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Re: 手探り航法・旅日記

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通常 Re: 手探り航法・旅日記

msg# 1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.2.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1
depth:
40
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2006-7-28 5:25
hide  長老 居住地: 兵庫県  投稿数: 650
hideです。
　暑い日が続きますね…見事な入道雲がわいています。
（あの近くを、飛びたいなっ!）
　さてFlightGearの世界では、私はベトナムのダナンに到着以来、街の沖合に出ては黙々と、低空で飛び回って、航法の研究をしています。

　前々回（7月17日付）と前回（7月23日付）に、偏流角（風で機体が流される角度）を測定して、針路を修正する方法をご紹介しました。あれ以降、なるべく簡単、かつ正確に偏流角を計り、出来れば風向・風速まで算出する方法を、習得しようとしているのですが…なかなか前進しません。以下は、いまのところの試行錯誤のお話です。

●偏流計の試作に挑戦：
　FlightGearで偏流角を計るには、「Helicopter View」で、機体を垂直に見下ろして、バックの地表が流れる角度を、「斜めものさし　Ver.1.13」の角度表示機能で計ればいいのですが。海面で使うには、かなり慣れが必要です。出来れば本物の偏流計のように、多数の平行線を引いた、透明な板が欲しいところです。一瞬、CDケースに何本か線を引いて、画面に当てようかと思いました。まあ、それでもいいのですが(^^;)。

　「斜めものさし」を扱っているサイトに、「同心円と格子　Ver.1.0」という、面白いツールがあります。格子型または同心円のグラフ用紙を、任意のピッチと色で、半透明に表示し、画面上の何かに重ねて、寸法を計る道具です。
　これをうまく設定すると、「格子」の平行線を（背景と同じ色にして）消してしまい、垂直線だけを、派手な色で残すことが出来ます。すると、ほぼ理想的な偏流計として使えるはずで、これは我ながら、うまいアイディアだと思いました。
　でも、試してみると大失敗。シミュレータ画面に重ねて表示すると、なぜか干渉を起こして、「格子」全体が点滅してしまうのです。これでは、CDケースの方がましです。ううん、残念無念！

●測定法を、さらに工夫する：
　そこで次に、偏流角を手軽に、正確に計る、決定的な方法を思いつきました。なんのことはない…Atlasが表示した航跡を拡大し、「斜めものさし」の角度表示機能で、方位を実測すればいいのです(^^)。これを、「偏流角測定における、Atlas画面法」と命名しました。

　「推測航法をやっている最中は、原則として、Atlas画面を見ない」という、私の個人的なポリシーには、ちょっぴり反しますけれども…これは実際に、非常にうまく行きます。また「Helicopter View」で機体を垂直に見下ろす、従来の方法による測定結果を、Atlas画面法の結果と比較してみましたが、従来の「見下ろし法」（と名付けました）でも、熟練すると実は、かなり正確だということが分かりました。今日の実験では、Atlas画面法との誤差は最大０・３度で、完全に実用レベルです。

●風向・風速の算出法は？
　私にとって最大の難関は、偏流角の測定結果から、風向・風速そのものを算出することです。これが出来ると、風による「左右の誤差」を修正するばかりか、「前後の誤差」（速度に対する影響）も、地上の目標に頼らず、計算だけで求められることになり。推測航法の技術が、一応の完成に近付きます。軽飛行機の入門書によると、例えば、

　（１）ある針路で、偏流角を測定する。
　（２）次に左60度変針し、2分間の直線飛行で、再び偏流角を計る。
　（３）さらに右120度変針し、2分間の直線飛行で偏流角を計る。
　（４）最後に左60度変針し、元の飛行コースに戻る。

　…というやり方で、コースの片側に飛び出した正三角形を描きます。この飛行経路を、ウインド・スターまたは、ダブル・ドリフトと呼び。ここで得た、３通りの偏流角の数値から、風向・風速が出せるそうです。
　入門書にはこのための、本物のE6-B計算盤の、操作法が書いてありますが。私は持っていないので、いわば「猫に小判」です(^^;)。ほかに、数学的な原理（作図によって、解を出す方法）の図解もあります。原理的には、三角関数の応用ですから、関数電卓でも解けるはずですね。こーゆーのは苦手ですが、面白いテーマなので、またゆっくり考えてみるつもりです。

●もっと、本質的な問題があった：
　しかしここで、私は予想もしなかった、重大な問題にぶつかりました。それをお話しする前に、前記の解法を探すため、モデルとなるデータを取ろうとして、私がやった試験飛行のご報告をしましょう。

　（１）風向を180度、風速を30Ktにセットする。
　（２）海上に出て、高度1000ft、速度120Ktでオートパイロットを使い、
　　　 直線飛行をする。
　（３）針路0度、30度、45度、60度、90度、120度、180度で、
　　　 それぞれ偏流角を測定する。
　　　 （速度と風速は、計算しやすそうな値を選びました。低空の方が
　　　　波が見やすく、正確に計れます。実際の航行では、高度により
　　　　風が変わりますから、もちろん巡航高度で計る必要があります）

　…これをやってみて、びっくりしました。機体の流される角度自体は、精密に計れましたが、結果が少々おかしいのです。
　例えば。真北に飛べば、偏流角はゼロのはずですが、０・９度右に流されます。また真南に飛んだ場合も２・９度、左へそれます。これはおかしい。また風は真南ですので、南北で結果が変わるのも、へんな話です。以下に結果をご覧に入れましょう。すべてAtlas画面法で測定し、真方位です。
　（実機では、偏流角は針路に対して右か左で表記し、これを打ち消すための修正角は、プラスかマイナスで表しますので、これに従います）

　計器針路　対地針路　偏流角
　０　　　　　　０・９　　　　右０・９
　３０　　　　　２８・３　　　左１・７
　４５　　　　　４２・２　　　左２・８
　６０　　　　　５５・８　　　左４・２
　９０　　　　　８４・５　　　左５・５
　１２０　　　　１１４・１　　左５・９
　１３５　　　　１２９・３　　左５・７
　１５０　　　　１４５・０　　左５・０
　１８０　　　　１７７・１　　左２・９

（続けてもう少し、計ってみました）
　２２５　　　　２２６・５　　右１・５
　２７０　　　　２７４・５　　右４・５
　３１５　　　　３１９・１　　右４・１

　…というわけで。０度と１８０度、また９０度と２７０度で、シンメトリーになっていません。また、横風の影響が最大になるのは、針路が９０度と２７０度の場合であるはずが、そうではなく。１２０度の場合に最大になっています。これは非常に重大なことです。飛行機の航法の世界では、

　　　「巡航速度のベクトルに、風のベクトルを足したものが、
　　　　対地ベクトル（地面に対する真の飛行経路）になる」

という鉄則がありまして。この３本のベクトルが作る三角形を「風力三角形」と呼ぶのは、以前お話しした通りです。前述のように、風の影響が東西南北で対称にならないのは、この風力三角形が、壊れていることを意味します。

●FlightGearには、バグがある？：
　以上を言い換えれば、FlightGearの世界では、実は風の影響が、正しく再現されていない（!!!）ことになります。となると、ナビゲーションの基本である推測航法も、極めて厳密な意味では、成立しないのです。

　もちろん…以下のような限定条件なら、実用上は成立します。
　（１）偏流角を測定し、これに応じた修正角を加える。
　　　 （まず、左右にドリフトした分だけ、針路を修正する）
　　　　この手順に加えて…
　（２）同時に、陸の目標（中継地）を使って、対地区間速度を
　　　 実測し、巡航速度との差から、到着予定時刻を補正する。

　…これは前回までに、実際に成功しました。しかし、風の影響が正しく再現されていないのなら、「偏流角の測定だけを使い、地上目標に頼らず、正確な風向・風速修正を行う」という、さらに高度な、いわば「自立的な推測航法」は、現在のFlightGearでは出来ないことになります。私は、完全に実機通りの航法をやるため、本物のE6-B計算盤を通販で買おうかと考えていたのですが…このままでは無駄です。

　では、なぜこういう実験結果が出たかですが。いま推測できるのは、
　・私が、例によってどっかで、ポカミスをしている。
　・丸い地球をシミュレートする過程で、やむを得ず一定の狂いが
　　生じる。一種のバグ（限界）で、ユーザーには修正不能。
…の二つです。もちろん、前者であることを祈ります。

　というわけで、今回の「旅日記」は、ダナンの沖合をぐるぐる回るだけでしたが。以上の問題が解決できるか否かはともかく、また気を取り直して、次の航程を目指します…。
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