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The FlightGear Flight School Version 0.0.3

第2章 基礎

2.1 FlightGearの基本

2.1.1 インストールと始動

ビルド済みバイナリ、またはソースコード(コンパイルが必要)からのFlightGearのインストールは、Getting-Started- Manual(訳注: 現在はThe FlightGear Manual(邦訳: FlightGearマニュアル)に統合)の中でしっかりと文書化されています。 FlightGearには、航空機をメニューから選択する仕組みが存在しないので、シェルからプログラムを起動するのがベストでしょう(訳注: いくつかのOSでは起動用プログラムを利用できます)。 これによりユーザは、FlightGearに対する様々なオプション設定を飛ばすことが出来ます。 これらのオプションについては必要に応じて後の章で説明します。 単純にマニュアルに従ってFlightGearを起動してください。

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FlightGear開始時の画面
 

注1:MS Windows:スタートメニュー→全てのプログラム→FlightGear0.9.10→FlightGear Launcher

 
 

2.1.2 概要

プログラムを始動したとき、あなたはコックピットの中に座っているでしょう。デフォルトではセスナ172(2D)です。 あなたの正面に、全て違った計器、スイッチ、それとノブが見えるでしょう。 あなたは外を見ると、サンフランシスコ国際空港(ICAOコード:KSFO)が見えるでしょう。 shiftキーと数字のキーを同時に押すと以下の表に書かれている通り、いろいろな方向を見ることが出来ます。

 
中央
Shift+7Shift+8Shift+9
Shift+4Shift+6
Shift+1Shitf+2Shift+3

(NumLockオフの時に有効)

 

(訳注:表の形式をより視覚的に分かりやすいように変えてみた。別のキーの組み合わせもあるので、http://www.jp.flightgear.org/workshop/index.php?%A5%AD%A1%BC%A5%DC%A1%BC%A5%C9%C1%E0%BA%EE#sb111a08を参照してください。)

 

あなたはしばしば、エンジン音をちょっと邪魔に感じるかもしれません。 「p」キーを押してシミュレーションをポーズするか、「??」を押して(訳注:訳者環境では何も起こらなかった)プログラムの出す音をミュートにしてください。
「v」キーを押すと、視点をコックピット、追尾視点(chase view,hericopter view)、タワーからの視点(tower view)の間で切り替えます。
特に、しばしばタワーからの視点で飛行機を見つけるのに、「x」でのズームイン、「X」でのズームアウトは大変役に立ちます。
コックピット視点に戻って、あなたは計器盤を「P」キーで完全に消すことができます、もしくは「s」キーで重要な計器のみ表示することが出来ます。
これらのキーの大半はオン/オフ切り替えスイッチのように働きます。例えば、「P」キーを一度押すとコックピットの計器盤を消し、もう一度押すと計器盤がもう一度表示されます。
大体、このチュートリアルの間、必要なときに「定義済みのキーとコマンド」は説明されるでしょう。
プログラムを早く利用したい人は、直接Getting-Started-ManualかShort Referrenceを読むべきです。

2.2 航空力学

2.2.1 空気

我々が飛ぶためには、機体は何を身につけているだろうか:空気です! これは、非常に些細に聞こえるかもしれませんが、あらゆる飛行において不可欠です。(そして、事実上、あります。) 第13章で天気に関する詳細について議論するでしょう。
空気は違うガスの混合物です。それは、体積比で78%の窒素と、21%の酸素、そして1%の不活性ガス(ヘリウム、アルゴン、ネオン)、二酸化炭素。 これに加えて、空気はいくらかの水蒸気(体積比0%〜5%)を含んでいます。この湿度の値は、他のガスの割合に依存します。(不正確) 空気中のこれらの全ての分子の重さのため、圧力は大気圏内の機体の全てに作用しています。また、空気自身も。 ガスの圧縮性のために、圧力は空気を高さに依存して密度が異なっています。また、天候の変化によっても変わってきます。飛行の多くの局面で、密度が重要になるので、後のセクションを見てください。 航空機の多くの計器では、空気圧もしくは圧力差で働いていて、そしてそれは密度に依存して、またエンジンの効率は密度に依存します。

2.2.2 4つの力

基本的に、飛行で飛行機に作用する4つの力があります:揚力、重力、推力、そして空気抵抗です。 それらのうち、揚力と重力、推力と空気抵抗はお互い反対方向に働いています。正常な水平飛行をしているとき、推力=空気抵抗、揚力=重力となる。(訳注:原文を直訳すると「〜これらの4つの力が均衡なままで残っている」ですが,勘違いするのを防ぐために表現を変更) これは、上昇も下降もせず、加速も減速もしていないということを意味しています。

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飛行機に働く4つの力
 
 
 

2.3 飛行機

飛行機のサイズを無視した大体のレイアウトは、小型のセスナもコンコルドも同じです。

2.3.1 一般的セットアップ

通常、飛行機はボディーと呼ばれる、チューブ状の構造物からなります。(訳注:それに主翼や尾翼、エンジン、降着装置を艤装する) ボディーには操縦室、客室、貨物室、電装品などのスペースが与えられています。

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セットアップ済みの飛行機
 

翼(主翼)、着陸装置、そして尾部を搭載した胴体。 大抵の(小型の)飛行機は主翼の配置によって分けられます:

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異なるタイプの主翼の配置
 

翼は燃料タンク、フラップ(低速時には揚力を増加させるが、高速時には抵抗となるので格納する)、スポイラー(降下時や着陸後の制動時に揚力を減らす)、エルロン(補助翼:左右のロールを調整する)が含まれています。 尾部はボディーの後部に装備されます。尾部の内容はエレベータ(昇降舵)とラダー(方向舵:機種の向きを変える)です。通常エレベーターはボディーの側面、ラダーより上に装着されます。

この他には、T形尾翼はエレベーターがラダーの上に取り付けられ、V形尾翼はエレベーターとラダーを兼ねた翼が対角線上に2枚付いているものがあります。

 
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図:異なったタイプの尾部
 

翼あるいはボディの下では、降着装置(訳注:ギア、或いは脚と呼ばれることが多い。陸上機なら通常車輪だが、雪上仕様の飛行機はソリが装備されていることがある。また、水上機ならフロート。) を見つけることが出来ます。高度な航空機には、空気抗力を減少させる格納式の降着装置があります。 大部分の飛行機は、前の方に一つのギア(nose gear)と中央部に数個のギア(main gear)を持っています。地上走行速度以下では、飛行機は前部ギアによって旋回します。(訳者追記:車の前輪でカーブを曲がるのと同様。) 幾つかの、小さな飛行機は尾部の下に一つのギア(翻訳自信なし)が取り付けられています。(訳注:前2輪、後ろ1輪の3輪。Piper J3 Cubなど。)

エンジンはボディーの前部、または翼に取り付けられる事が多いです。(訳注:A-10など、左記とは違う場所にエンジンが取り付けられる機種もあるため、訳者による表現の変更を行った。)

 

2.3.2 コントロール

私たちは良くなった航空力学の知識のため、今、飛行機が何によって飛ぶかを知っています。しかし、どうそれをコントロールしますか? このセクションで、飛行機の基本的なコントロールについて議論します。後の章では、私たちは空気中でそれらがどう働いているか見ることが出来るでしょう。 飛行機は3次元空間の中で移動することが出来ます。従って、6つの基本的な向きがあります:上下、左右、前後です。
飛行機を上か下に動かすには、操縦棹を後ろに引くか前に押し出します。これは尾翼に取り付けられたエレベーターを動かすでしょう。仮に、エレベーターの(後ろの)端が上向きに動かされると、飛行機の後ろは下向きに押されるでしょう。また、働く力は揚力です。 尾部が下がると、飛行機を(後述の左右軸を中心に)回転させ、飛行機と空気流の間の角度(迎え角:Angle of Attack,AOA)を増加させるでしょう。飛行機は上昇を始めるでしょう。しかしそれは非常に限定された時間の間だけです。そして、飛行機は速度を失うでしょう。(訳注:「Then the plane will lose speed.」の誤記だと思われる。原文:Than the plane will loose speed.)
主翼の揚力は速度に依存しています、そして、速度は減少するでしょう。 それは上り坂を車で登るのと同様です。あなたがパワーを増やさなければ(=アクセルをもっと踏み込まなければ)、車は上昇のため減速するでしょう~。 従って、上昇を続けるにはしばしば飛行機の出力も調整しなければなりません。 多くの場合、高度を落とすためには出力を絞るので十分です。速度が減少すれば、揚力もまた減少するでしょう。

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セットアップ済みの飛行機
 

主翼の翼端にエルロンがあるのが見つけられます。
エルロンは操縦桿によって横方向の移動のコントロールをされます。操縦桿を右に倒すと、左のエルロンが下に降りて、右のエルロンが上に上がります。 このケースでは前後軸の周りを機体が回転します。この傾きは飛行機のカーブでの飛行を作ります。
飛行機を上下軸の周りを回転させるには尾部の後ろに付けられているラダーを使います。ラダーはペダルによってコントロールされるでしょう。 右ペダルを前に押すと飛行機は右に曲がり、左のペダルを押すと左に曲がるでしょう。両方のペダルは一組になっています。片方のペダルを前に動かせば、もう片方は後ろに下がるでしょう。

小さな飛行機では、ペダルは地上でターンするのにも使われます。大きな飛行機では、独立したハンドル(ティラー)によって前車輪の操向を行います。(訳注:http://www.jal.co.jp/jiten/dict/p128.html#01も参照。)
ペダルの上端はタイヤについているブレーキを作動させるのに使用します。また、大きな飛行機はスポイラーと呼ばれる「空力ブレーキ」を持っています。スポイラーは主翼の上面に取り付けられ、主翼の周りの空気の流れを阻害して空気抵抗を増加させます。 これに加え、より重い飛行機は逆噴射装置(スラストリバーサ,thrust reverser)を地上でのブレーキのために持っています。その名の通り、逆噴射装置はエンジンの推力を逆向きに切り替えます。(訳注:ただし、前進離陸推力の3割〜5割程度の力しかない。)

2.4 コックピットレイアウト総合

ほとんどの飛行機は、外側のレイアウトがよく似ているのと同様に、コックピットもよく似ています。 また、大きな飛行機は少なくとも2人の「パイロット」が乗務します:機長(captain,左側席)と副操縦士(the 1st officer,右側席)です。 セスナC172の様な小さな飛行機の場合、機器の大半は左席の正面に置かれ、右側の席には操縦桿しかありません。 しかし、コックピットは狭いため、右側席の人は全ての機器を眺めることが出来ます。

より大きな飛行機には、主計器パネル以外の物があります。メインエンジンの制御が主にセンターコンソールに置かれ、電気機器はしばしばオーバーヘッドパネルか、機長と副操縦士の席の横の側面パネルで見つけられます。

2.4.1 計器

パイロット前方に、最も重要な計器があるのが見つけられるでしょう。これらの計器を詳しく見る前に、私たちはこれらが作動する方法について短く見ていくつもりです。 これらの計器は2種類の違うタイプに分けることが出来ます:圧力で作動する計器とジャイロスコープによって作動する計器です。 高度計、昇降計、そして対気速度計は圧力によって作動し、ディレクショナル・ジャイロ(定針儀、いわゆるコンパス)や姿勢ジャイロがジャイロスコープで作動する計器です。

 

圧力計器
圧力で作動する計器は非常に単純です。それは針の付いた膜(ダイヤフラム)を持っていて、基準となる圧力の空気で満たされています。この膜の外に大気があります。 大気圧とダイヤフラム内の空気圧が等しいなら、指針は中立位置を指します。大気圧がダイヤフラム内の空気圧よりも高いならば、ダイヤフラムが押されて針が動きます。逆も同様です。

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圧力差による計器の動き
 

このシステムの利点は電源など、「空気圧以外のもの」から独立していることです。 大きな欠点は、これらの器具は空気圧に依存していることです。(空気圧は決して一定ではありません)

 

ジャイロ計器(翻訳自信なし)
あなたは昔コマを回したときに、回転している先端を動かそうとしましたか? そのとき、あなたのコマの回転軸は上を向く力が働きます。 これが一般的に飛行機で使用されるジャイロ計器の原理です。 (原文:「これは全てのジャイロスコープの原理です。」だが、近年では光学式ジャイロが航空機等にも使用されているので変更。)
それらの持つ高速で回転する軸は、位置および方向の変化に追従します。一定の速度で回るジャイロに関して働く慣性モーメントを検出して測定に使用することが出来ます。 残念ながら、地球の自転もまた、ジャイロに力を与えます。

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ジャイロの軸に働く力と、それに反応して発生する力
 

ジャイロスコープ計器は電気、あるいは負圧ポンプによって駆動されます。これは常に電力、あるいはエンジンの駆動が必要が必要なことを意味しています。

 

高度計

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高度計は、海面からの気圧高度を得るために使用されます。 実際には、それは直接高度を測るのではなく、飛行機の外の気圧を測ります。高度が高くなると気圧が下がるので、気圧の差を高さの差と見なすことが出来ます。 高さはフィート(feet,ft)で測定されます。 この高度計の場合、目盛りは20フィートごとに付されていて、100フィートごとに数字が付されています。 短い針は1000フィートの位を、長い針は100フィートの位を指示しています。 高度計の右側上部の小さい窓に、現在設定されている気圧が表示されています。 現地の(海面高度、もしくは地上での高度を0になるように)大気圧に合わせて設定するには、計器左下の小さいノブで調整します。 (訳注:海面からの気圧高度を0とする方式をQNHセッティングという。また、地上で気圧高度計が0になるセッティング方式をQFEセッティングという。- 参考文献:http://www.jal.co.jp/jiten/index.html) 基準は29.92inHg、もしくは1013hPaです。(訳注:この方式をQNEセッティングと呼ぶ。巡航時にはこの方式を使用する。)

 

昇降計(垂直速度計)

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昇降計は、飛行機の実際の昇降状況を示します。単位は、フィート毎分です。 (訳注:原著では「Attitude Gyro」となっていたが、内容・図が昇降計のものだった。)

 

対気速度計(参考文献:http://howtofly.netfirms.com/ および http://www.jal.co.jp/jiten/dict/p267.html#02) 飛行の間、常に飛行機の速度を知ることは重要です。それを示す計器が、対気速度計です。 しかし、速度計のような'簡単な'器具さえアビオニクス(avionics、avitation+electronicsの合成語で航空用電子工学のことである。)でさえ分かりにくいです。 車の速度計の場合、非常に単純に実際の速度を計ります。車軸の回転数とタイヤの円周の長さから簡単な計算をして、大体の速度を得ています。 しかし、航空機ではどうやって速度を得るのでしょうか?まず、人は飛行機の「異なった速度」を区別しなければなりません。 「異なった速度」?それはどのようにすれば可能ですか?確実なのは、「飛行機は「ある速度」で飛ぶことが出来る」ということです。 しかし、航空には速度を測定するいくつかの方法があります。

対地速度は、車の速度と非常によく似ています。2点間の距離を所要時間で割ってください。航空では、速度はノット(knot,kt)で計測されます。(1ノット=毎時1海里(1海里=1nmとも書かれます。)) 速度計が表示するのは指示対気速度です。(その名前が示すとおりです!!)当然、この計測システムは誤差を含みます、配管でのロス、そしてほかの要因(訳注:主に高度による空気密度、気温の差)で指示対気速度は真対気速度ではありません。 それらの誤差の補正を行って得た速度が較正対気速度(CAS、米国)、または修正対気速度(RAS、英国)です。 これらの較正された対気速度は航空機に対する速度の規定(離着陸速度など)に使用されます。 飛行機のマニュアルでIASとCASの差が書かれています。誤差が極めて小さいとき、したがって大部分で誤差を無視できます。 低速で高迎え角で飛ぶ状況に限って、誤差は10〜20%に達しているかもしれません。 しばしば、あなたは速度の表現で頭に'K'がつけられているのを見るでしょう。(例:IAS→KIAS) これは、速度がノット(knot)であることを強調しているだけです。 対気速度計は圧力で働く器具です。そして、計器が示す対気速度は空気密度に依存します。 したがって、残念ながら海面高度(MSL)でだけCASはTASと等しくなります。 高度が高くなるに従って大気密度は低くなるため、CASとTASの差は大きくなります。 誤差は、1000フィートにつき2%づつ増えていきます。従って、4000フィートでは、誤差は8%になります。 このとき、IASで120ノットで飛んでいれば、それは真対気速度で130ノットであることを意味します。

 
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対気速度計
 

対気速度計の目盛りは、白、緑、黄色の範囲と、赤い線で示されています。これらの色分けは、いくつかの操作が出来る速度を指示しています。
これらの範囲は、航空機ごとに異なります。

2.4.2 オーバーヘッドパネル

(以下翻訳中)


編集メモ


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