空力データの適用範囲と補外方法

表 7 および表 8 に第 1 回落下試験および第 2 回落下試験の空力データの適用範囲と補外 方法を示す．空力データを飛行シミュレーションで使用するにあたりその適用範囲が定め られているが，飛行シミュレーション条件によっては適用範囲を逸脱する場合があるため，

補外方法についても併せて示している．

6.3 ヒンジモーメント

左右スタビレータとラダーのヒンジモーメント係数は次式の通り定義される．

𝐶𝐶 _{ℎ𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} = 𝐶𝐶 _ℎ𝑠𝑠 (𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 , 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 , −𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 , 𝛿𝛿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} ^′ ) + Δ𝐶𝐶 _ℎ𝑠𝑠 × 𝛿𝛿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} ^′ (61)

𝐶𝐶 _{ℎ𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑟𝑟} = 𝐶𝐶 _ℎ𝑠𝑠 (𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 , 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 , 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 , 𝛿𝛿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑟𝑟} ^′ ) + Δ𝐶𝐶 _ℎ𝑠𝑠 × 𝛿𝛿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑟𝑟} ^′ (62)

𝐶𝐶 _{ℎ𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟} = 𝐶𝐶 _ℎ𝑟𝑟 (𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 , 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 , 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 , 𝛿𝛿 _𝑟𝑟 ) + Δ𝐶𝐶 _ℎ𝑟𝑟 × 𝛿𝛿 _𝑟𝑟 (63)

式(61)から式(63)より，ヒンジモーメント係数は基本特性 𝐶𝐶 _ℎ𝑠𝑠 , 𝐶𝐶 _ℎ𝑟𝑟 と誤差 Δ𝐶𝐶 _ℎ𝑠𝑠 , Δ𝐶𝐶 _ℎ𝑟𝑟 で構成さ れ， 𝐶𝐶 _ℎ𝑠𝑠 は右スタビレータの値として定義されている．左スタビレータのヒンジモーメント 係数は機体の左右対称性から 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 の符号を反転させて計算する．ヒンジモーメント係数は第 1 回落下試験時と第 2 回落下試験時でノミナル特性データは同じであり，テーブル形式のデ ータとして与えられている．誤差データも第 1 回落下試験時と第 2 回落下試験時で同じで あり，表 6 にその値を示す．誤差の設定根拠は 6.1 節の操舵特性誤差と同様である．式 (61) から式 (63) より，各舵面のヒンジモーメントは次式で与えられる．

𝐻𝐻𝐻𝐻 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} = 1

2 𝜌𝜌 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝑉𝑉 _{𝑇𝑇𝐴𝐴𝐴𝐴} ^{𝑅𝑅 2} 𝐴𝐴 _𝑠𝑠 𝑐𝑐 _𝑠𝑠 𝐶𝐶 _{ℎ𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} + 𝑚𝑚 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠0} 𝑔𝑔 _𝐸𝐸 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝑁𝑁 _𝑧𝑧 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} (𝐿𝐿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} − 𝐿𝐿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝐿𝐿} ) (64)

𝐻𝐻𝐻𝐻 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑟𝑟} = 1

2 𝜌𝜌 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝑉𝑉 _{𝑇𝑇𝐴𝐴𝐴𝐴} ^{𝑅𝑅 2} 𝐴𝐴 _𝑠𝑠 𝑐𝑐 _𝑠𝑠 𝐶𝐶 _{ℎ𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑟𝑟} + 𝑚𝑚 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠0} 𝑔𝑔 _𝐸𝐸 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝑁𝑁 _𝑧𝑧 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} (𝐿𝐿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} − 𝐿𝐿 _{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝐿𝐿} ) (65)

𝐻𝐻𝐻𝐻 _{𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟} = 1

2 𝜌𝜌 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝑉𝑉 _{𝑇𝑇𝐴𝐴𝐴𝐴} ^{𝑅𝑅 2} 𝐴𝐴 _𝑟𝑟 𝑐𝑐 _𝑟𝑟 𝐶𝐶 _{ℎ𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟} (66)

式(64)および式(65)の第 2 項はスタビレータの舵面慣性力項である．

表 6 ヒンジモーメント係数誤差の 3 𝜎𝜎 値

第 1 回落下試験時 第 2 回落下試験時 単位

Δ𝐶𝐶 ℎ𝑠𝑠 8.21560E-04 8.21560E-04 1/deg

Δ𝐶𝐶 _ℎ𝑟𝑟 1.84661E-03 1.84661E-03 1/deg

6.4 空力データの適用範囲と補外方法

表 7 および表 8 に第 1 回落下試験および第 2 回落下試験の空力データの適用範囲と補外 方法を示す．空力データを飛行シミュレーションで使用するにあたりその適用範囲が定め られているが，飛行シミュレーション条件によっては適用範囲を逸脱する場合があるため，

補外方法についても併せて示している．

表 7 空力データの適用範囲と補外方法（第 1 回落下試験）

適用範囲 補外方法

𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0~1.8 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0.2 以下の領域は 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0.2 ， 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 1.6 以 上の領域は 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 1.6 のデータで端点保持．

𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ ~+15 ^∘

適用範囲下限以下の領域は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = −11 ^∘ まで線 形補外，それ以下は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = −11 ^∘ のデータを端点 保持．適用範囲上限以上の領域は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = 16 ^∘ まで 線形補外し，それ以上は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = 16 ^∘ のデータを端 点保持．

𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ ~+10 ^∘

𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −5 ^∘ 以下の領域は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ まで線形補 外し，それ以下は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ のデータを端点保 持． 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 5 ^∘ 以上の領域は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 10 ^∘ まで線形補 外し，それ以上は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 10 ^∘ のデータを端点保 持．

𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 = − 20 ^∘ ~+ 20 ^∘

各舵は適用範囲上下限までデータが定義され ており，舵面機構上適用範囲を超えて動作し ないので補外は行わない．

𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 = 0~80 kPa

𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 = 60 kPa 以上の領域は適用範囲上限まで 線形補外，それ以上は適用範囲上限のデータ を端点保持．

𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = − 44.13~+44.13 m/s ²

𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = −40 m/s ² 以下の領域は適用範囲下限ま

で線形補外，それ以下は適用範囲下限のデー

タを端点保持． 𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = 40 m/s ² 以上の領域は適

用範囲上限まで線形補外，それ以上は適用範

囲上限のデータを端点保持．

表 8 空力データの適用範囲と補外方法（第 2 回落下試験）

適用範囲 補外方法

𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0~1.7 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0.2 以下の領域は 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0.2 ， 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 1.8 以 上の領域は 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 1.8 のデータで端点保持．

𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ ~+15 ^∘

適用範囲下限以下の領域は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ のデー タを端点保持．適用範囲上限以上の領域は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = 15 ^∘ のデータを端点保持．

𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ ~+10 ^∘

𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −5 ^∘ 以下の領域は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ まで線形補 外し，それ以下は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ のデータを端点保 持． 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 5 ^∘ 以上の領域は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 10 ^∘ まで線形補 外し，それ以上は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 10 ^∘ のデータを端点保 持．

𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 = − 20 ^∘ ~+ 20 ^∘

𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 は適用範囲上下限までデータが定義され ており，舵面機構上適用範囲を超えて動作し ないので補外は行わない． 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ は 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ = − 10 ^∘ 以下 の領域は適用範囲下限まで線形補外， 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ = 10 ^∘ 以上の領域は適用範囲上限まで線形補外

𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 = 0~80 kPa

𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 = 60 kPa 以上の領域は適用範囲上限まで 線形補外，それ以上は適用範囲上限のデータ を端点保持．

𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = − 44.13~+44.13 m/s ²

𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = −40 m/s ² 以下の領域は適用範囲下限ま

で線形補外，それ以下は適用範囲下限のデー

タを端点保持． 𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = 40 m/s ² 以上の領域は適

用範囲上限まで線形補外，それ以上は適用範

囲上限のデータを端点保持．

表 8 空力データの適用範囲と補外方法（第 2 回落下試験）

適用範囲 補外方法

𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0~1.7 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0.2 以下の領域は 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 0.2 ， 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 1.8 以 上の領域は 𝐻𝐻 ^𝑅𝑅 = 1.8 のデータで端点保持．

𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ ~+15 ^∘

適用範囲下限以下の領域は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ のデー タを端点保持．適用範囲上限以上の領域は 𝛼𝛼 ^𝑅𝑅 = 15 ^∘ のデータを端点保持．

𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ ~+10 ^∘

𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −5 ^∘ 以下の領域は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ まで線形補 外し，それ以下は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = −10 ^∘ のデータを端点保 持． 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 5 ^∘ 以上の領域は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 10 ^∘ まで線形補 外し，それ以上は 𝛽𝛽 ^𝑅𝑅 = 10 ^∘ のデータを端点保 持．

𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 = − 20 ^∘ ~+ 20 ^∘

𝛿𝛿 𝑥𝑥 ′ , 𝛿𝛿 𝑟𝑟 は適用範囲上下限までデータが定義され ており，舵面機構上適用範囲を超えて動作し ないので補外は行わない． 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ は 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ = − 10 ^∘ 以下 の領域は適用範囲下限まで線形補外， 𝛿𝛿 𝑛𝑛 ′ = 10 ^∘ 以上の領域は適用範囲上限まで線形補外

𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 = 0~80 kPa

𝑞𝑞� ^𝑅𝑅 = 60 kPa 以上の領域は適用範囲上限まで 線形補外，それ以上は適用範囲上限のデータ を端点保持．

𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} 𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = − 44.13~+44.13 m/s ²

𝐴𝐴 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} _𝑍𝑍 = −40 m/s ² 以下の領域は適用範囲下限ま

で線形補外，それ以下は適用範囲下限のデー

タを端点保持． 𝐴𝐴 _𝑍𝑍 ^{𝑠𝑠𝑠𝑠} = 40 m/s ² 以上の領域は適

用範囲上限まで線形補外，それ以上は適用範

囲上限のデータを端点保持．

ドキュメント内 低ソニックブーム設計概念実証フェーズ 2(D-SEND#2) 飛行シミュレーションモデル 川口純一郎 *1, 鈴木広一 *2, 二宮哲次郎 *1 *1, 冨田博史 Report on the Flight Simulation Model of Flight Demonstration of Low (ページ 48-51)