAS信号の提供を支援しました。Capstoneフェーズ2 WAASアビオニクスの認証と初期設置は2002年に実施されました。
WAASベースの航法・監視機能の導入には、新たな規制規定も必要でした。2003年3月13日、FAAは特別連邦航空規則（FAR）第97条を承認し、アラスカ州における地上無線航法局を介さずに衛星技術のみに基づくIFR航法を認可しました。
アラスカ州全域をカバーする新たなWAASルートも設計・整備されました。しかし、航空交通管制局（ATO）内の対立により、WAASルートはNOTAM（ノータム）により運航停止となり、その後、公的なチャートからも削除されました。[要出典]
終わり
2006年、FAAはアラスカのキャップストーンプロジェクトを国家の自動従属監視放送（ADS-B）プログラムに統合した。[7]
参考文献
- ^ 「キャップストーンプログラム」 。 2024年11月28日閲覧。
- ^ ab Ruley, John D. (2016年1月28日). 「FAAのキャップストーン・プロジェクト - Plane & Pilot Magazine」. Plane & Pilot Magazine . 2017年1月6日閲覧。
- ^ “ADS-B”. faa.gov . 2024年10月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2024年11月7日閲覧。
- ^ 「面積で見ると、アメリカで最も面積の大きい州は？」britannica.com 2024年9月6日2024年10月24日閲覧。
- ^ ウィリアムズ、ケビン・W. (2002年11～12月). 「アラスカ・キャップストーン・プログラム：テクノロジーによる安全性の向上」FAA航空ニュース41 ( 7): 31– 32. 2024年12月9日閲覧– Googleブックス経由.
- ^ FAA アラスカ地域キャップストーン。 2001 年 1 月 1 日。
- ^ 「ファクトシート - アラスカ・キャップストーン・プログラム 国家監視放送サービス局」FAAプログラム2006年12月22日。2014年12月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年12月5日閲覧。
