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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: 629
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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