フロート改良テスト

hideです。水上機がスリップから発進する際「水に入った瞬間にドボンと急に落ちてしまう」問題を解決するため、ギアやフロートと地面／水面との接点の位置を機種ごとに調べ、対策を練りました。
　その結果、DHC3オッターでは「ドボン」現象を食い止めることに成功。しかしinomatyさんが触れておられたC172Pのエンスト事故（恐らくプロペラの水面接触）は、残念ながら私の手には負えませんでした。以下に報告させて頂きます。

　テストではボンバルディア415とDHC3、セスナ172Pを選んで、テクスチャ無しの白い３Ｄモデルを用意。AC3D画面上でギアとフロートの接地点に、それぞれ赤と青のマークを記入して比較しました。
この３機種を選んだのは、
　・ボンバルディア：常に滑らかな進水が可能
　・DHC3オッター　：少し加速しないと、ドボンと突っ込む
　・172P　　　　　：高い頻度でクラッシュする
…という違いがあるためです。マークを付けた機体モデルは、投稿画像「フロート改良テスト」の最下段に示しました。写真では、タイヤの接地点を赤丸マーク、フロートの接水点を青丸マークにしています。

●●YASim機の「傾向と対策」：
　ギアの接地点はいずれも、ほぼ実機通りタイヤの真下に設けられています。いっぽう接水点は、フロートや艇体の前方と中央ステップ部分、そして後方の計３点に分散していることが分かりました。広い底面を、この３点で代表させているわけですね。

　機種別に見ますと画像左端のボンバルディアは、ホイールベースに比べて艇体接水点とギア接地点の高低差が小さいです。そのためスリップの波打ち際を通過する際も姿勢変化が少なく、安定が良いと考えられます。また艇体最前部の接水点が、ノーズギアより前方にあることも特色で、進水時は艇体が一歩先に水を捉えて、ノーズギアが水中深く沈み込む（機首が落下して事故判定を食う）ことを防いでいます。

　次に写真下段中央のDHC3をご覧下さい。こちらはフロート先端の接水点とギア接地点がほぼ同じ位置にあり、高さだけが違っています。そのため海に乗り入れると、フロートがまだ浮力を発揮しないうちに、タイヤが水面を踏み抜いてしまいます（inomatyさんのご指摘通り「FlightGearでは上になるマテリアルが優先されてしまう」ため、水中に隠れたスリップ表面は、機体を支えることが出来ません）。そこで真上にあるフロート接水点が勢いよく水面に落下し、衝撃を減衰しきれずに「ドボン事故」が起きるわけですね。

　機体の挙動をボンバルディアに近づけるため、DHC3のタイヤ接地点の斜め上前方に、新たなフロート接水点（写真上では黄色い丸マーク）を追加しました。具体的には、Aircraft\dhc3\Systems\FDM\dhc3a-yasim.xmlの248行目以降に、次の文を書き加えています。

<!-- safety float front L -->
<gear x="7.0" y="1.640" z="-2"
compression="1.5"
spring = "15"
sfric = "0.85"
dfric = "0.75"
ignored-by-solver="0"
on-water="1"
on-solid="0"
reduce-friction-by-extension="1.15"
speed-planing="25"
spring-factor-not-planing="0.25">
</gear>

<!-- safety float front R -->
<gear x="7.0" y="-1.640" z="-2"
compression="1.5"
spring = "15"
sfric = "0.85"
dfric = "0.75"
ignored-by-solver="0"
on-water="1"
on-solid="0"
reduce-friction-by-extension="1.15"
speed-planing="25"
spring-factor-not-planing="0.25">
</gear>

　結果は良好で、機体の挙動が大きく変化しました。投稿画像写真の左上３枚が、改造前の「ドボン事故」。右上の３枚が改造後の動きで、まずは大成功。私は同じ方法でセスナの事故も、防げるものと思いました。

●●セスナの謎：
　しかしc172pは、私にとってかなり難物でした。この機体は、ギアやフロートを通常取り扱う<contact>ではなく、<external_reactions>というタグで水中の挙動を詳しく記述しています。内容を編集できないかと一瞬思いましたが、手に負えませんでした。

　となるとDHC3同様、フロート接水点の追加や、ギア接地点の改造を考えるしかなさそうです。ところが、作業の前段階としてフロート接水点をAC3D画面にプロットしたところ、青丸マークはなぜかフロートの底面付近ではなく、背面に並びました（投稿画像をご参照ください）。c172p.xmlのインチサイズ記述をちゃんとメートル法に換算して、さらにVRP（Visual Reference Point＝空力ファイルとacファイルの座標原点の差）を補正した上、３軸の違いに注意して描いた…つもりなのですが。ビーチングギアの接地点もプロットしてみましたが、やはり実際とは違う位置に出ました（写真では省略）。これでは新たにフロート接水点を増設しようにも、座標を決めることが出来ません。

　そこでアプローチを変えようと、セスナは進水する際どんな風にクラッシュをするのか、フライトレコーダーのスロー再生で確認しました。すると、まずフロントギアが汀線を超えた途端沈み込み、フロート前半のキール部分がスリップ路面をこすり、反動でメインギアが宙に浮いて、機体が前につんのめる……という具合になるようです。
　これを解決するため、まずスリップをこするフロートの底面に、ギア接地点を増設してみました。しかしプログラムのどこかに矛盾か無理があるらしく、エプロンで機体を起動すると、メインギアが地面にめり込んでフロートが腹をすり、エンジン出力を上げてもタキシングすることが出来ません。フロート関係の設定数値をあれこれ変えてもダメでした。

　代替手段として、ギア増設の代わりにフロート先端にあるギアの位置を30インチほど後ろに下げて、フロート前半を支えようとしましたが、なぜか効果は無く。機体は改造前とまったく同じギア位置で、フロートがドブンと落下を起こしました。
　現状では、c172pをスリップから確実に発進させたいなら、クラッシュを無効にするしかないようですが、FlightGearの世界では利用する方が多いであろう機種だけに、どうも残念なお話です。

◇12月15日夜記入の注釈：
　本文後半にある「スリップをこするフロートの底面に、ギア接地点を増設してみました」の部分が分かりにくいので補足します。
　この場合、新たに増設する接地点の座標をきちんと求めることが困難ですので、デフォルトで c172p.xmlに書き込まれている前後のビーチングギア（左フロートを例に挙げると LFFloatGear と LMFloatGear）の座標の中点を、機械的に算出して位置決めしました。
　同様に「ギア増設の代わりにフロート先端にあるギアの位置を30インチほど後ろに下げ」る改造も、ごく単純にX座標の数値を変更しました。