Re: ３種の横風補正法

hideさん。

お久しぶりです。 Hydeです。

この旅日記は、いつも楽しく拝見させていただいております。
奇しくも、本家のフォーラムにHeavy Crosswind Landingのビデオが数件投稿されており、実にタイムリーな話題です。
実は、777-200ERにAutoland機能を入れたのですが(2.6.0でリリースされます)、Closswindのことを全く考えておりませんでした。 ですので、ちょっと横風があると、前輪が降りたところで暴走してしまいます。
対策を入れようと思っているのですが、hideさんが引っかかったように、どうやって横風を発生させればいいのか分からずにいます。
もし、よろしければ教えていただきたく、お願い致します。

Hydeさん、お元気そうで何よりです。hideです。

　横風を設定する件ですが、V2.4.0環境では、以下のような方法で可能です。

（１）Global Weatherを開いて、METAR Source（たぶんLive dataになっている）をDisabledにする。
（２）風向・風速表を書き換え。Aloft欄の5000ftおよび、その下のBoundary欄の500ftと0ftに、任意の
　　　数値を打ち込む。（ここでApplyを押しても、まだ利きません。そこで…）
（３）METAR Sourceを、Manual Imputに切り替える。この瞬間、風が有効になる。
　　　（吹き流し＝Wind Sockを見ながら操作すると、劇的に変化が分かります）

　このManual Imputモードは、すでに試されたことと思いますが、風向・風速表に対する直接の数値入力を受け付けません。実はこれは、再下段にある「METAR Data」の内容を編集するモードです。が、ここを変更しても、必ず編集結果が反映されるとは限りません。非常に分かりにくいですね。

　私事で恐縮ですが…2009年の6月ごろ、技術的に野蛮な方法で、自動着陸を試みました。
ダンパーをスカスカにした、目に見えない固定脚を追加して、強力なグラウンド・エフェクトとして使い、フレアを行う…という手で、無風だと案外うまく行くのですが、フィードバックも制御も入っていない方法なので、間もなく限界を感じました。ですので、777-200ERのAutolandの件、非常に楽しみにしております。

hideさん。 Hydeです。

ありがとうございました。 無事セットすることができました。

今のところ、01:30から上空40knot、GNDで35knotの風で7度のクラブアングルでアプローチし、タッチダウン後にRolloutして、辛うじてRunway Centerを維持できていますが、やはりFlare時にRunway alignしたいですね。まだ、Localize rのコースとHeadingの偏位を取得する変数が分からなくて調査の最中です。

V2.6.0に入っているAutolandはPrototypeでGross weightが変わると、挙動が変化しますので、payload 70%、fuel qty 20%で行ってください。
その他にも、TO/GAスイッチ(Ctrl-t)を追加していますので、静止時からAutothrottleが使えますので、T/O後APをONにすれは後は着陸まで全てAutoでできますので、試してみてください。

その後、その重量変更に対応したり、模擬VNAVを入れたり、200LRと300ERを追加したり等諸々修正を加えているのですが、Release前に大きな変化は入れたくなかったので、Release(確か2月17日）後にDevelopment(2.7.0)に入れようと思い、まだHoldしています。
来週ぐらいには、gitにpushしようかなと思っていますので、Release版だけでなくgit版も試してみてください。 Release版は安定していますが、その後半年アップデートされないので、git版をおすすめします。

また何かありましたら教えていただきたく、よろしくお願いします。

Hydeさん。hideです。
　自動着陸の件、快調に開発を進めておられるようで、おめでとうございます。
上空40Kt、地上35Ktは南極などで見られる突風に近く、これでセンター維持が可能とは、実に素晴らしいですね。飛行条件次第では、特に4発機は（強くウイング・ローを掛けると、外側エンジンが接地する恐れがあり）あえてクラブ態勢のまま、タッチダウンする場合もあるようですから、一概にこの降り方でダメってことでもないと思います。とはいえ、着地前にアラインできると、もっと凄いですね。
　私は長距離飛行の際の安定性を第一に考え、あまり頻繁に環境を入れ替えないので、或いはRelease版を待つことになるかも知れませんが、実際に体験できる機会を楽しみにしています。

hideさん。 Hydeです。
いろいろと、聞きたいことがあるのですが、hideさんのこのスレッドにゴミ投稿をするのがはばかられて躊躇しておりました。 そこで提案なのですが、この「3種の横風補正法」を管理人さんに別スレッドにしてもらうことはできないでしょうか。 できましたらお願いします。
と言いながら、既に書き込みをしているわけですが。
前にhideさんがおっしゃっていた、Roll復元力とか、YawのRollの効きすぎは全く同感です。 前よりは大分よくなった気がしますが、それでもおかしいと感じますね。

実は、横風での離陸なのですが、VR近くで風方向に機種が向いていくのが強すぎるのではないかと思うのですが、いかがですか。 時としてラダーでコントロールできずにランウェイを飛び出してしまうこともあります。 この力、垂直尾翼に当る風の力を模擬しているのではないかと思うのですが、たしか風向力とか言っていませんでしたでしょうか。 実は、本家forumに聞いて見ようと思っているのですが、この力を英語でなんというかご存知ではないでしょうか。 あるいはどこで計算しているかご存知であれば、もっと助かるのですが。

ランウェイアラインはまだできないでいます。

Hydeさん、こんばんは。
toshiです。
管理人のtetsuさんから、フォーラムのモデレータ権限を頂いていますので、私のほうで対応させていただきます。

ユーザー >各種設定について >手探り航法・旅日記（その３）
2012-1-17 9:49付け投稿記事
「３種の横風補正法」
に対する一連の返信を、モデレータ権限を使って本スレッドに移動しました。

もしご希望と異なる記事が移動されてしまっている場合にはお知らせください。

p.s.

先週1/21(土)に地上波で放送された映画「ハッピーフライト」に、ジャンボ機が台風の中で羽田に横風着陸するシーンがあり、FlightGearで再現させてみると面白そうだなと思いました

toshiさん、スレッド移動ありがとうございました。

私の前の投稿でランウェイを飛び出してしまうことがあると書きましたが、原因というか現象を把握することができました。
まず、これはyasimでしか起こりません。 したがってjsbを使っているhideさんのところでは発生していなかったのだと思います。
条件は、左からの風です。
左45度から30knot以上の風を吹かせて、離陸しようとすると70knotぐらいから大きく左に機首が振られて行き、それをrudderで修正しようとするのですが、wheelがほとんど効かなくなりランウェイから出てしまいます。
これは、着陸時も一緒で、左45度から20knotぐらいの風でもノーズギアが降りた後センタリングしようとしても、まったく効かず左に行ってしまいます。
777、747、787でやってみたのですが、多かれ少なかれこの挙動があります。
小型機だとこのスピードになる前にリフトオフしてしまうので、分からないのではないかと思います。
右からの風では、もっと速い風でも制御可能です。 もっともリフトオフしたときに、前にhideさんがおっしゃっていたように、yawがrollに大きく出てくるため、対応が難しいですが。
いずれにせよ、左右で挙動が違うのはバグだと思われるので、バグリポートを上げておきます。
本日、2.6.0のRCが出ましたので、できれば皆さんに確認していただけたらと思います。

hideです。Hydeさん、興味深い問題提起をありがとうございます。
取りあえず、分かったことをお知らせします。（確かにJSBでは、滑走路を飛び出すほど強いヨーは発生していません）

　ご案内のプロペラ後流は、英語では propeller slip-streamとか、prop washと呼ぶようです。これが垂直尾翼に働いて、機首の向きを変える（ように見える）現象は CORKSCREW EFFECT（コルク抜き効果）と呼ばれているようです。米国サイトのパイロット向け航空ハンドブック（なかなか見事な出来）の一部、空力の章に図入りで説明がありました。アドレスを以下に示します。
　http://www.americanflyers.net/aviationlibrary/pilots_handbook/chapter_3.htm

　ただし、このページに書いてある説明は、よくある「プロペラ後流が、垂直尾翼に横向きの力を加える」といったレベルのものです。これを極めて単純に、「自機のプロペラが発生した風が、自機の垂直尾翼を横から押すと、自機の機首方位が変わる」と理解すると、さながら「自分が乗っている台車の取っ手に、自分で力を加えると、台車は走ったり止まったり、向きを変えたりする」と主張するのと同じで、作用・反作用の法則を無視することになります。この点は昔から疑問でした。なので、この現象は見かけと違って単純な風圧の問題ではなく、もっと複雑な揚力効果の一種ではないかと想像しています。

　例えば…双発機にクリティカル・エンジンが生じる理由は、プロペラのトルク反動と、片発停止によるヨー・モーメント発生、さらに不足する揚力を補うための機首上げに伴うＰファクター、それに、機首引き起こしによるジャイロ効果（ピッチの動きの反動はヨー方向に出る）が考えられますが、そのほかにも実際は、プロペラ後流が大きな影響を及ぼしているそうです。YS-11の主任テストパイロットだった長谷川栄三さんの「戦後国産機開発の苦闘と教訓　テストパイロットの証言」（醍燈社）という本に出てくるのですが、プロペラ後流が主翼に当たる角度の違いにより、エンジンナセルの両側で揚力の差が生まれ、これが流速の差に繋がり、また左右両翼のナセル間でも同様に流速の差が生まれて、結果的にヨーの原因になるのだそうです。CORKSCREW EFFECTも、こうした幾つかのステップを経た現象ではなかろうかと思っています。

　なお、試しにAircraftフォルダを、「slip-stream」「slip stream」「corkscrew」「wash」で検索しましたがヒットはありませんでした。私は40機しかインストールしていませんので不正確ですが、FlightGearではこの現象を、もともと再現していない可能性があります。

こんにちは、toshiです。

まず、離着陸時に機体に作用する力についてですが、大きく二つに分けて考える必要がありそうです。

1. 機首が風上を向こうとする力
通常の飛行機は、機首を風上に向かせる力が機体に作用します（風見安定）。
エンジン停止、かつ機体が静止した状態であっても、機体が風を受けていれば作用するだろう、と思います。
Hydeさんがおっしゃっているように、この力は垂直尾翼の働きが大きいと思います。

(参考)
バランスの確保
http://www.ops.dti.ne.jp/~gotha/Aircraft/study2.html

航空実用事典 -（3）方向安定　directional stability
http://www.jal.com/ja/jiten/dict/p062.html#02-03


2. プロペラの回転に伴う力
特に単発プロペラ機において顕著なのですが、無風であっても、離陸時にまっすぐに滑走せずに（たいてい機首が左に向くよう）力が作用します。
hideさんのご指摘にあったプロペラ後流など、いくつかの要素があると思います。
FlightGearのドキュメントにも何箇所か記載されており、シミュレーションにも取り入れられています。
仮に無風であってもまっすぐに滑走しないこと自体は正常であり、バグではありません。

(参考)
FlightGearマニュアル/第7章 - FlightGear JP Wiki
http://flightgear.jpn.org/wiki/index.php?FlightGear%A5%DE%A5%CB%A5%E5%A5%A2%A5%EB%2F%C2%E87%BE%CF
引用：
FlightGear Mac OS X ≫ K5Y1 マニュアル
http://macflightgear.sourceforge.net/home/aircraft/k5y1/k5y1-manual-jp/
※尾輪機は、尾輪接地時は尾輪が支点となり右向きに曲がろうとするんですね。
引用：
Understanding Propeller Torque and P-Factor - wiki.flightgear.org
http://wiki.flightgear.org/Understanding_Propeller_Torque_and_P-Factor
※英文ですが、プロペラトルクとPファクターについて書かれています。


次に、Hydeさんのレポートでは、離陸時の特性が左45度と右45度の場合で異なり、風が30knot以上の場合にYASimの機体では左45度だと機首が左に曲がりすぎて離陸できない、ということでした。
風向が左45度の場合、「1. 機首が風上を向こうとする力」は左に、「2. プロペラの回転に伴う力」も左に機首を向かせる力が働きます。
一方、右45度の場合、「1. 機首が風上を向こうとする力」は右に、「2. プロペラの回転に伴う力」は左に(1.を打ち消す方向に)機首を向かせる力が働きますので、原理的には左45度より離陸しやすくなるはずだと思います。
したがって、左と右とで挙動が違うこと自体はバグではないと思います。
しかし、YASimの機体で高々30knotで離陸できないという点は、確かに実機の挙動をシミュレーションできていないと言って良いと思います。

そこで、v2.4.0にデフォルトでインストールされているA6M2(YASim)とA6M2-jsbsim(JSBSim)を使って挙動の違いを調べてみました。
すると、エンジン停止、機体静止状態で、左45度、あるいは右45度の風を吹かせたところ、YASimの機体は滑走路上を滑って風上を向こうとするのに対し、JSBSimの機体は静止したままであることが分かりました。
※そういえば、空母Nimitz上で艦載機を静止させると、勝手に機首が変わってしまう現象を以前経験したのを思い出しました。

再現手順
1. RJTT、A6M2(YASim)でFlightGearを起動
2. hキーでHUDオン
3. Environment > Global Weather 画面
- Metar Source: Disabled
- Boundary 500ftの欄: 機首方位＋45度、30kt
- Boundary 0ftの欄: 機首方位＋45度、30kt
- Metar Source: Manual Input

なお、bugtrackを探したところ、2010年8月にYASimのヘリ機が滑走路上でスリップしてしまう問題が提起されていますが、未解決です。
YASim- sliding on ground
http://code.google.com/p/flightgear-bugs/issues/detail?id=155
4日前にも投稿があるので、今後議論が進むかもしれません。

私の現時点での推論としては、左からの横風時に離着陸が困難な原因は以下のいずれかではないか、と想像します。
・YASim機では路面との摩擦抵抗が異常に低い
・YASim機では風見安定の力が異常に大きい
・機体のfdmファイルのセッティングが上手く行っていない

ひとまず以上です。