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日本バーチャルリアリティ学会誌第 16 巻 2 号 2011 年 6 月

教育訓練シミュレータ

特集 ■ 教育訓練シミュレータ

ゲストエディタ巻頭言

航空機開発に必須なフライトシミュレータ
片柳亮二

金沢工業大学

KATAYANAGI Ryoji

私は約 30 年間，メーカにおいて航空機の設計作業に従事してきた．開発に約 10 年かかるといわれる航空機かせないものとなっている．の開発に，幸いにも三つの開発プロジェクトに参画するされた頃で，アナコン（アナログコンピュータ）とデジことができた．今回日本ＶＲ学会からシミュレータに関タル計算機を組み合わせて使うものであった．今で言うして何か記事を書くように依頼されたので，私の経験をと，車のハイブリッド方式みたいなものである．積分な少し述べてみたいと思う．

どの速い演算を必要とする部分はアナコンで行い，複雑

私が会社に入社した頃は，ハイブリッド計算機が導入

航空機開発プロジェクトにおいて，私は “ 飛行制御班 ”な計算はデジタル計算機で行うものである．問題となったのは，デジタル計算機の演算遅れと I/O の時間遅れでで仕事をしてきた．飛行制御システムとは航空機を安定ある．デジタル計算機のサンプルレートは少なくとも40Hz（25msec 以下）を目標としたが，なかなか達成すに飛行させるためのシステムである．外乱に対して十分な安定性を有し，パイロットが操縦し易い特性を確保す発のやり方が大きく変化している時代であった．
それは，ることはできなかった．
フライ • バイ • ワイヤ機のシミュレータでは，航空機アポロ宇宙船のディジタルコンピュータを航空機の飛行の運動模擬，操縦装置模擬，制御則演算など 50 次元く制御に応用しようとするという流れである．それ以来，らいの微分方程式をリアルタイムで計算する必要があ

各国でコンピュータ制御による航空機が開発されるようる．模擬が難しいのは機体に働く空気力の部分である．になった．コンピュータ制御による電気的操縦装置は，
フライ • バイ • ワイヤ（電線を通して飛行制御するとい風洞試験で得られた空気力のデータをテーブルで記憶しう意味）と呼ばれている．
フライ • バイ • ワイヤ機では，機体の固有の安定を弱ら空気力を求め，機体の運動方程式に代入する必要があ

めて制御により安定を確保し，運動能力を格段に向上さイムに実行する必要があり，効率的に実行するために補せることが可能である．その半面，制御に頼ったシステ

間する変数を何種類かに分けて異なるサンプリング間隔ムであることから，パイロットの想定外の操縦が入るとで補間を実行する．この空気力の推定の精度が，フライ極端に飛行特性が悪化し，開発途上で墜落する機体も出現した．フライ • バイ • ワイヤ機は，フィードバック制トシミュレータの模擬度と演算時間に最も影響するので御を積極的に用いて高性能化していることから，これに次に重要な要素は，ビジュアル視界である．リアルタ

パイロットが操縦することによる一種のフィードバックイムに動く視界を，あたかも実際に飛行しているように制御が加わり，それまで最適であったシステム特性を悪再現する必要がある．視界の模擬度の良し悪しが，パイ化させてしまうわけである．

ロットの飛行状態における操縦特性評価の精度に直結するのが仕事である．私が会社に入った頃，丁度航空機開ておき，それをシミュレーション時にデータ補間しながる．種々の条件によって変化する多変数補間をリアルタ工夫のしどころである．

このような背景から，パイロットの操縦による飛行る．視界を出来る限り広くすることが重要である．どん

特性の善し悪しを初飛行前にしっかりと確認しておく

なに鮮明な視界でも，小さなテレビのように小さな視界必要がある．開発時に用いる設計基準により，初飛行

では，パイロットに臨場感を与えることはできない．

までにパイロット操縦によるリアルタイムシミュレー

私が最初に参画した開発プロジェクト（日本で最初ションを実施することが義務づけられており，フライトシミュレータは，フライ • バイ • ワイヤ機の開発に欠のフライ • バイ • ワイヤ機）では，飛行制御則設計を担当したが，社内飛行試験で機体があわや墜落，という

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特集

教育訓練シミュレータ

JVRSJ Vol.16 No.2 June, 2011

大問題が発生した．当時はまだコンピュータ制御の航7
79●「船橋シミュレータ（水先教育）」

空機は開発途上であり，技術的にも手探り状態での開海事に関する教育訓練シミュレータの内，代表的な操発であった．結局，原因はパイロットが大操舵すると船シミュレータについて取りあげる．操船シミュレータ

急に特性が悪化するような制御則になっていたことでは船橋に搭載された航海機器等の機能も有しており，こあった．もちろん地上のフライトシミュレータで，パこでは船橋シミュレータと題している．シミュレータをイロット操縦特性を徹底的に行い，パイロットからは用いた水先人（パイロット）養成教育の内容，現場実習大丈夫との評価をもらっていた．しかし，その評価装とシミュレータ演習との違いなど，海事分野としてホッ置であるフライトシミュレータが十分ではなかったの

トな話題の解説である．

である．その最も大きな要素はビジュアル視界が小さ●「管制シミュレータ」（取材記事）

く，ほとんど臨場感のない状態での評価となっていた．

空の安全を司る航空管制官の訓練シミュレータに関す

実際の飛行とは緊張度が大きく異なり，パイロット操る話題である．東京空港事務所にはレーダ管制と飛行場舵もハイゲイン状態になっていないため，問題点が浮管制のシミュレータが設置されている．1971 年の全日

き彫りにならなかったわけである．

空雫石衝突事故に関連して，当時の米国連邦航空局からそのような経験から，その後の開発用のフライトシミュレータは大きく進歩した．視界もドーム型で 360°管制システムの不備が指摘されたため，それ以降シミュの臨場感あふれる装置が導入された．これで問題は解決

航空管制業務は，ミス，見落としが命取りになる非常にしたかに見えたが，実はそうではなかった．その後の諸シビアかつリスキーな仕事である．訓練シミュレータの外国の開発機が，やはりパイロット操縦特性の問題で墜概略と訓練の様子についての解説である．

落した．これは結局，空中での操縦特性は，いくら地上●「フライトシミュレータ」（取材記事）

レータを用いた訓練が本格的に行われるようになった．のフライトシミュレータ評価装置を充実しても，空中で現在の航空機操縦訓練において，フライトシミュレーのパイロット操縦に係わる問題は再現できないという現実である．それでは，フライトシミュレータは不要ではタは必要不可欠なものとなっている．ANA の訓練セン
ターには，現在 14 台のシミュレータが設置されている．

ないのか，という疑問が生じるがそうではない．フライ

24 時間シフトで 70 名の体制でシミュレータの整備が行トシミュレータの模擬度が向上したことにより，多くのわれており，実際の航空機さながらの体制で運用されて問題点が事前に評価されて空中でのリスク回避に役立っいる．ANA 訓練センターのシミュレータの概略と訓練ている．ただ，地上の評価には限界がある，ということの様子についての解説である．

を十分認識して使うことが重要だと思っている．
今，当時の航空機開発チームでフライトシミュレータ●「運転士訓練シミュレータ」（取材記事）
JR 東日本の 12 の各支社には総合訓練センターが設けの仕事をやってきたことを思い出すと，非常に重要な仕られている．ここでは，ヒューマンエラーの防止を最も事であったと感じている．小牧市の住宅密集地で，初飛行を見届けた経験が 2 度あるが，仕事とはいえ，よくそ重視しており，そのため訓練を受けているのはある程度んな大変な仕事をやってきたな，とつくづく思う．なには，運転技術向上のためではなく，普段起こりえない状

せフライトシミュレータの結果で，初飛行は大丈夫です，況の対応を訓練させるものである．トラブル発生時に適と報告して初飛行に望んだわけですから．

切な行動ができるように，身体で覚えさせることを基本

経験を積んだ乗務員や運転士である．シミュレータ訓練

さて，今回の特集は「教育訓練シミュレータ」である．にしている．東京・大宮総合訓練センターのシミュレー

実践で使われている教育訓練シミュレータをシミュレー

タの概略と訓練の様子についての解説である．

タを作る側でなく利用する側の視点から紹介する企画である．以下簡単に紹介する．

【略歴】●「ごみ焼却運転訓練シミュレータ」

片柳亮二（KATAYANAGI Ryoji）

ごみ焼却プラントは通常停止することなく連続運転されている．機器の故障などの異常事態が発生した場合

金沢工業大学 工学部航空システム工学科 教授
1946 年群馬県生まれ .1970 年早稲田大学理工学部機械工には，迅速かつ適切な操作が要求されるが，実プラント学科卒業．1972 年東京大学大学院工学系研究科修士課を用いた運転員の慣熟訓練の機会が少ないのが現状であ程（航空工学）修了．同年，三菱重工業（株）名古屋航る．この課題を解決する方法として運転訓練シミュレー

空機製作所に入社．T-2CCV 機，QF-104 無人機，F-2 機タが開発・導入されてきた．このシミュレータと，これに導入されてきた VR（バーチャルリアリティ）技術に等の飛行制御系開発に従事．同社プロジェクト主幹を経て 2003 年金沢工業大学教授，現在に至る．博士（工学）．

ついての解説である．

( 現在，工学部航空システム工学科学科長 )7