Re: 手探り航法・旅日記

hideです。
　今回は、この間からお話ししている、「FlightGearは、風による飛行への影響を、正確に再現しているか」という問題を、さらに詰めます。少し地味なお話が続きますが…「FlightGearでは、果たして推測航法が、厳密に成立するのか」というのは、けっこう大問題でもあり。もう1回だけ、詳しく考えてみようと思います。

　いま、私がやってみたいのは、
　　　「飛行機を全方位で飛ばしてみる。風も全方位に
　　　 わたって変化させ、機体が実際に、どのくらい風に
　　　 流されるか、地表に対する真方位を測定する。
　　　　 この測定結果から、風向風速を逆算し、
　　　 実際の風の設定値と比べて、どの程度の誤差が
　　　 あるのか、分析評価する」
　…という作業です。
　これを、多少綿密に試みて。誤差が小さければ無視するし。もし誤差が大きくても、一定の傾向が見えれば、補正の方法も見つかるはずです。

●風の影響のデータを取る：
　あまり膨大な測定は無理ですけれど…いつものセスナC310を使用し、針路は45度ごとの計8方位、風向は30度ごとの12方位、風速はゼロと20Ktの2種類、飛行速度は巡航144Kt１種類とします。
　つまり、こんな具合です…。

　・針路を0度、45度、90度、135度、180度、225度、
　　270度、315度と変化させながら、
　・そのつど、風向を0度、30度、60度、90度、120度、
　　150度、180度、210度、240度、270度、300度と
　　変えて、
　・風速も0Kt、20Ktの2通りに変化させ、
　・これら全ての場合の、偏流角（流された量）を計る。

　理屈では、針路と風の相対角度を、0〜90度まで変化させるだけで、風の影響は分かりそうです。しかしFlightGearの場合、風による機体の流され方は、風との相対方位だけではなく、実は絶対方位によっても変化します。例えば…北風を受けた場合、針路90度と270度では、流される分量が変わってしまい、東西で対称形にはならない（!!）、ということが分かっています（7月28日付・本連載）。従って、方位の全周にわたる測定が、どうしても必要なのです。

●計測時の飛び方：
　オートパイロットで旋回・直進を行いますが、いったん旋回すると、直進に戻って安定するまでに、2分くらい掛かってしまいます。従って、風向風速を一定にしておいて、８方位をぐるぐる回ったのでは、いくら時間があっても足りません。そこで今回は逆に、針路を一定に保ち、風向風速を次々に切り替えて、全部の組み合わせを試し、その後で針路を１ステップ変更することにしました。シミュレータならではの方法ですね。

●Excelで「HIDEの風見盤」を製作：
　最後に、測定結果の分析方法です。
偏流角から、風向風速を逆算するには、前回ご紹介した「風力三角形」を作図する必要があります。しかし「マイアルバム」にご紹介の「風力三角形作図用紙」は、実際に何度も使ってみますと…かなり作図に手間が掛かりますね。ごめんなさい(^^;)。
　これで大量の分析をするのは正直、大変です。そこでExcelで描けないかと思い。三角関数やグラフの使い方などを、大急ぎで勉強した結果、風力三角形を自動作図するワークシート「HIDEの風見盤」が、取りあえず動くようになりました。
（これを本サイトの「ダウンロード」で公開したいのですが、どうやってアップロードするのか、方法が分かりませんでした。操作画面では、ホームページのURL入力を求められているようですが、私は個人では、ホームページを開設しておりません。画面の画像だけ「マイアルバム」に入れておきますので、興味のある方は、ぜひご覧下さい）

　「HIDEの風見盤」の使い方は…
　・まず巡航速度を、数値で入力する。
　　（作図の基礎となる、速度を示す円を描きます）
　・現在の機首方位を、数値で入力する。すると針路と速度を
　　示す、ベクトルが作図される。
　・ここで、「Atlas画面法」などを使って、実際に風に流されなが
　　ら飛んでいる針路（偏流角を含む真針路）を測定し、その数
　　値を入力する。すると対地ベクトルが自動表示される。
　・いったん進路を変えて、新しい機首方位と真針路の方位を
　　入力する。すると第2の対地ベクトルが表示される。
　・二つの対地ベクトルの交点から、グラフの原点までのベクトル
　　が、現在の風を示す。この角度と長さを「斜めものさし」など
　　で測定すると、風向風速が分かる。
　…というものです。

　●注●測定のコツ：
　「斜めものさし　Ver.1.13」を精密に使うには、まず「設定」欄から「基準を表示」機能を起動し。画面に現れる茶色い矢印をドラッグして、「HIDEの風見盤」の、速度を示す円に当てて、半径と同じ大きさに調節し。「基準の長さ」欄に、巡航速度と同じ数値を入れてください。これで「斜めものさし」の目盛りが、「HIDEの風見盤」の尺度に一致します。
　「斜めものさし」には、通常の目盛りの他に、ものさしのゼロ点を基準にして、画面上にあるマウスポインタへの角度と距離を、常に測定する機能があります。ものさしのゼロ点を「HIDEの風見盤」のグラフ原点に合わせて、マウスポインタを対地ベクトルの交点に合わせれば、かなり簡単に測定が可能です。
　また「HIDEの風見盤」は、200％程度に拡大表示すると、使いやすくて精度も上がります。しかし現在の機能では、風向と風速の有効数字は、やっと１ケタというところで、小数点以下は使い物になりません。
　本来は風向風速を、いきなり、数値で出すようにしたいのですが。私の実力では、今のところ無理です…(^^;)。

　後は、測定結果を打ち込むワークシートも作って、準備完了。では南シナ海をぐるりと飛んで、実際に風の測定に入ります。


■風を追って…中国・海南島へ■
　　（マップデータ：e100n10.tgz
　　　　　　　　　　　e110n10.tgz
　　　　　　　　　　　e110n20.tgz ）

　前回、洋上で迷いながら着いた、西沙諸島Woody Island空港から発進し、風の測定を繰り返しながら飛び回り、終わったら北上。電波航法で、中国南岸の海南島にあるmailan空港（ZJHK）を目指します。超簡略な飛行計画（？）は…こんな感じです。

◎Woody Island空港VH84（N16.50.00-E112.20.42）
　　▼経路は未定（直線なら30.03度214.8nm）
◎mailan空港（ZJHK N19.56.04-E110.27.37）
　（補助目標：18nm　42度にMLT-VOR局 112.70）
　（同　　　 　：19nm284度にMYB-VOR局 113.30）
　（同　　　　 ：126nm217度にSYX-VOR局 112.50）
　（同　　　　 ：その近くにWL-NDB局 426）

　前回は道に迷った時に、肝心のNDBが受信不能で苦労しましたから、今回は無線局を、たくさん用意しました。

　天候は薄曇り。Woody Island空港を離陸します。
　ここはFlightGearで体験した、施設ワースト1の空港です。VORやNDBはおろか、タワーもATISもなく、吹き流しが立っているだけ。本物の空港は、もっとましでしょうけれども。海の真ん中に、ポツンと浮いた場所柄からみて、ここは小笠原の硫黄島みたいに、哨戒機などが使う軍用飛行場だろうと思います。もう二度と、来る機会はないでしょう…。
　今回は「Atlas画面法」で真針路を測定しますので、海面は見えなくても大丈夫です。燃費のいい7500ftまで上昇し、高度に合わせてエンジンの調整を終え、機首を北に向けて測定開始。方位0度で、風向12方位の計測を終えた後、2倍速に切り替えました。

●長い長い計測飛行：
　…測定には、合計3時間半掛かりました。こんなことは、そう何回も出来ません（笑）。「斜めものさし」で、Atlasの航跡を約100回計っては集計表を埋める作業ですから、とにかく、疲れました(^^;)。

　測定コースは、フィリピンの西まで及ぶ、幅約300nmの巨大な8角形。南シナ海の北半分を、ぐるりと回って戻ってくると。偶然にも、出発点の孤島の南西、わずか4.5nmを通過しました。（狙ったわけではありませんが、下手な航法より正確ですね）
　燃料は、まだ三分の一あるので。そのまま島を起点に航法計算をして、海南島へ。疲労のためかE6-B計算器に、うっかり東経と西経を逆に入れ、一時は香港に機首を向けてしまいました。燃料を浪費しましたが節約に努め、離陸から実時間で約4時間半後、海南島に安着。シミュレーション時間では、約8時間40分におよぶ「長い長い一日」でした。

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　今回は、測定のデータや分析結果をご紹介する関係上、かなりの大長文になりますので、掲載を２回に分けます。

　　　　　　　「集計と分析」編は…このあと、すぐ!!