T-4 製作記 - Step3: フライトモデルの作成 (1)

いよいよ機体作成の胆となるフライトモデルの作成に移ります。フライトギアは何種類かのフライトモデルを扱えますが、主流なのは JSBSim と Yasimです。JSBSimのフライトモデルが揚力係数を初めとして様々な航空力学的なデータの集合であるのに対して、Yasimのモデルは幾何学情報を中心としたデータの集合です。

今回はT-4に利用しているJSBSim用のフライトモデルの作成について説明します。Yasimについては作業場の機体データの作成/YASimフライトモデルの解説に詳しい説明がありますのでそちらをご覧ください。

航空力学情報を必要とするJSBSimのフライトモデル作成は一見敷居が高そうな気がしますが、ある程度までならYasimのフライトモデルより短時間で作成できます。JSBSimの公式サイトにある aeromatic というツールに集めてきた仕様からデータを入力すれば、標準的な機体形状を基にして必要となる航空力学情報を推測してくれるので、とりあえずのフライトモデルが得られます。今回はこのとりあえずのモデルを出発点として、T-4の情報に更新していくこととします。

では、T-4を例にしてこのツールの使い方から説明します。
JSBSimの公式サイトのナビゲーションメニューから aeromatic をクリックして version 2.0 のリンクへジャンプしてください。Aeromatic version 0.9 というページが出てきます。紛らわしいですが前者は JSBSim のバージョンで、後者は aeromatic のバージョンです。

まずは、The Engine configuration の項目を入力します。Engine Name に T-4 のエンジン である F3-IHI-30 を入力します。次に Engine Type を turbine に指定します。(Piston, turboporp はプロペラ機です)。Engine Thrust (推力)にはエンジン一基毎の値と単位の項目です。JSBSim のフライトモデルでは 米慣習単位(フィート、ポンドなど)が良く利用されていますので、ここでも単位は Pounds にしておきます。F3-IHI-30 は 1666 kg (3674 lb) ですので、3674 を入力します。T-4 にはアフターバーナーもウォーターインジェクションもありませんので、Augumentation (afterburning) と Water Injection の項目は no と答えます。(最初は知らずに Augumentation を yes にしました。さぞかしパワフルになったことでしょう)。ここで generate ボタンを押すと、XMLドキュメントがページに書き出されます。これをテキストエディタにコピペして T-4/Engines/F3-IHI-30.xml に保存します。(Engines というフォルダ名は変更できません) このファイルにはテーブルのようなデータの羅列がありますが、これらの値は入力した推力等から算出された物です。正確には機体形状や重量によって変わってきますが、とりあえずはこのままにしておきます。

次に、The Aero configuration の項目を入力して行きます(T-4 はプロペラ機ではありませんので、The Prop configuration は飛ばします)。Chose a system of measurement を English(feet, pounds) にしました。Name of aircraftは当然 T-4 です。Type of aircraft では、空力特性が最も近い形状の機体を選択します。T-4 は 2エンジンでマッハ 0.96 程度ですので two-engine transonic or supersonic fighter を選択します。なお、最高速度により亜音速(subsonic speed: マッハ0.75以下), 遷音速(transonic speed: 0.75-1.25), 超音速(supersonic speed: 1.25-5.0), 極超音速(hypersonic speed: 5.0以上)という区分になります。

Maximum Takeoff Weight には最大離陸重量 16865 lb を入力します。この値から乾燥重量を算出してファイルに書き出されますが、カタログスペックの値とは異なります。とりあえずカタログスペックをニュ力し、後で修正することとします。
Length には機体の長さ (T-4 はアンテナ無しで 12m = 39.37 ft) にしました。Wing Area (翼面積) は 資料探しで2つの値 (21 m2 と 30.84 m2) がありました。どちらかを調べる為にラフな 3D モデルを使ってよく面積を割り出します。ac3d で翼のオブジェクトを選択して、 Surface -> calculate surface area を実行してみると、45.93 という値が得られました。上下の表面積を計算しているので 2 で割ると役 22.5 です。従って 21 m2 の方が信頼できるので フィートにして 226.05 を入力しました。

これ以降の項目は比較的判りやすいので項目名と入力値を書いておきます。
- gear type: tricycle
- retractable?: yes
- # engines: 2
- engine type: turbine
- engine layout: middle fuselage
- yaw damper? yes

と思ったら、２つだけ悩ましいのがありました．engine layout と yaw damper です。T-4 の場合はサイドにエンジンが2基あります。これがどれに該当するかというのは正直判りません。スラスターなら間違いなく aft_fuselage(胴体後方)なのですがエンジンとなると微妙です。エンジンとスラスターの位置はどうせ後で調整するので、とりあえず mid_fuselage にしておきます。yaw damper は大抵のジェット戦闘機には付いているはずなので yes としました。

全ての項目を入力し終えたので エンジンデータ作成と同様に Generat ボタンを押して XML 形式のファイルを取得しました。このファイルを T-4/T-4.xml として保存します。

(つづく)