Avi:fs:crosswind
出典: Tariki
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(初心者)横風の吹く日は
その昔、知り合いに「FSにハマってんすよ」というと、坂井三郎のハナシを経由して、横風着陸のハナシになった。「知ってるか、最初はクラブで、滑走路すれすれになったらバンクで、それからバンク戻しながら接地するんだ」。よくきくハナシである。だが、私はFS2004の時代になるまで、一度もそんなこと意識したこともなければやったこともない。
これはひとえに、私の愛する羽田空港はそれほど横風が強くないからだと思っていた。東風を除いて3方向から着陸できるし(04着陸は禁じられているはずだがFSでは管制塔からばんばん指示される(笑))、実際の運用をきいていてもあまり強い風のリポートがあったことはない。閉鎖したら日本一影響がある空港だからがんばってはいるが、台風などで風が強ければさすがに閉鎖してしまうからだ(笑)。10ノット以下の横風ならきっとクラブ着陸なんて関係ないに違いない。
ところが、FS2004あたりで自分のプレイバックを観るのが楽しくなってよくよくみてみると、あれ、自然に風上に向いているぞ、と(笑)。
余談になるが、ノットの値をちょうど半分くらいにするとニュースでよくきく風速何メートルになる(一海里のメートル数は一時間の秒数の半分なのだ)。これは便利だ。風速2～3メートルといったらそよ風のメヌエット (このページは敬愛するポール・モーリア師匠に捧げます) という感じだが、時速に直したら (3.6倍する) 7kmとか10kmとかになっちゃう。微風であっても自転車でちゃりちゃり滑走路を横断しているくらいのスピードで機体が滑走路から逸れてしまうことになるので (まあ長時間吹かれて横風と航空機が同一速度になればのはなしですが)、上に書いたような微風では影響ないだろうというのは間違いなのである。
てなわけで横風に関する考察。この項を初心者向けと銘打ってよいのかわからないが、自分も横風を意識し始めた初心者であるから。
教科書の横風着陸
横風に逆らって行きたい方向に行くにはふたつの方法がある。詳しくは他のページ・文献をあたってほしいが といつもの調子で手を抜こうと思ったが、このあとの話にかかわりがあるのでちょっとだけ。
- 風上側にバンクする: 機軸は(滑走路にアラインしているとして)滑走路の方向を向く。滑走路すれすれでは翼端が接するので危険。
- 風上側にヨーする(クラブ): 翼は水平を保っている。乗客に不快感を与えるし(ほんとか?)、このまま接地すると(後輪の方向が変えられない機種では)タイヤがドリドリ状態になって危険。
- 1.と2.の組み合わせ: 当たり前ですが人間そんな器用にどっちか一方だけできるわけじゃないっす。
それから、機が風上を向く『風見効果』(風見鶏と同じ理屈だ)というのがある。とされている。ちなみにFSではこの風見効果は2002までは正しく再現されていなかったように感じる。
例えば右から横風が吹いてきたとする。そうすると、機体は風見効果で右を向く。なおかつ左に流されている。実はこれ、航空機のネガティブフィードバック(影響を打ち消す向きに動作する・静安定性)のひとつかとも思うのだが、じゃあ横風は修正しなくてよいかというと、そんなことはない。風見効果で推力の向きが変わる影響より、横風に押されて流される度合いのほうがはるかにおおきい。
FSXにいたっても、実際問題、風見効果で風上向いちまいました、というほど風上は向かないので、これはほとんど無視しても良い。と私は思う。
ところでヨーイング(ラダーを踏む)では航空機の進行方向は変わりませんちゃんとバンクしましょう、などと書いてある教科書があるが、もちろんこれは誤りである。いやおおむね正しくて厳密には誤りである。横向いたらそのsin()成分だけきっちり飛行機は横に移動する。あなたの飛行機がスラストベクタリングでない限り。それがそのうち翼を押してバンクまではじめる。ただこれで進行方向を変えていたら時間が掛かるし(ラジコン機などにはエルロンがなくラダーだけの機もあるからちゃんと曲がれる)、乗客のケツがずれるのが不快なので、エルロンが発明された (うそである)。
閑話休題。風見効果は安定して風が吹き込んでいるとよくわかるのだろうが、FSではころころ風の向きや強さが変わるので(実機ではもっとそうだろう。FSでは変えない設定もできるけどさ)、実際はあっちゃ向いたりこっちゃ向いたり、ひっくり返されそうになったり(風下側にバンクする)逆にもぐりこみそうになったり(風上側にバンクする)、それを修正するためにペダルを踏んでいるので、わざわざ風見効果で風上側に向く分だけ残しておいて修正などしない。したがって無視できると書いたのである。
接地の瞬間
これも教科書的なはなしなので、前項に引き続き書く。
まず、降下中はクラブとバンクの併用が推奨される。らしいが、いろんな書物やwebにいろんなことが書いてあって良く分からない。もちろん一定曲率で旋回しているのといっしょだから、バンクだけとかクラブだけとかでは尻が滑ったりして不快だろうけど、ものの本によると『クラブだけでは乗客が不安(? 不快?)だから』という。前記遠心力とか求心力とかのはなしを除くと、乗客は横の窓からしか景色が見えないわけで、本来前方にあってみえないはずの滑走路が斜め前方から迫ってきたら、そりゃ不安になるだろうさ ((笑) 違うのか?)。だけど日系のエアラインの着陸前のビデオサービスみたいに前方がみえていると、滑走路がぐんぐん前方からせまってくるのに地面が斜めになっている、というのも不安だぞ。
着陸前は尻がとか不安がとかいってられないので、脚を破損しないように気をつける。まずクラブのまま着陸すると、接地後の進行方向が前方でないため後輪を痛める (747だとかは車輪が横向くからOKらしい) ので、進行方向を機種に合わせるため、風下側のペダルをぐいっと踏んで滑走路に平行にし、そのままだと流されるので次いで風上側にバンクさせるらしい。ちなみにLearjet 45の後輪は曲がらないはずなのだが、FSXでは風がないときでも滑走路アラインの誤差を修正するためにえいやっとかクラブ着陸しても、一度もバーストしたことがないので (斜めにつるつる滑っていって気持ち悪いことはあるが)、実はあまりクラブを戻すというのは(後述のような危険性もあるので)必要ないのかな、とも思う。
こう書くと簡単そうだが、これを引き起こしとかパワー絞りと同時に行なうと死にそうなので、私は滑走路中心線よりやや風上側に寄っておいてからクラブを戻し (流されるのは織り込み済み)、引き起こし・パワー絞りと同時に風上バンクをやや取るようにしている。
それから横風があまりに強くて風下ペダルを踏む (クラブを戻す) 操作が激しくなっちゃうと、それだけで風下側にバンクしてしまうので要注意だ。やや操縦桿を風上側に倒す。ペダルを踏むとそれだけで (操縦桿を倒さなくても)、航空機の静安定性でそっちにややバンクしてしまうのだ。ちょっとでも風下側にバンクすると、地面効果が弱まって(地面と羽根の間から風が入ってひっくり返されると思えばよい)、その風下バンクが拡大するので機がひっくり返ってしまう。冒頭のビデオはそれでちょっと危ない目にあっているし、香港赤蝋角で最初にひっくり返った中華航空も、こういった原因だろう。
後輪の接地は、風があるときは風上側からするのが理想であるとされる。つまり風下側から接地するのは前記の理由で論外だし、水平に接地したら気持ちよかろうと思うが、横風があるということはそれだけで風下側にやや移動するベクトルが加えられているわけだから、車輪も傷めるだろうし滑走路中心線からどんどん風下に寄っていってしまう。したがって、羽根を擦らない程度に風上側後輪→風下側後輪→前輪、の順で着陸するのが理想的なわけだ。
FSで横風はどうみえるか
これらのことから、あなたが正しく滑走路にアラインしているときに突然風が吹いてきたら……ということはあまりないので (※ 実機では高度が変わると風向きが変わるし、FSでも『気象の変化 = 頻繁』にチェックしておくところころ風向風速が変わるので、ここの計算をベースに適応してね)、風の影響など無視しつつ一発で滑走路延長上に正しい向きにアラインしたとか、何度か修正してやっと滑走路延長上に正しい向きにアラインしたとか仮定して、その後の挙動を考察してみよう。
もし風見効果が大きければ、わずかに(徐々に)風上に機首が向いて、全体が風下側に流されるから、例えば上記滑走路にアラインした状態では、滑走路のずーっと向こう側に定点があって滑走路がぐりんと横を向くように感じられるはずである。つまり右から風が吹いてきた場合、滑走路の向こう側を中心に、滑走路が反時計回りに回るようにみえるわけである。ところが実際は、風下側に徐々にシフトしていくのがわかるだけである。繰り返すが突風などの対策をしているうちに、風見効果というのは自然に修正してしまう。
さらに初心者はどうするか。滑走路方位を向いているはずなのに、いつの間にやら左に平行移動していることになるので、また右旋回→左旋回を行なってアラインしなおすことになるわけである。またアラインしたらまた流され……を繰り返しているうちにゴーアラウンド決定。
だから慣れてくると、滑走路が画面内で段々右に動いてきたら、とにかく着地点が不動点になるように右ラダー踏むなり右バンク取るなりをすればよい(もちろん降下角調整・速度調整も忘れずに)。
不動点の話は戦闘機乗りならよく知っているはずだが(ここの読者にはいねーよ(笑))、要するにコックピット上の一点に張り付いたままぐんぐん大きくなる物体とはそのうち衝突する(相手・自分の向き・速度がどうであっても)という法則である。したがって逆に、着陸目標が画面上で動かないようにしておけば、降下しつつでもラダー踏んで横向いていてもバンクして旋回していても風に流されていても(いずれも率が同じである限り)、とにかくいずれ着陸できるということになる。
ただし、滑走路延長上にきちんとアラインした上で横向いちゃった場合、つまり流された分を右に戻してさらにこれから流されないように右にクラブしている状態では、滑走路端の不動点は画面中央より左にあるはずである。不動点が滑走路端だが中央または右にある状態では、左から滑走路端に斜めに突っ込んでいくだけなので(接地後右に滑走してしまう)、機の挙動はよく考えよう。
もし滑走路の延長上に乗ったまま横を向いているが滑走路の延長線上をきちんと降下している状態ならば、滑走路の延長線がこちらに延びていることでも判断できる。つまりこれがクラブ着陸(バンク併用でもいいけど)できちんとアラインしている状態である。
冒頭で『私は意識したことはない』と書いたけど、単なる『不動点の見え方』で着陸していたからちゃんと横風でも着陸できていたわけであるし、ある日突然自分の着陸をプレイバックしてみたらきちんとクラブしていたわけである。鳥は理屈を知らなくてもきちんと横風着陸ができる。FSも『機がどういう動作をするか』の理屈ではなく、どういう見え方をしていればOKか知っていればよいのだと思う。
横風成分のなぞ
とはいえ、無線をきいていると「ウィンドチェック」「350@8」「ぷちぷち」←無線を二回オンオフする音 (訳:「もしお時間があれば風向・風速などお教えいただけないでしょうか」「風向は磁方位350度の方向から8ノットですお気をつけて」「いやおそれいります、ありがとうございました」) などという無愛想なやり取りが気になる。さすがプロのパイロットは
- 横風がどのくらいか知って
- 横風・追い風成分を瞬時に計算し
- 横風・追い風成分が規定を超えている? yes→ゴーアラウンドかダイバート
- 追い風成分を考慮して降下角をおさえて
- 横風成分の分だけその機首・速度に応じた量だけ風上に振る
という制御を瞬時に2.3ミリ秒で行なっているのであるぅっ!!? いまの動きをスローモーションで見てみよう!!? と思わせる (ほんとにやっているんでしょうか(笑))。
確かにそんなことが出来たら便利そうである。鳥はsin・cosなど分からなくても着地できるが、我々は鳥より優れた頭脳を武器として安全に着陸できるのだ (言ってることがさっきと)。ちょっと試みに計算してみよう。
簡単な算数で分かることであるが、進行方向を0度として、風がd度からiノットで吹いている場合
- 横風成分y = i sin(d)
- 向かい風成分x = i cos(d) (正なら向かい風、負なら追い風)
ということになる。
ちなみに上式はようするに、sinだのcosだのの項がiノットの何割になるかを決定しているだけなので、sinとかcosの角度ごとの値が分かればよい。右辺がノットなら左辺もノットだし、別に秒速何メートルでも時速何キロでも構わない。
だがなかなかsinだcosだといっても、数表を暗記している奴はいない。30度のsinが1/2 (= 0.5)であって、45度なら √2/2 (≒0.7) くらいは、高校時代図形問題が得意だったひとなら直感で分かると思うが、それ以外は直感的に分からない。
- sin(0°) = 0
- sin(10°) ≒ 0.17
- sin(20°) ≒ 0.34
- sin(30°) = 0.5
- sin(40°) ≒ 0.64
- sin(50°) ≒ 0.77
- sin(60°) ≒ 0.86
- sin(70°) ≒ 0.94
- sin(80°) ≒ 0.98
- sin(90°) = 1
サインカーブを思い浮かべてもらえば分かるが、0度付近では傾きが最も大きく直線に近い。傾きは1に近似できる (ただしradianですから10度あたりπ×(10/180)≒1/6)。したがって、30度までは10度につき1/6ずつ横風が増えると思えば覚えやすい。45度では上にも書いたように約7割。90度付近はなだらかで10度20度でほとんど違いがないため、60度以上ではほとんど横風そのものと思って1割も違わない。間の角度は適当にうめる。なおコサイン成分は上の表の0度と90度を逆にしたものだから、30度以下(150度以上)の風はほとんど向かい風(追い風)として効くし、45度で(135度)で風速の7割を引き(増し)、60度～120度は風速の3/6、2/6、1/6、……ずつ着陸速度から引き算または足し算する。
- 例: 34に着陸しようとしてwind 120@11→斜め後ろ40度からだから追い風8ノット、右から横風8ノットくらいだなあ
FSではshift + Zを2回押して、右上に赤い字でその瞬間瞬間の風向・風速を表示させておける。角度の引き算が苦手なら、コースポインタ上で読めばよい。なお風向か進行方向かどっちか大きなほうから小さなほうを引いて、あとは頭の中のコースポインタで辻褄を合わせる計算方法ができると、ホールディングのエントリとかを計算するときも便利だ。
実はヨー量も同じ要領で求めることが出来る(座布団一枚)。
- 上の例 (続き): いま着陸速度が130ktだから、10度ヨーすれば1/6の20ktちょっと、右に8ktの成分にするには機首を風上に4度くらいヨーすればよー (もういいって)。
だけどどのくらいペダル踏めば4度くらいヨーなのか分からんし (画面 = コックピットに角度目盛りでも振っとけばよいが)、これってあまり実用的ではないでしょう。したがって、右から吹いていて8ノットくらい、ということだけ分かっていれば、試行錯誤でクラブするよりかは備えになると思うのである。備えあればうれしいな。
ここは私の認識が甘かった。滑走路方位に対してどれだけ鼻先を振っているかというのは、方位計をみればわかる。
APは暴風に弱いのか
よくものの本で、『オートパイロットは正確だ。ただし気象条件が良いときは。気象条件が悪いときはパイロットが手動で操縦する方がうまい』なる記述がある。
本当だろうか。
気象条件がよいときにオートパイロットをオンにすると、ローカライザといえどグライドスロープといえど、人間にはできない正確さでコントロールしてくれる。人間は経験から来る先読みはできるが(いっておくが非定常現象の先読みのことである。制御遅れに対する先読み = 微分制御は当然APのアルゴリズムに組み込まれている)、反射神経では機械にはかなわない。
というときに試してみられるのがFSの便利なところである。結果は冒頭のビデオの通り、といっても(ビデオの開始前の部分は)延々ローカライザ・グライドスロープに乗っているだけなので、ほとんどAPを切るところからスタートしているが。もっともこれは小型機だから、旅客機などでも当てはまるかどうかわからない。以下同じ。
よくあるFS伝説に『ILSから大きく外れたらAPは役に立たない。だから突風が吹いてくるとAPが切れる』というのがあるが、これはない。おそらく間違ってAP切るキーでも押しちゃったんでしょう(笑)。上にも書いたように、APの反射神経は人間業と思えないし(人間業じゃないってば)微分制御もしているのでそれほど外れない。グライドスロープやローカライザはそんなに狭い『道』ではない。『マップ』やGPSウィンドウで伸びている緑色の線が細長いからって、その範囲にしか電波が出ていないわけでもない (もっとも私が台風の中手動操縦したってこの範囲から外れませんがな)。
ただし何回も台風の中ILS着陸してみると、実機ではAP任せでは着陸しないだろう、というのにはいくつか心当たりがある。
まず、APの制御が非人間的でせわしないこと(笑)。これとて積分制御・微分制御の量を加減してやればどうにかなるんじゃないかと思うが(なおかつFSが実機と似たAPかどうかもわからないが)、とにかく乗客が後ろでゲロ吐きまくろうが脳みそがシェイクになろうが、構わず正確にローカライザに乗せようとする。人間ならまだ余裕があれば、いったん流されておいて大きく戻す、とかいう加減もするはずである。
それからAPをずっと入れっぱなしだとおそらく、着陸寸前に翼をこするであろうこと。APの左右制御は基本的にロール(とそれに応じたいわゆるオートラダー)だと思う。強風・突風のときは激しくロール制御するのだが、地面までの高さとロール量を勘案しているわけではないと思う。100ftも切ってぐわんぐわんバンク振られると、翼が擦りそうにみえて、お前、もういい!! と叫んでAPを切りたくなる。っていうか切る。オートランドできる空港・機種であってもこういった理由でどこかでAPを切らなければならないわけだから、突風で変化が激しい中人間がAPから操縦を引き継いで慣れ安定させるためには、ふだんより早め(500ftより上)でAPを切る必要すらあると思う。
APで横風を学習～無意識の横風対処
なにやら分からんタイトルだが。
まず、上記で計算で求めましょうとしたペダルの踏み込み量というのは、実はILSを併用した着陸なら計算しないでも分かる。APで横風に逆らって飛んでいるときというのは、バンク(ロール)を風上側にとっている。したがってこの状態では人口水平儀は傾いているはずだ。これを水平にすべく風上側のペダルを踏み込むと、それがそのときの適切なペダル踏み込み量である。ペダル踏み込みで鼻先を振ってローカライザーに乗っているときは、APはバンクで修正する必要はないので、水平に戻るというわけだ (安定するのには時間が掛かる。慎重に)。
これをやってみて、はっと気が付いたことがある。横風着陸なんて意識しないで着陸していたときに、後からプレイバックで観て風上に鼻を振っているなあ、というのは、この動作を無意識に行なっていたのである。つまり
- 滑走路延長に合わせている
- 風が吹いてきて風上から流される
- 最初は滑走路中心線だけを合わせるべく、風上にロール→逆 の動作で滑走路延長に合わせなおす
- また風が吹いてくる (2.～繰り返す・略)
- そのうち面倒になって、風上側にロールしっぱなし状態になる。人間AP状態で風上にバンクしている (機械のAPと違うのは、このときすでにややペダルを踏み込んでいる)。
- 水平線 (あるいは水平儀) が水平でないので不安になってペダルの踏み込み量を増やす
- 風上に流れていくのでロールを戻す
ということだ。
つまり、このページのまとめに入っちゃうが
- 滑走路中心線の延長をキープできる操作が正確ならば、弱い横風程度なら無意識にクラブ着陸できてしまう
- ただし風が変わることがあるから、計算で瞬間に(フィードバックがなくても)適切なクラブ量を決定できるコツを知っておくに越したことはない
と偉そうに書いているが、今日も私滑走路を斜めに使って横風着陸しちゃいました(涙)。
