＊執筆途中だが公開ポリシーに則り公開。

コンポーネント

　2自由度運動モデルに続き、今回は飛行機運動シミュレーションモデルの3次元対応版を作成、完成した。
これで、機体の安定性・操縦性のような剛体運動方程式を解かねばならないものを除いたシミュレーションが可能となる。具体的には、下記例のような検討ができる。

• 重量・抗力が徐々に変化してゆくミッション全体での機体の総燃料消費量算出。（ただし、エンジン・燃料タンクモデルを組み合わせる必用有り）
• 任意の機体空力設計parameter・エンジンスペックを持つ機体の、旋回能力や上昇能力といった性能の予測。
• 推力変化に対する上昇率変化応答などの、剛体運動特性を除いた機体の特性予測。

　外観は2次元質点運動コンポーネントのものとほぼ同じ。機体の絵と表記されているベクトルが2次元的な描画から3次元的なものになっただけ。インターフェイポートは同一で、Expandable Connector経由で入力できる変数が１つ増えている（バンク角）だけだ。

シミュレーションモデル

　シミュレーションモデルの組み方も、2自由度の時とほぼ同じ。

シミュレーション実行

Input

　2自由度モデルの時と同一parameterの機体で滑空する．時系列変化させるinputは無く，下記の通り飛行状態を維持する．

1. エンジン推力：０ [N]
2. 迎角：２ [deg] でトリム
3. バンク角： 20 [deg]

Output

　そして以下がシミュレーション実行結果。

1. 鉛直面軌跡，水平面軌跡

　鉛直方向の運動は、2次元運動の時と同じようにフゴイドを伴う滑空。水平方向の運動は、円形の経路を描き続けている。どちらも意図通りの動きである。



飛行高度の時間変化



水平位置の軌跡


2. 3D飛行軌跡

　2次元plotだけを観ても面白くないので、3次元plotで飛行軌跡を確認してみる。シミュレーション結果をcsvに出力、一旦Excel上に保存して、scilabを使って描画。scilabはExcelの表データを直接コピー＆ペーストで手軽に取り込めるのが良い。




3. x位置，y位置（時間変化）






4. ピッチ角（時間変化）



5. 機速（時間変化）



6. 機械エネルギ変化の比較：水平旋回と滑空旋回