３ｍ
・ 上 向 き 推 力 の 調 節 に よ る 離 着 陸 ジ ャ ン プ 飛 行 を 実 施。
8月 7日（土）
最高到達高度 ８ｍ
・浮力制御シス テ ム の 機 能 を 確認。
・ 関 連 す る 操 作 の 慣 熟 ・ 評 価を実施。
定点滞空試験
（Ｐ３−３）
高高度 到達試験
（Ｐ３−２）
中高度 到達試験
（Ｐ３−１）
飛行特性ﾃﾞｰﾀ 取得試験
（Ｐ２−４）
基本特性試験
（Ｐ２−３）
場周飛行試験
（Ｐ２−２）
離着陸試験
（Ｐ２−１）
地上取扱い 総合試験
10 2. 研究開発の経緯と進捗
2.1 平成10年度
航空宇宙技術研究所（NAL、当時）が実施した実用機のフィージビリティスタディの結果を踏まえ、全く 新しい飛行システムである成層圏プラットフォーム飛行船システムの運用イメージを検討し、その運用に 必要な追跡管制システムの概念検討を行った。さらに、既存技術の調査を行い、最適な追跡管制システ ムを実現する上で必要な技術課題の洗い出しとその対策を検討した。
概念検討の結果として、風観測・予測システム及び飛行・運用シミュレータ等について、開発の必要性 が示され、その後の研究開発の方向性を明確に示すことができた。
2.2 平成11年度
平成10年度の概念検討をさらに深めるとともに、それぞれの技術課題に対する対策について具体的な 検討を行った。
また、平成11年10月のミレニアム・プロジェクト選定、その後の成層圏滞空試験機及び定点滞空試験機 の開発計画設定を受け、これらの試験機の運用概念、追跡管制システムの検討を実施した。
追跡管制システム技術に関しては、その基本的な構成、機能、性能について検討を行った結果、当時 の技術レベルとして、
① 成層圏滞空型の無人飛翔体の追跡管制技術が存在しない
② 一部は人工衛星等の管制システム技術の利活用の可能性がある ことが示された。
風観測・予測技術に関しては、当時の技術レベルとして、
① GPVデータと観測データを取り込み、実況と予測を組み合わせて、飛行船の運用に必要な 情報を提供するシステムは存在しない
② 飛行船の運用に必要な格子点間隔、出力時間間隔で、かつ成層圏下部までの風予測が 可能な局地用風予測モデルは存在しない
ことが示された。
これを受けて、大気観測に関する有識者からの情報収集を実施しつつ、システム要求、システム構成 等の検討を行うとともに、予測の精度を評価するために基本予測モデルの試作を行った。
飛行・運用シミュレーション技術に関しては、当時の技術レベルとして、
① 成層圏滞空型の無人飛翔体の飛行・運用シミュレータは存在しない
② 航空機やロケットの分野に大気中を飛行する運動シミュレーションの技術があり、これを基 礎として、浮力制御、太陽熱によるガスの状態変化、その他飛行船の固有特性に関わるシミ ュレーション技術を開拓することによって実現は可能である
ことが示された。
これを受けて、TAO（当時）／NAL（当時）間での担当者レベルの研究会での議論を深め、その結果を
11
踏まえて、飛行・運用シミュレータのシステム要求、システム構成等の検討を行うとともに、シミュレータの 核となる経路予測モデルの試作を行った。
これらの検討及びモデル試作等の結果により、次年度における追跡管制システム基本設計作業のベー スラインを設定することができ、また、局地気象予測モデル及び飛行経路予測シミュレーションプログラム の試作に着手する準備が整った。
2.3 平成12年度 (1) システム技術
平成11年度の成果及び飛行船システム本体の設計の進捗を踏まえて、飛行船システム本体並び にミッションの運用要求、システム要求を満足するシステムの検討を行い、基本設計を完了した。
なお、飛行船システム本体（定点滞空試験機）は、平成13年度に基本設計を行う計画であったた め、飛行船システム本体の設計に依存しない部分の開発を優先して行い、本体の設計に依存する 部分については、NAL（当時）との連携を密にして、追跡管制システムの開発に反映していくこととし た。
(2) 要素技術
(a) 風観測・予測技術
風観測・予測に対する要求並びにその設備の機能・構成等を検討するとともに、局地気象予測モ デルを試作し、予測シミュレーション並びに精度評価を実施した。
気象庁からの成層圏を含むデータ配信が、平成 12 年 10 月より始まったところであったため、精度 評価のためのデータは少なかったが、ゾンデデータとの比較により、妥当な結果が得られた。
(b) 飛行・運用シミュレーション技術
飛行・運用シミュレータに対する要求並びに構成等の検討を行うとともに、飛行・運用シミュレータ の核となる、地上から成層圏までの空域を飛行する飛行船の飛行経路予測シミュレーションプログ ラムを試作し、シミュレーションを試行して模擬精度の評価及び改良方法の検討を実施した。
(3) 研究発表及び特許等
日本航空宇宙学会、日本気象学会を中心に、12件の研究発表を行った。考案２件について、特 許としての申請を準備した。
上記の成果により、次年度の追跡管制システムの詳細設計に必要な要求事項が、飛行船本体の設計 に依存する部分を除いて設定され、各種装置の製作に着手できることとなった。
2.4 平成13年度 (1) システム技術
平成12年度のITACS基本設計の成果を踏まえ、飛行船システム本体との連携のもと詳細設計を行う とともに、TTRACの製作に着手した。
12 a. 追跡管制設備(TTRAC)
TTRAC の詳細設計を概ね終了し、ハードウェア、ソフトウェアの製作に着手した。
運用管制装置の主要な構成品（追跡管制サーバ、進行管理サーバ、運用者端末、ネットワーク機 器）並びに地上テレメトリコマンド装置のうち、空中線、空中線駆動装置及び大電力増幅装置の製作 を終了した。
b. 追跡管制システム(ITACS)
TTRAC の運用管制装置と MEWS、FLOPS の各設備間のデータインタフェースの一部を確立した。
c. 運用方法の検討
運用の実施判断（打上げ GO／NONO 判断等）に必要な情報（気象予測、飛行経路予測等の詳細 情報）とその判断基準を検討した。
また、運用体制を検討し、全ての運用期間に亘り、各運用者が行う作業項目・内容を定義し、各運 用者が追跡管制機器・装置で処理する情報を明確にした。
(2) 要素技術
(a) 風観測・予測技術
平成 14 年度の実験場での観測開始に向け、MEWS を構成する気象ドップラーレーダ、VHF レーダ、
ドップラーソーダ、地上風向風速計の製作・調達を行った。
平成 11 年度に試作した局地気象予測モデルは、飛行試験に向けて気象予測装置を新規製作し、
並列計算による高速化を行った。
さらに、平成 13 年度初めに実験場が決定したことを受け、現地における気象データの委託観測を 開始した。日立実験場における観測データを評価した結果、放船時の安全確保のためには、下層の 風観測が重要であることが判明したため、平成 14 年度より日立実験場において、ドップラーソーダと 地上気象観測機器による風観測を開始し、事前データの蓄積と解析を進めることとした。
「気象環境検討委員会」においては、風観測・予測技術に関する検討結果の審査を依頼するととも に、高度な専門分野に関しては予測方式の検討をしていただき、風観測・予測システムの設計の妥 当性確認、アルゴリズム修正等に反映した。
(b) 飛行・運用シミュレーション技術
フィージビリティスタディによる実用機及び予備設計による定点滞空試験機を対象として飛行経路 の予測シミュレーションを行い、内部ガスの温度変化を緩和するための吸排気の方法、成層圏にお ける風の大気重力波変動に対する定点滞空特性、浮力のみによる上昇、浮力のほか空力的な揚力 を伴う上昇、大気中に存在する温度逆転層の通過等種々の飛行方法の検討を実施した。
また、MEWS によって予測された空間に分布する風を取り込んだシミュレーションが実行可能であ ることも確認した。
飛行船システムの予備設計成果を反映して、実時間処理飛行シミュレータ装置等の設計・製作を 実施した。飛行試験を安全、確実に遂行するために、在来飛行船で確立された既存の飛行方法、飛 行制御方式からステップアップして最終目標の自律制御飛行方式に移行する試験の進め方が飛行 船システム側から示されたことを受けて、手動遠隔操縦機能の強化として、操縦用視界画像の精細 化等の検討を行い、遠隔操縦装置を製作した。
13 (3) 研究発表及び特許等
日本航空宇宙学会、日本気象学会を中心に、12件の研究発表を行った。考案２件のうち、１件を 特許として出願し、もう１件の申請を準備した。
これらの成果により、次年度以降の大樹実験場での気象観測と高速気象予測計算の準備が整い、FL OPSのシミュレーションプログラムの根幹が完成した。またITACSとしてのシステムインテグレーションも進 展した。
2.5 平成14年度 (1) システム技術
平成13年度までのITACS詳細設計の成果、更に飛行船システム本体との連携のもと調整・確定した システム要求を反映して設計見直しを行い、TTRACの製作を進めた。
a. 追跡管制設備(TTRAC)
前年度から継続して TTRAC のハードウェア、ソフトウェアの製作を行った。運用管制装置は、追跡 管制サーバが完成し、平成 15 年度における飛行船の具体的かつ詳細な運用方法、運用手順等の 本格的な検討及び策定が可能になった。
地上テレメトリコマンド装置の主系については、ベースバンド部を除いて製作を完了し、搭載テレメ トリコマンド装置、従系のテレメトリコマンド装置、航法システム等の製作に着手した。
b. 追跡管制システム(ITACS)
テレメトリデータの配信を除き、飛行経路情報及び遠隔操縦コマンド等の送受信に関する TTRAC
／FLOPS 間インタフェースの確立をシステム機能試験によって検証した。
c. 運用方法の検討
定点滞空試験機の基本設計結果に基づいて、運用方法、運用体制等を検討し、NAL（当時）と共 同して SPF 関係機関技術連絡会 定点システム設計調整部会において、調整、基本案の作成を行 った。また、大樹実験場における ITACS の展開のほか、実験支援棟内での ITACS 及び人員の配置 についても検討を行った。
更に、定点滞空試験機の離着陸では、開発リスク低減のため適用することとなった手動遠隔操縦 について、NAL（当時）と共同して操縦者及びその場所、自動制御飛行への遷移の方法等の基本概 念を設定したほか、運用に関する種々の検討を開始した。
(2) 要素技術
a. 風観測・予測技術
MEWS の予測システム及び気象観測設備のうち、気象ドップラーレーダ、VHF レーダ、風向・風速 計及び気象予測装置を大樹実験場に設置し、無人の連続観測と気象予測計算を開始した。これら の観測・予測データは、回線により三鷹成層圏プラットフォームリサーチセンターにおいて取得可能と した。
また、大樹実験場において、夏季の試験に備えて測定機器による気象観測データの取得及び 7 月