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三菱「ニッポン」号制作記

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なし 三菱「ニッポン」号制作記

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016-7-13 7:54
hide  長老 居住地: 兵庫県  投稿数: 620
 hideです、大変ご無沙汰致しました。1年ぶりに自作機のご紹介です。
昨年はリンドバーグの自家用機、マイルズ・モホーク(1936年イギリス製)を作り、初めて自作派の仲間入りをさせて頂きましたが、今回は国産機が作りたくなって、1939年に日本初の世界一周に成功した「ニッポン」号を選びました。

 私は冒険の香りに満ちた1920〜30年代のヒコーキ、特に長距離機が好きです。国産機なら、東京=ロンドン間の飛行時間新記録を樹立した朝日新聞「神風」号(1936年)か、ライバル毎日新聞の「ニッポン」号あたりが第一候補と思いました。しかし「神風」は単発固定脚の2人乗りで、制作の難易度や操縦感覚が、あまりモホークと変わりそうもないので取りやめ、昨年秋から「ニッポン」に的を絞って資料を集めました。

●●実機について:
 「ニッポン」号は、九六陸攻21型(G3M2)の翼内に、1400リッターのタンクを増設し、後部胴体下にあった段差(引き込み銃座の射界確保用)をなくした軍用輸送機型(L3Y1)を、さらに三菱で旅客機仕様に改造した機体です。横窓付きの客室を新設し、一式陸攻みたいに前後2カ所あった電信席を1カ所にまとめ、通信や方位測定の機器を強化。機首先端に小窓を設けて着陸灯を装備しています。

 戦時中の動画などで九六陸攻を見ると、細くスマートな機体だけに内部は狭い印象です。胴体中央には、厚さ16僂粒嵎匹80儡岾屬韮暇腓△蝓△泙垢泙攻垢見えます。このクソ頑丈な隔壁は、実は主翼前後桁の胴体貫通部なので強度を落とせず、直径80僂隆櫃つ模をあけるのが精一杯だったそうです。旅客機としては非常に不便なレイアウトですが、これも中翼爆撃機あがりの宿命。ほぼ同時代のハインケルHe111も、ヒットラーの再軍備計画をごまかすため、最初の2機は高速旅客機を名乗ってルフトハンザに納入されたのですが、低翼ながらやはり翼桁が邪魔で「旅客機にしては狭いし、変な構造だ」とささやかれたとか。

 旅客機仕様(乗客4〜8席)は20機近く製造され、朝日新聞や大日本航空などでも使われました。大日航の十数機のうち、「大和」号は東京=ローマ往復親善飛行や日=タイ空路開拓など、「そよかぜ」号はイラン往復親善飛行に成功。太平洋戦争の直前、ほんの短い期間ですが、日の丸を付けた各種の国産旅客機が、アジア・太平洋地域を飛び回った時代があったのですね。

●●三面図その他の資料集め:
 この飛行機を作る上で目指したのは、次の5点です。
 (1)前作のモホークより精密な工作を目指す。
 (2)AC3Dでは力不足を感じるので、今度こそ高機能のBlenderを導入。
 (3)無塗装の銀翼をリアルに表現したい。
 (4)原型機の八試特偵以来、「まるで単発機」と絶賛された操縦性に近づけたい。
 (5)重心計算などが楽になるように、座標原点の位置を工夫すること。

 (1)は資料集めがカギですが、なにぶん古い飛行機で、やっと見つけた外観写真は、同型機を含めてわずか十数枚。機内はもっと難物で、まだパネル中央部と頭上スロットル付近の計2枚しか入手できていません。
 まずは原型機の九六陸攻を勉強しようと、文林堂「世界の傑作機」シリーズの第91巻「九六式陸上攻撃機」を購入。図解の一部に若干の疑問はありますが、まずは九六陸攻全般にわたる一級の資料で、「ニッポン」号についてもある程度記載がありました。三面図(たぶん72分の1)をBlenderに読み込んでみると、あんがい線が太く見えて作業しづらかったため、途中で酣燈社の「精密図面を読む Best Selection Vol.4」(2009年復刻版)に載っている、もっと繊細な48分の1の三面図に差し替えました。
 いずれの図面も、実際に機体の3Dモデリングを進めていくと、正面図と側面図、また側面図と平面図の間で、翼端や機尾、タイヤの位置などが正確には一致しません。まあ全幅25mもある機体ですから、端っこの方で数十僂困譴討靴泙Δ里蓮△修ι垰弋弔任呂△蠅泙擦鵑諭手に入れた資料のどの部分が正しいか、自分なりに知恵を絞って当たりを付けていくのが、案外モデラーの醍醐味というものかも知れません…。

●●Blenderに挑む:
 私がBlenderをインストールしたのは正直、これで4回目か5回目です。いつも「今度こそマスターするぞ」と思うのですが、多機能なだけに画面表示も解説本も複雑で、実際にオブジェクトを作ってみるまでの敷居が高いのですね。「禁煙なんて簡単だ、私は何千回もやった!」(マーク・トゥエイン)という名言を、ちょっと思い出します(笑)。
 今回導入に成功したのは「Blender入門(2.7版)」という、優れた解説サイトを見つけたことがきっかけです。アドレスは下記の通り。
   http://www.blender3d.biz/
 このサイトは「初心者には何が分からないか」を十分理解して作られています。最初は少々くどいとも感じますが、説明は周到で的確です。作例(テントウムシの模型)もよく練られていて、かなり多くの基本コマンドを含み、そこそこ美しいので「作ってみよう!」という気になります…こうしたセンスは重要ですね。高価な解説本の中には、四角い箱に車輪と、なぜかサルの首を取り付けた不思議な物体を作れというものもあって、私はドン引きしました(笑)。

 基本操作を覚えるのに時間が掛かりましたが、操作性の良さや機能に感心しっぱなしです。ただBlenderは必ずしも、acファイル形式を完全サポートしているわけではないようで、Ver.2.72b上で完璧にレンダリングできた練習作品を、ac形式にエクスポートしてFlightGearの風景に配置した場合、テクスチャが逆向きに化けたり、マテリアルの設定が壊れて勝手に発光した例がありました。
 またAC3Dを使って、太さ1ピクセルの線分で作ったアンテナ線入り機体を、Blenderにインポートすると、エラーメッセージをはき出して機体が表示されなかったり、表示されても画面を操作すると機体全体が消えるケースがありました。(現在はアンテナ線を別ファイルとして保管し、改良機体のインストール前に、AC3Dでマージするようにしています)

 Blenderのマテリアルやテクスチャ操作は、私には極めて煩雑に感じられるため、目下Blenderはモデリングとオブジェクト管理のみに使い、テクスチャとマテリアルはAC3Dで操作しています。機体全体を相互にインポート/エクスポートするのは何かと不安定ですが、修正が必要なパーツのみ切り分けてBlenderで加工し、再びAC3D側に戻して機体に組み込めば、おおむね問題ありません。この方法はデータ管理が煩雑になりますが、両方のアプリの長所を手っ取り早く生かす手ではあります。

●●機体の制作:
 整形は、本サイトに紹介されている、helijahさんの英文チュートリアルに従って進めました(原文はフランス語だったのですね)。技法としては、ひたすら「押し出し」を多用します。

 改めて三面図を見ると、高い巡航速度と大航続力を求められた九六陸攻は、主翼のアスペクト比が8対1と高く、4対1の強いテーパーが掛かっていて、いかにも1930年代の長距離機です。この主翼平面形や、細く長大な補助翼が主翼後縁から少し離れて付いている「二重翼」構造(スロッテッドフラップのように、気流の剥離を防いで舵面の利きを良くする)には、当時日本が憧れたユンカース社のDNAが、くっきり感じられます。
 左右エンジンの推力軸が約3度、外側に向けてあるのもユンカースJu-52と同じで、万一の片発停止に備えた設計です。ヨー方向のアンバランスを少なくし、かつ方向舵にプロペラ後流をしっかり当てて修正舵がよく効くように…という工夫で、いずれも今となっては、空気抵抗の発生源に見えますが、本機にクラシックな味わいを添える部分ですので、楽しんで作りました。

 機体の形が概略出来上がると、つぎは難関と思えた開口部の工作です。ドアはBoolean機能を使い、複雑な風防の桟などはナイフ機能を多用して、AC3Dよりずっと自在に進めることが出来ました。胴体制作の最大のポイントは、私の場合キャビン内壁の整形です。前回のモホークでは、風防と並んで修正作業が相次ぎ、苦心した部分でした。今回はオーソドックスに、胴体外壁全体を縮小複写して内壁を一体成形しました。helijahさんの解説では、外壁サイズに一定の縮小率を掛けるのですが、この方法ですと開口部の位置が、内壁と外壁で前後方向にずれて修正が厄介です。しかしVer.2.7系のBlenderでは「押し出し」に似た「厚み付け」機能が使えるため、一律に厚み指定さえすればよく、非常に簡単でした。

●●ドアや引き込み脚など:
 結構頭をひねったのが、主脚の工作です。まず脚の出し入れ機構を調べる必要があります。古い動画をYouTubeで見たのでは画質が悪く、静止画では動きが不明ですが、多数の航空機の脚引き込み機構を調べて、模式図のアニメで動きを見せるサイトを発見しました。眺めるだけでも楽しいですよ。
 http://www5a.biglobe.ne.jp/~t_miyama/landgia.html

 これによると九六陸攻の主脚は、単純に後ろへ倒れてナセルに引き込まれます。根本の回転軸をウォームギアで直接90度回すという、模型工作みたいに単純な構造です。三菱は八試特偵(昭和8年試作の九六陸攻原型機)で初めて引き込み脚を作りましたので、可能な限りシンプルな設計にしたのでしょう。ウォームギアは搭乗員が手動のクランクハンドルで回しますが、のちの一式陸攻ではモーターを取り付けています。
 主脚柱には、後方に細いステー(たぶんヨー軸回転防止のトルクロッド)が添えられていて、後ろに伸びるような形で、主脚柱と一緒に折りたたまれますが、現時点では「回転と水平移動を同時に行う」というプログラミングが分からず、作動方法をごまかしています。もしこれが可能になると、例えば「ニッポン」号の場合でしたら、エルロンに操舵用のホーンとプッシュロッドを設けて、実際に動かしたりも出来そうですね。

 悩んだのは、脚カバーを開閉するプログラムです。この機体は、脚たたみ時に主タイヤの下半分がむき出しとなり、主脚柱のみカバーを掛けますが、脚を上げる時は脚柱が収まるまで待って、最終段階で素早くカバーを閉じ、逆に下げる時はまずカバーを素早く開かなくてはいけません。
 最初はどうやって遅延を掛ければいいのか分かりませんでしたが、他機の作例を見たところ、脚の作動範囲をいくつかの角度に分割し、それぞれ違う比率(必要ならゼロ)で動かせばいいことが分かりました。<entry>というタグの中に、indとdepという値を設定するのですが、これは不等間隔目盛りの計器の指針を動かすテクニックと同じです。(英文Wikiには、アニメーションの詳しい説明がありますね。あれが楽に読めるとうれしいのですが…)

 可動部は他に客室後部ドアと、フライトデッキ床面にある搭乗員乗降ドアがdキーで同時に開閉するほか、副操縦士の頭上の脱出ハッチがcキーで開閉できます。九六陸攻シリーズは三点姿勢ですとパイロットの前方視界が悪いため、副操縦士(海軍は左席)が頭上ハッチを開いて立ち上がり、タキシング中の安全を確認するので、私の機体でも開くようにしたかったのです。
 …もし可能でしたら、ビューを副操縦士に切り替えてからcキーを押すと、
 ‘上ハッチが開いて、
 副操縦士のビュー自体が、自動的に数十僂擦蠑紊り、
 F瓜に副操縦士のパイロット人形もせり上がる。
という仕組みに出来たら面白いのですが。

●●輝け銀翼:
 ニッポン号と言えば、全身がメタル色。これを何とかFlightGearでも再現したいと思い、あれこれ工夫しました。
 FlightGearの機体表面は残念ながら、マテリアルの調整だけに頼ったのでは、ほとんど「鈍く光る灰色塗装」にしか見えません。そこで思いついたのが、風防ガラスの反射に使う chrome shader の活用でした。実は1年あまり前、すでにロッキードU-2のModels/u-2s.xml ファイルを改造して試しており、塗装面にガラスをコーティングしたみたいに、ぎらぎら輝いてくれることは知っていました。

 当時はどんな改造をしたのか記録が無く、うまく再現できないのですが、この時は、
  .皀笋鯣生するALS機能を使うと、クローム反射が消えてしまう。
  反射による映り込みが強すぎて、機体のマーキング類が見えにくい。
…という問題がありました。また現在「ニッポン」号で試してみると、マテリアルのみ使った機体に chrome shader を適用する場合は、ALS使用時にもちゃんと銀色に輝くのですが、テクスチャを貼った場合は、ALSを使おうが使うまいが、クローム反射が無効になります。なぜU-2は、テクスチャ表示とクロームが両立するのか、私には現時点では分かっていません。
 ということは「ニッポン」号の場合、日の丸や機体記号「J-BACI」などのロゴは、何らかの方法で機体とは別オブジェクトにしてしまうしか、手がなさそうです。

 思いついた方法は二つ。まずロゴの形の薄板を作って、機体の表面と干渉を起こさないように、少し表面から浮かして配置する。これは少々みっともないですよね(笑)。或いは Boolean 機能によって、機体表面を文字の形に切り抜くか。しかし過去の経験によれば、文字のように複雑な形はうまく切れない可能性が高いし、翼や胴体表面に多数の辺が発生して、デコボコに見えそうです。
 結局私はナイフ機能による手作業で、すべての文字や日の丸を、丹念に機体外板から切り出しました。手間は掛かりますが、余計な辺の発生はほとんど抑制することが出来ました。

 数日前、FlightGearのB-29もクローム反射を使っていることを知りました。マーキング類は板状に整形して、翼や胴体すれすれに浮かしてありました。大きい機体ではボロが出ないから、それなりに合理的なやり方です。私自身は、まあ「勝った!」と思いましたけれども…(笑)。

 FlightGearのクローム反射はご存じのように、実際にシーナリーの風景を映し込んでいるわけではなく、/Aircraft/Generic/Effects/glass_shader.png を機体表面に貼り、視点変化に合わせて動かすことによって、それらしく見せています。png画像はただの風景写真ですから、明度や彩度、コントラスト、ボケ具合などを調整することにより、機体表面の色合いや反射の味付けを調整可能です。改造画像はパスを切り替えて「Nippon」フォルダ内に置いています。
 先日、初めて投稿画像でお目に掛けた「ニッポン」号は、やたらとギラギラな鏡面になっていましたので、その後調整を重ねました。ちょっといじっただけで「クロームメッキのバンパー」風から「アルマイトのやかん」調、或いは白っぽいアルミ地肌風に大きく変身し、なかなか面白いです。現在の機体は、自分なりにアレンジした「クローム色」「アルミ色」「ジュラ色」を各部に使い分けて、渋い感じになりました。「投稿画像」で写真をお目に掛けます(アドレス下記)。
 http://flightgear.jpn.org/modules/myalbum/photo.php?lid=340&cid=1

●●エンジンについて:
 絵を貼り付けてごまかす手も、無いではありませんが。「ニッポン」号にはスピンナーが無く、中身が丸見えなので、シリンダーとクランクケース周りをややそれらしく整え、ロッカーアームに向けてプッシュロッドを伸ばしました。
 九六陸攻/「ニッポン」号に使われた「金星」は、三菱重工エンジン部門の出世作です。大正終わりから昭和の初め、三菱は機体もエンジンも軍の発注を逃しまくる、冬の時代が何年もあったのですが、「世界中の優れた空冷エンジンから、いいところを模倣する」という簡単明瞭な現実主義で設計された金星が、大スランプをぶち破りました。
 基本構成は二重星形14気筒、ボア140弌潺好肇蹇璽150个稜啜の32リッターですが、実はこれ、ストロークが10价擦ぁ頁啜の未癸殴螢奪拭湿ない)以外は、P&Wの傑作エンジン・ツインワスプとそっくりです。ここまで似ているなら、爆音もほぼ同じはず。「ニッポン」号にどんな爆音を使うべきか悩んでいましたが、幸いDC-3(ツインワスプ装備)がFlightGearにあり、しかもサウンドシステムの出来が素晴らしいので、今回謹んでお借り致しました。

●●無事故で飛行テスト続行中:
 フライトモデルは前回同様 JSBで、Aeromatic を使いました。機体整形に先立ち、平面図に作図をしてMAC(平均翼弦)を求め、MACの前縁位置にBlenderの座標原点を置きました。原点の垂直位置はプロペラ推力線に合わせています。これで重心位置の算出や、スラスト軸の調整が楽になりました。

 現在、デフォルトの燃料搭載量をメインタンクの2割として、ざっと重心を合わせてありますが、さらに詰めたいところです。3舵の利きは比較的軽快で、大型尾輪機としては、割に飛ばしやすいのではないかと思います。ただし満タンにすると滑走時の機首下げが強く、直進性も損なわれて制御が難しくなります。幸い今回は無事故でテストを重ねており、滑走路から海に2回飛び込んだモホーク開発時に比べれば、機体も操縦も(たぶん)進歩しました。

●●試作版アップロードのお知らせ:
 まだまだ不出来ながら、試作中の機体を「Nippon_alpha.zip」として、JPオリジナルダウンロードに投稿致しました。お試し頂けましたら幸いです(アドレスは下記)。
 http://flightgear.jpn.org/modules/d3downloads/index.php?page=visit&cid=1&lid=38
 お礼が遅くなりましたが、アップロード可能なサイズの大幅緩和を実現して頂きまして、誠にありがとうございました。
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