旅客機

旅客機(りょかくき、りょかっき[注 1])とは、主に旅客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[注 2](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[注 3]などとの違いはあいまいである。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。

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[注 4]。 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[1]

ヨーロッパのエアバスA340-300。長距離航空路に就航している代表的な旅客機の1つである。


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。

命がけの乗り物 : 黎明期

旅客機の歴史が始まったのは、第一次世界大戦後の1919年欧州からである。大幅な軍縮によって軍務から退いた飛行士や民間へ販売されたプロペラ式の軍用機によって旅客輸送事業は始まった。爆撃機偵察機を改造した機体によって乗客や郵便物などの荷物を運んだ。英国フランス製の機体は木製骨組みに羽布張りの複葉機が主体であり[注 5]ドイツ[注 6]オランダの機体は片持翼による単葉機が世界中に輸出された[注 7]。1919年2月5日ベルリンワイマールを結ぶ世界初の定期航空便が生まれた。そして3日遅れてパリロンドンを結ぶ初の国際航空便が生まれた。1920年代を通じて、航空機の機体は大戦期のままであったり新規生産であってもほぼ同様の設計技術が使われていたが、エンジンだけは軽く信頼性が高い新世代の空冷星型エンジンが実用化されて搭載された。巡航速度も150km/h程度と大戦当時と変わらなかった。

当時の乗客は戦後処理を迅速に進めるための政治家、外交官、その他緊急目的でやむを得ず飛行機に命を預けることになった民間人、そして自らの命を賭けた冒険に大金を払う金持ちであった。大戦直後には偵察機や爆撃機をそのまま旅客輸送に使用した機体もあり、風雨をまともに受ける座席の乗客はパイロット同様に安全ヘルメットと風防眼鏡を着用した。やがて普通の服装で搭乗できる密閉されたキャビンの旅客機が登場するが、まだまだ安全とは言えず危険な乗り物であった。このころの定期航空便の主流は郵便などの荷物輸送であり、旅客輸送は傍流であった。安全で豪華な空の旅を希望する者に対しては、飛行船がそのニーズに応えた[注 8]

1920年代初期から後期にかけては、夜間飛行を含めた旅客輸送の効率化と機体の大型化、エンジンのオーバーホール期間の延伸によって、旅客1人当りの運航経費が2/3から1/2程度に小さくなった[注 9]

  • ファルマンF.60ゴリアト : 初飛行1919年、巡航速度130km/時、乗客12-14名。爆撃機を改造した世界初の密閉されたキャビンを持つ旅客機である。パリ・ロンドン間を2時間50分で結んだが、試験的なものであり不定期便であった
  • ユンカース F.13 : 初飛行1919年、巡航速度145km/時、乗客3-4名(乗客の体重による)。世界最初に旅客輸送を目的として設計された航空機であり全金属製の機体であった。300機以上が生産され1920年代の旅客輸送機のベストセラーとなった

贅沢で優雅な乗り物 : 1930年代

1930年代は米国主導による航空旅客輸送が世界的に広がりを見せた時期である。第一次世界大戦以後は航空機の信頼性や安全性に対する改良が進んで、旅客輸送においても黎明期のような「命がけの飛行」ではなくなってきた。それでも欧州での1930年代初期の機体は大戦当時よりそれほど運動性能が向上した訳ではなく巡航速度も200km/h以下であり、 大戦以後から欧州域で少しずつ国内国際間定期航空路が広がっていただけであった。

米国では、1915年NACANASAの前身)設立や1925年の航空郵便法、1926年の航空事業法・航空隊法の制定で航空機産業を育てようという合衆国政府の後押しがそれまでもあったが、なにより1927年リンドバーグニューヨーク・パリ間無着陸飛行によって、人々の航空機への注目を集めてからは、広い国土の輸送手段として急速に成長し始め、1930年には世界の航空旅客輸送量の半ばほどが米国国内でのものとなった[注 10]。米国では1930-1931年にかけて中小航空会社が合併を繰り返して、米大陸横断運航も行われるようになっていた。1933年1934年1936年に就航したボーイング社とダグラス社の新鋭機によって高速化が達成されると、時間短縮と運航費低減によって[注 11]、それまでの郵便輸送用としての政府からの助成金がなくとも旅客輸送だけで経営が成り立つようになった。この時に全金属製セミモノコック構造による流線型のボディという現在の旅客機の標準的な形態が登場した[注 12]。山岳や高地飛行場が多い米国では過給器の採用によってエンジン2発でも1発の停止時に安全が保てるようになった。1930年代に自動操縦装置やブーツ式除氷装置、空気油圧式脚緩衝装置(オレオ)が実用として導入され、機内環境も防音や暖房に留意されて以前に比べて快適な客室となった。

また、欧州でも当時の航空旅客輸送の主力であった飛行船は、1937年ヒンデンブルク号爆発事故をきっかけに危険性が認識され、飛行機と比較して飛行速度の遅さもあって利用されなくなり、飛行機が本格的に利用され始めた[注 13][2]。この頃、旅客機を利用する乗客は、高額な料金を支払える一部の人に限られ、座席クラスも現在のファーストクラス(一等)に相当するものしかなかった。飛行中に提供される食事は必ず提供される直前に調理または加熱され、白いテーブルクロスのかけられた食卓で銀製の食器を使用するなど、現在のファーストクラスを上回る贅沢さであった。

この時代の大洋を横断する長距離航路には、長い航続距離に対応して多くの燃料を搭載したまま離陸が可能な飛行艇が使用された[注 14][3]。当時は飛行場の数も少なく、あっても未整備であり、多くが1辺百メートル程の広場であり舗装された滑走路の方が珍しかった。飛翔体に艇体を持つことは重量的にはムダであったが、飛行艇ならば岸辺に桟橋を設ければ離着陸が可能となり、燃料で重くなった機体も自由水面を利用することで長い滑走を行い離陸が可能だった。万一の際に着水することで救助が期待できることも有利に働いた[注 15]。この状況は、第二次世界大戦によって世界中に多くの長い滑走路を持つ空港が作られるまで変わらなかった[注 16]。なお、ソ連でもイリューシンツポレフなどで旅客機が製造され、共産主義各国で使用された。

  • ハンドレページ H.P.42 : 初飛行1930年、巡航速度160km/時、乗客24-38名。複葉4発の陸上機で8機製作された。豪華さ以外に運航上の事故ゼロの安全性を誇った
  • ユンカース Ju52/3m : 初飛行1932年、巡航速度245km/時、乗客15-17名。単葉波板外板の3発機であり、胴部は金属トラスだが翼内は多桁構造だった。まだ固定脚だったが二重翼式フラップとエンジン・カウリングを備えていた。第二次世界大戦まで軍用輸送機としても生産されて総生産数は軍民合計で約4,800機以上であった
  • マーチン M130 : 初飛行1934年、巡航速度262km/時、乗客14-30名。パンアメリカン航空太平洋横断路線用に3機購入した4発飛行艇。近距離では乗客30名を乗せるが、海を越えるときは定員を14名として、ゆったりした旅を提供した。サンフランシスコ-マニラ間は島伝いに5日かかり、乗客は毎夜各島のホテルで宿泊し翌朝再度搭乗した。その豪華な旅は「チャイナ・クリッパー」の名と共に語り草になっている
  • ダグラス DC-3 : 初飛行1935年、巡航速度266km/時、乗客21名。アメリカ大陸横断用の高速機として設計された双発機。のちにC-47輸送機として米軍に採用され、戦時中には英空軍などにも供与され1万機以上生産されたベストセラー機である
  • 中島 AT-2 : 初飛行1936年、巡航速度310km/時、乗客8-10名。日本初の近代的な国産高速旅客機として開発され、のちに九七式輸送機として陸軍に採用された。
  • 川西式四発飛行艇 : 初飛行1936年、巡航速度222km/時、乗客10-14名。元来は海軍の軍用輸送飛行艇(九七式飛行艇)であるが、民間型も生産され、日本の委任統治領であったサイパン・パラオ方面への定期便に就航した[注 17]
  • 三菱 MC-20 : 初飛行1940年、巡航速度320km/時、乗客11名。九七式輸送機(AT-2)の後続機として、1937年初飛行の九七式重爆撃機一型(キ21-I)をベースに開発された陸軍の一〇〇式輸送機であるが、並行して民間型も生産された。搭載力には劣るものの欧米機を凌ぐ最高速度430-470km/時の高速性能や航続力を誇り、また総生産数から戦前の日本を代表する国産輸送機・旅客機であった。
ロッキード コンステレーション

長距離国際線の確立 : 1940年代

旅客機は第二次世界大戦中もアメリカ国内で民間用の輸送機として大量に生産・使用され、4発大型機の安全性が確認された。その結果、大洋横断路線にも陸上機が大量に進出し、4発陸上機による長距離国際線が確立された。これ以後、旅客機としての飛行艇は生産されなくなった。第二次世界大戦後、アメリカ合衆国国内で航空旅行の需要が増大し、新しい機材の開発が活発に行われ、より速く・より快適な機体が作られた。この時代まで旅客機は酸素マスクの必要ない低空を飛んでいたが、高空でも快適な環境を提供できる与圧室が実用化され、空気の乱れの少ない高空を高速で飛ぶことができるようになった。また、世界大戦以降は性能を求める軍用輸送機と安全性と経済性を求める民間航空機に異なる機種になっていった[4]

  • ボーイング モデル307 ストラトライナー : 初飛行1938年12月31日、巡航速度352km/時、乗客37名。同社の爆撃機B-17(モデル299)の主翼等を流用して設計された4発機。旅客機として世界で最初に与圧室を実用化した豪華な機体である
  • ロッキード 049 コンステレーション : 初飛行1943年、巡航速度526km/時、乗客40 - 80名。巡航速度が同時代の日本の零式艦上戦闘機より速い4発機。完全与圧と高速で快適な旅を提供した。上下にゆるくS字型をえがいた胴体と3枚の垂直尾翼が特徴。
  • ダグラス DC-6 : 初飛行1947年、巡航速度494km/時、乗客50 - 100名。ダグラス社最初の実用4発与圧機。DC-6はその後DC-7に進化し、コンステレーション→スーパーコンステレーションと激しく競争した
  • ボーイング モデル377 ストラトクルーザー:初飛行1947年7月8日、巡航速度480 - 544km/時、乗客52 - 60名。爆撃機B-29の主翼等を流用した4発機。胴体は2階建てで飛行中に酒を楽しめるバーもあった。ジェット時代への過渡期であった上、エンジントラブルが頻発したため生産数は56機と少なかった

ジェット旅客機の誕生 : 1950年代

4種のエンジンの速度に対する推力の変化
1.ロケット・エンジン 2.ターボジェット・エンジン 3.ターボファン・エンジン 4.プロペラ式
従来のプロペラ式エンジンは飛行速度が上昇するとプロペラ翼の先端付近から音速を超えるため[注 18]、推力が減少する。ターボジェットやターボファンは空気取り入れ口を持つことで低速飛行時でも高速飛行時でもほぼ一定速度の空気がファンブレードに供給されるので、効率の低下があまり生まれない。
4種のエンジンの速度に対する燃料消費率の変化

ジェット機は第二次世界大戦中にドイツとイギリスで戦闘機として実用化された。プロペラ機の2倍近い速度が出せるジェット旅客機は、戦後まずイギリスで中型機コメットとして誕生した。プロペラ機特有の振動から解放された快適さと高速で画期的な飛行機とされたが、与圧室の強度不足から相次いで空中爆発事故を起こしたり、乗客数が36名(当時の4発プロペラ機の半分)に限られるなど中途半端な機体であった。本格的ジェット時代はアメリカのボーイング707の誕生によって開かれた。その後ジェットエンジンは燃費の悪いターボジェットから燃費の良いターボファンに進歩し、航続性能も大幅に改善された。

  • デハビランド・コメット : 初飛行1952年、巡航速度720km/時、乗客36名。世界初の実用4発ジェット旅客機。世界初のジェット旅客機だったが、気圧の低い高々度での与圧の繰り返しによる金属疲労が原因の墜落事故(コメット連続墜落事故)が多発した。これらの問題を解決したコメット4が1958年に就航したが、下記ボーイング707などの本格ジェット旅客機に主役の座を奪われた
  • ボーイング707 : 初飛行1957年12月20日、巡航速度973km/時、乗客140 - 200名。従来のプロペラ4発機の2倍の速度と2倍の搭載量を持つ真に画期的な4発ジェット旅客機。運用する航空会社にとっても利益に結びつく機体であった
  • ダグラス DC-8 : 初飛行1958年、巡航速度マッハ0.82、乗客140 - 200名。ボーイング707に対抗して作られた4発ジェット旅客機で、707と激しく競争した。設計が後になった分 新しい技術が使われている。特に脚が長く、派生型では胴体の大幅な延長が可能だった
  • コンベア880 : 初飛行1959年、ボーイング707やDC-8の対抗機として開発された。初期のジェット旅客機の中では最速のスピードを売りにしていたが、実際には狙った通りの性能が出ず、また操縦性にも難があった。最大乗客数は110名程度。後継機として、コンベア990がある
  • シュド・カラベル : 初飛行1955年、巡航速度805km/時、乗客80名。ヨーロッパ大陸内をこまめに飛び回る双発ジェット機として作られた。機体の一部や主翼などはコメットと共通、エンジンも英国製だが、三角形の客室窓やエンジンの配置にフランス製らしさがあふれる機体。エンジン後部マウント式旅客機の1号機である

旅客機の大衆化時代 : 1960年代

1962年から始まったアメリカ空軍の新輸送機開発開発プロジェクト[注 19]によって高バイパス比ターボジェットエンジンが開発された。従来のバイパス比が1から1.5程度だったものを一気に5から6程まで上げることで、燃料消費率が大きく向上した。ボーイング747に代表されるワイドボディ機の登場も乗客あたりの運航経費を引き下げることに寄与した。また、第二次世界大戦後の欧米や日本では、安価な原油価格の下で経済成長が進む。

こういったことから、これまで一部の富裕層や会社の重役の出張にしか使われなかった旅客機による空の旅が、運賃の低下によって一般市民でも利用できるようになった。国際間を結ぶような大洋航路の大型客船は旅客輸送での主役を徐々に旅客機に譲り、最終的には船旅自体を楽しむ回遊目的のクルーズ客船が残ることになった。また中・短距離の路線に進出した旅客機は鉄道と競合し、一時欧米では長距離列車無用論が唱えられるほどであった。

  • フォッカー・F27フレンドシップ : 初飛行1955年、巡航速度480km/時、乗客56名。オランダの名門フォッカー社が製作した短距離用双発ターボプロップ機。日本では全日空が25機を導入し日本の空を飛び回った。高翼で窓からの見晴らしが良く、乗客からは好評だった
  • 日本航空機製造YS-11 : 初飛行1962年、巡航速度474km/時、乗客64名。日本が戦後独力で開発した唯一の旅客機。地方空港でも使いやすいように離着陸性能に重点を置いて設計された双発ターボプロップ機。日本航空機製造はYS-11を作るために設立された会社だが、結局赤字のまま生産は182機で打ち切られた。昭和40年代以降、長く日本の地方を結ぶ航空路線で活躍。法令改正で空中衝突防止装置設置が義務付けられることになったため、2006年に日本の商業路線からは引退したが、機体の設計は優秀・頑丈である
  • ボーイング727 : 初飛行1963年、巡航速度964km/時、乗客数最大189名。中・短距離路線に登場した本格的ジェット旅客機。エンジン3基を全て機体後部に集めた特徴的なレイアウトで、細い機体である。離着陸性能を良くするため、主翼前縁にはクルーガー・フラップとスラットが付き、後縁にはトリプル・スロッテッド・フラップ(3枚にすだれのように開くフラップ)という強力な高揚力装置を有する
  • ボーイング747 ジャンボジェット : 初飛行1969年、巡航速度910km/時、乗客350-594名。米空軍の大型輸送機計画でロッキードC-5Aの後塵を拝したボーイング社が、その基本設計に基づき、パンアメリカン航空の要請を受けて製作した4発ジェット機である。客室内に2本の通路を持つ最初のワイドボディ機であり、慣性誘導装置等の最新鋭の機器を搭載して登場した。機首に2階客室を備える大きな機体で、多数の乗客を乗せて長距離国際線のコストを大きく下げた

経済性と環境との調和の時代 : 1970年代以後

旅客機の巡航速度の推移
マッハ1に「音の壁」があるため、経済性を犠牲にしない限り容易にはマッハ1を越えられないでいる。

1960年代の航空会社の成功によってさらに高速の旅客機が求められ、超音速旅客機も各国で開発が進められるようになった。米国のSST計画は1971年に中止され、英仏が共同で開発したコンコルドは実用化されて1976年に就航したが、その時には1973年からの第一次オイルショックで航空燃料が値上がりし、世界的な不況の中にあって、狭い座席に高額の航空運賃を支払う富裕層は少なく、短期間の運航後に消え去ってからは新たな超音速での民間機開発は下火になった。

新たな航空機開発の方向性は、音速の壁を越えることによる経済性の著しい悪化があるため、速度の向上ではなく燃料消費率の改善と機内の快適性と安全性の向上に向けられることになった。床下貨物の扱いを簡便迅速にする規格化されたコンテナの導入や、航法と操縦に関わる装置類の電子化による操縦士等の負担軽減や減員などが行われ、エンジンも低燃料消費率、低騒音で高出力の高バイパス比エンジンが作られるようになった。

従来はジェットエンジンの信頼性が低く、洋上飛行時のエンジン停止リスクを考慮して3発機以上しか飛行できなかった路線にも、エンジンの信頼性が向上するとETOPSによって[注 20]経済的な2発機でも飛行できるようになった。 陸上輸送が可能な地域や現実的な距離では新幹線TGVに代表される高速列車と旅客機は世界各地で競合しており、旅客にとって歓迎すべきサービス合戦を行うようになっている。

旅客機は毎年のように新たな技術が開発されて向上しているが、1960年代頃に登場したジェット旅客機の基本的なデザインや仕組みは半世紀近くにもなる21世紀になっても根本的には変わらず、飛行距離や乗客数の違いによって機体の大きさなどは異なるが、同一の運用形態であればほとんど同じような外見の機体になる収斂期に入っている。排気を出しながら高空を飛行するので、環境破壊要因の1つとなっているのではないかという疑いもあり、空港周辺での騒音問題だけでなく二酸化炭素や窒素酸化物などの削減が求められている[注 21]

2001年アメリカ同時多発テロ事件以降は、航空機の保安対策が強く求められるようになっている[注 22][注 23]

  • ダグラスDC-10 : 初飛行1970年、巡航速度876km/時、乗客206-380名。エンジンは2基が主翼に、1基が垂直安定板の中間に備えた米ダグラス社製の3発ワイドボディ機であり、いくつかの醜聞事件があったが、結局トライスターとの激しい販売競争に勝利した。派生型として米空軍向け空中給油機KC-10があり、後継機はMD-11。
  • ロッキード L-1011 トライスター : 初飛行1970年、巡航速度マッハ0.85、乗客255-326名。DC-10と同時期に同様な条件で設計された3発ワイドボディ機である。中央エンジンは胴体後端に設置されデザイン的にはDC-10よりすっきりしている。先進的な自動操縦装置を備えたハイテク機だったが、販売面ではDC-10に太刀打ちできずに苦戦。事態を挽回しようとダンピング販売や、日本への売り込みに際し、政治家を利用したロッキード事件等の賄賂攻勢を行ったが、結局販売は伸びず、赤字のまま250機で生産が打ち切られた
  • エアバスA300 : 初飛行1972年、巡航速度875km/時、乗客200-300名。ヨーロッパ域内を乗客300名を乗せて飛ぶことを想定して設計された双発ワイドボディ機。この機体を生産するためにヨーロッパ各国が出資してエアバスインダストリィー社が設立された。機名はAirbusの300人乗りに由来するが、以後に開発された機体は乗客数に関係なく、おおむね300番台の続き番号である
  • エアバスA320シリーズ : 初飛行1987年、巡航速度840km/時、乗客107-220名。民間機として初めてデジタル式フライ・バイ・ワイヤを採用した小型ナローボディ機。操縦室から操縦輪を廃してサイドスティック方式を導入するなど、最新鋭の技術を投入したハイテク旅客機。このA320シリーズが大成功を収めることで、エアバス社がボーイング社と並ぶ2大旅客機メーカーの1つに成長することになった
  • エアバスA380 : 初飛行2005年、巡航速度1041km/時。2007年に就航した、世界最大の旅客機。全面2層の客室と床下貨物室を有する。最初に就航する標準型A380-800は、3クラスで乗客550人前後、オールエコノミーで854人まで可能と公表されている。機名の内の"80"はA340のほぼ2倍の収容力であることから"40"の2倍とした[5]
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