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[2412] 遣えが取れる 投稿者：短尾種 投稿日：2014/08/19(Tue) 21:09  

レシプロ機の比較等でよく見る余剰馬力との考え方の違いがなるほど分かりました。

F-104はむしろ攻撃機向きですね。それを純戦闘機にしていた国だからこそ
邪推してしまうのですが…

政治家から都合のよい（民衆向けの説明がしやすい）装備、
官僚向けに防衛省が説明して予算を取るのに都合のよい装備、
前線が本当に求めている装備、そのギャップの間で生まれた仕様を
企業が必死で作った結果なのでしょうか？研究者は真面目なんでしょうけど

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[2411] いろいろ 投稿者：アナーキャ 投稿日：2014/08/19(Tue) 19:59  

cosさん、前にも書きましたが、内容に関する質問は全て受けますよ。
cosさんの場合、ちゃんと話が通じますし（笑）。とりあえず、簡単な方から行きますか。

2つ目、おっしゃる通りですね。
日本語では仕事量と勘違いしてました。これは後で全て直しておきます。

3つ目　その通りですが、迎え角15度くらいまでなら
正比例のグラフで近似できちゃうよな、という事でああいう微妙な記述になってます。
知ってる人は知ってるし、知らん人にそこまで説明しても無駄だろう、という事なのです（笑）。

4つ目　これもその通りですが、好きでやってるわけではなく、
本文中で書いたように揚力ゼロの基本データしか手に入らなかったのです（笑）。

ただしデルタ翼の揚力計算は、それほど単純ではありません。、
ここら辺りはF-22への道でやってるので、そちらを見てください。
http://majo44.sakura.ne.jp/planes/F22/cen2/06.8.html

さて、最後にもっとも面倒な、1つ目の問題を。
やはりあの数式を見ると10人中14人が混乱しますねえ（笑）。

が、余剰馬力と比エネルギーは全く別物です。
一言で言うなら、原理的に余剰馬力でエネルギーの問題を考える事はできないのです。
ある意味、もっとも陥りやすい勘違いなので、ちょっと詳しく説明します。

基本的には単純な話でして、馬力は仕事量（P）ですから

●馬力＝仕事量（P）＝力（F）×速度（V）

の式で求められます。cosさんの言う余剰馬力は、

任意の高度と速度で水平飛行時に（この部分、重要です）
●エンジン出力馬力×推進効率−必要馬力＝余剰馬力

ここで求められる余剰馬力も力（F）×速度（V）ですから、
もし力（F）か速度（V）が0だと余剰馬力も0になります。

逆に、ここで力（F）が0でないと仮定すると、
それは機体に力がかかってる、加速度運動だ、という事を意味しますから、
これは加速中、上昇下降中、旋回中のどれかの途中だという事です。
すなわち、前提条件の“任意の高度と速度で水平飛行時”が成立しません。
（水平飛行では揚力と重力が、特定速度の飛行では抗力と推力が打ち消し合って力は0になってる）

つまり加速度運動を求めるのでない限り、余剰馬力は常に0なのです。
そして馬力＝運動量は極小時間dt の仕事量を求めるものですから、
これを求めると、加速度運動ではなく必ず速度が決まった運動になってしまいます。
そもそも仕事量を求める式が力（F）×速度（V）なのですから、どうしようもありません。

ここら辺り、最大出力2000馬力のエンジンでも、時速300�qの時は1000馬力しか使わないので、
残りは1000馬力は余剰馬力、と思っちゃうところですが、実際に飛んでる飛行機は、
必要な馬力量、1000馬力分だけを出して飛んでるわけです。
よって、その差、余剰分は存在せず、0になってしまうのです。
逆にそれ以上の馬力が出てたら（つまり余剰があったら）、
速度か高度が変わっちゃうのは、感覚的にも理解できると思います。

よって、常に0の余剰馬力を使って、力（F）の蓄積、
エネルギー（E）の問題を考える事はできません。

ついでにSpecific energy　は別にボイドが言い出したものではなく、
単純な熱力学の概念の一つで、質量1kgあたりのエネルギー（＝E/ｍ）を求めるものです。
比エネルギーという用語も念のため確認してみましたが、日本語になってますね。
まあ、普通の力学用語の一つです。

これは車のパワーウェイトレシオみたいなもので、NASAの連中が
宇宙船の性能を説明するのによく使う数字で、
単位はm/ssになりますから、質量1kgのあたりの加速度を見てる事になります。
よって慣性の力も重力も全て統一された数字（つまり一般相対性理論に対応した数字）
になるので、宇宙空間だととても便利となっています。

本来、エネルギー機動理論の基本的な考え方はこれなのです。
質量（ボイドは重量にしちゃってますが）1kgあたりのエネルギー量を求めて、その効率を考えよう、と。
なのでエネルギーの余剰量を求めよう、ではありません。
あくまで質量＆重量1kgあたりのエネルギー量と、その使用効率の問題なのです。
実際、グラフで重視されるのは、余剰量よりも効率がいい数字、Ps=0の線ですしね。

なので、この数字に余剰と言う言葉は付けようがないんです。
わかりにく部分なのですが、なので考え方を最初から追いかけてね、
という事でやたら計算式の解説が登場する、あのような記事になっております。

ただし実際には最終的に質量（m）ではなく重量（mg）で割り算した後から、
時間で微分してしまってる以上、もはや比エネルギーとは別物になってしまってるんで、
まあ、このあたりの混乱の原因はボイドにあるのですが…。

あえて日本語にするなら比エネルギー速度ですが、ボイドがSpecific energy　と
言ってるんだからまあそれでいいだろう、基本的な考えはそのとおりだし、
と言う事で、あの記事ではそのまんまにしてます。

最後に、ご紹介いただいた資料、面白いですね。
基本的には近似データ取り用のモデルの作り方でしょうか？
聞いた事もない用語が多いので、半分程度しか理解できませんが（笑）。

理想と現実 さん、導入後の維持管理費とは別に、
4倍のF-16が買える予算を我々の税金からキチンと確保できてるんですから、
そんなことはないと思いますよ（笑）。

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[2409] 蒸し返すようですが 投稿者：COS 投稿日：2014/08/19(Tue) 02:10  

話がまとまりかけている所で申し訳ないのですが気になる点がいくつか。
ケチばかりつけるようですが別に悪意はありません、空気を読む能力（笑）が極端に低いだけです、できればお許しください。

まず1つ目、余剰エネルギーという和訳について
おそらくこの翻訳の元は余剰馬力（余剰仕事率）という用語だと思います。
ある高度と速度で水平飛行するのに必要な馬力を必要馬力と言い
エンジン出力馬力×推進効率−必要馬力＝余剰馬力
となります。
単位は仕事率（HP,PS or W）であり余った仕事は速度又は位置のエネルギーとして瞬間毎に機体に貯められていきます。
もし速度を一定に保つ場合、余剰馬力によるエネルギーは位置エネルギーとして機体に蓄えられることとなります。
具体的には、余剰仕事率（W「ワット」）を機体の質量（Kg）と重力加速度(m/s^2)で割る事により上昇率（ｍ/ｓ）が出てきます。

以上をジェット機で計算するとSpecific energyと同一の計算式になります。

力学的な意味を考えるとSpecific energyは比余剰仕事率（Specific surplus power？）と書くべきなんでしょう。

2つ目、仕事量ではなく仕事率
一般的に単位時間当たりの仕事を仕事率と言います。
仕事量だと単なる仕事の合計の意味に取れてしまいます。

3つ目、抗力係数の増加量
揚力係数は迎角に比例することが知られていますが抗力係数はおおよそ迎角の２乗に比例します。（大した事では無いけど）

4つ目、やはり揚力も必要
空気抵抗だけで比較すると主翼がミニマムなF-104が最強戦闘機になりかねない。
発生揚力が大きければ迎角が少なくて済み抗力も低く抑えられる、発生揚力は主翼の平面形に依存するため亜音速においては後退角が緩いF/A-18が優位な可能性が高い。
この点に関して細かい空力係数を求めるのが酷なのは承知しているので強くは言えません。
参考程度に受け取ります。

そのうち自分でもEM理論の計算をしてみようかと思ってはいます。（何年先になるかはわかりませんが）

ちなみに空力係数の出所はこの前話題に出したDigital Datcomという航空機やミサイルの空力データ―集です。
参考資料：
http://wpage.unina.it/agodemar/DSV-DQV/DATCOM_Tutorial_I.pdf
http://wpage.unina.it/agodemar/DSV-DQV/Digital_Datcom_Users_Manual_1.2.pdf
センチュリーシリーズやMig21ぐらいならこのソフトで楽に模擬できるでしょう、F-15、F-16、F/A-18あとMig29やSu27の模擬は難しい。

データの出所がライトパターソンなのでアナーキャさんに信用いただけるかは自信がありませんが。
（空力屋の友人にも参考程度と言われた）

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[2408] 不安 投稿者：アナーキャ 投稿日：2014/08/19(Tue) 00:10  

短尾種さん、私の場合の最大の不安は、F-2の日本の防衛力への最大の貢献は、
航空自衛隊の皆さんの退職後の就職先の確保だった、とならない事を信じたい、ですね（笑）。

アメリカのセンチュリーシリーズはまさにこれで、F-35も同じ匂いがします。

軍事的技術と軍事的人材は軍事戦力のためにあるもので、その逆は誤りです。
が、1950〜60年代のアメリカは、間違いなくこの誤りにはまっていました。

もちろん、自衛体にとって再就職先の確保は仮想敵国の確保と同じくらい重要な問題ですし、
それはそれでしかたのない事だと思うのですが、限度はあるでしょうね。

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[2407] 邪推すれば 投稿者：短尾種 投稿日：2014/08/18(Mon) 05:35  

マルチロールの流れならF-16のままでいいんですけどね。
アナーキャさんが指摘した通りの理由で、それで完結していた
機体ですから。

インテークのRCS軽減処理ってF-16C-30でやってた処理（ブロッカー）
で危険な値からは下がるわけで、その上でのRAM採用は実際費用対効果は疑問です。

もちろん軍用ですから早期警戒機とリンク出来ない場合も想定しているでしょうが、
船の積めるFCSとやりあえば、「一応可能」ということかと思います。

心配なのは、そういう真面目な理由は副次的という可能性でして、
すなわち現用機にない、この計画でやらなきゃダメだ、ということを
分かりやすく予算決定サイドに説明するために本来的なコストパフォーマンスを
二の次にしたのではないかと。技術開発力の維持自体は賛成ですが

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[2406] 長くなってしいました… 投稿者：アナーキャ 投稿日：2014/08/18(Mon) 02:19  

思った以上に反響がありますね。久しぶりに賑やかな感じがします（笑）。

カネゴンさん、多用途巻、否、マルチロール化は確かに避けられない流れですし、
現状、その判断は間違ってないと思います。
ただ、コスト面も含め、よりよいバランスに仕上げられているか、という問題で、
どうも素人目には微妙に見えちゃったりもするのです。
もっともF-2の場合、F-16を土台にした結果、F-16のよい所を伸ばすのか、
それともあくまでF-16は土台であって日本のやりたい事をやったのか、
という部分で判断は分かれる、ってのもあるでしょう。

sskさん、基本的な考えは、実は理解できます。
むしろ、おそらくそういった理由だろうなあ、と思ってました（笑）。

大きめの増槽で距離を稼ぐほかないのは、空中給油が前提に出来なかった
航空自衛隊の宿命でしたから、とにかく搭載重量を増やしたかったでしょうし、
可能ならより多くの武装を積みたいというのは空軍組織の本能でしょう。
これは、理解できます。なのであまり深く考えてない、と書いたのは、もうちょっと別の理由だったりします

私の疑問は、なんでそんなに大量のミサイルを積みたいのかな？という事で、
この場合、主翼の拡大といっても技術的な話ではなく、戦術とコストの問題が気になってます。
同じコストで取れる戦術としては、一機あたりの多少の搭載量を上げるより、機体の数で勝負した方がいいのでは？
F-16はなにしろ安いんだし、という話なんですね。

まずF-2があれだけの改造で1ｔと言われる（ホントかなと思ってますが（笑））
重量増加で済んでるのは恐らく、新素材を投入して、主翼を作り直した結果でしょう。
より重い武装を運ぶために主翼を拡大し、さらに重量増を避ける。
これ自体はすばらしい発想なのですが、この主翼の拡大→軽量化の新開発が
機体コストが著しく跳ね上がる結果をも招いています。

ここで逆に考えて、そんな主翼面積拡大の大改造はあきらめ、
F-16を最低限の改造で済まし、同じ予算でも、より安い条件の機体を2〜3倍買うとどうなるか。
（例えばF-16の定価ならF-2の約4倍近い数が揃えられます…）

この場合、例え一機辺りの搭載武装量が少なくなっても、
F-16とF-2の搭載量に、倍ほどの差はないでしょうから、
機体の数が倍以上に増やせるなら、その差は簡単に埋まります。
同じ調達コストなら、主翼の拡大で搭載量を増やすより、数で勝負した方が、
運用できる対艦ミサイルの数はむしろ増えるはずです。

さらに、ほぼ同じような性能の機体なのですから、多数の機体の飽和戦術は、
少数の機体に多くの武装を積んで送り込むより、生存確率の点で確実に優秀です。
同じ数のミサイルが戦域に持ち込まれる場合、一機撃墜されると四発のミサイルが失われるのと、
一機撃墜されても二発だけの損害で済むのとでは
発射に成功にするミサイルの確率は、明らかに後者が優位に立ちます。

なので、大幅にコストを上昇させてまで、主翼を拡大し、
一機にたくさんの武装を積む必要があるのか、という段階で
すでに判断を誤ってないかなあ、という話になります。
確実な対空防御がなされてる対艦隊攻撃を行なうとした場合、
同じコストで取れる戦術なら、多少の能力向上なんかしないで、
単純に数で勝負という戦術の方が、生存確率の問題でおそらく有利だろう、と。

もちろん、国内の技術開発という面があった機体ですから、
そのままF-16を買って、最低限の改造ってわけにもいかなかったのでしょうが、
その結果が主翼の拡大だとすると、正直疑問だなあ、という事になります。

もちろん、実戦投入してみたら、F-2という兵器システムがステキにミラクルだった、という可能性もあります。
ついでにオレが疑問に思うのだから、皆で疑問に思え、なんてことは考えてません（笑）。
戦争にならない限り、明確な結論は出ないのですから、
それぞれがそれぞれの考えでいいんじゃないでしょうか。

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[2405] 申し訳ありません 投稿者：ssk 投稿日：2014/08/17(Sun) 23:41  

どんどんエネルギー機動理論から離れていくのでこれで最後にします。

F-2の翼面荷重ですが、対艦攻撃時の装備(対艦ミサイル×4、短距離ミサイル×2、増槽×2）で燃料4割消費と仮定として約460kg/�u。
F-1だと対艦ミサイル×2、増槽×1、燃料4割消費で約458kg/�uと、実はほぼ一緒なんです。
この場合、作戦行動半径はF-2が830km(Hi-Lo-Hi)、F-1が560km(同)となります。

主翼面積拡大は、そもそもF-16に対艦ミサイル4発積もうとしたら外側のパイロンが
フラッペロンに干渉するので物理的に大きくせざるを得なかったのです。

そこまでして搭載量と航続距離を求めたのは当時の対ソ戦のシミュレーションの結果、
2個飛行隊36機出撃の内、半数が撃墜されても有効打を得る為と
出撃基地が壊滅しても他基地に帰り着く為（千歳から出撃、宗谷海峡で交戦、
三沢に帰投を想定）だったと言われています。

他にもF-2の装備をみるとバードストライク対策で視界を犠牲にして枠有り風防にしたり、
インテイクと主翼前縁に電波吸収材を使用して前方RCS低減を狙っていたりして
なんとなく運用形態がほの見えてきます。

おそらく低空でレーダー覆域外を突入、警戒機や艦艇からのデータリンクが得られなければ
敵レーダーに露見してでも直接照準で攻撃続行といったところでしょうか。

書籍と伝聞からの憶測に過ぎませんが、あまり深く考えてないということはないと思いますよ。

そこまで損害覚悟するくらいなら白旗揚げちゃった方がいいのでは？とかの議論はまた別の問題なので割愛します。

長々と申し訳ありません。

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[2404] マルチロール機 投稿者：カネゴン 投稿日：2014/08/17(Sun) 23:23  

ハイテク化に伴って戦闘機も価格が高騰しているので、どの国も戦闘機を
マルチロール化して多彩な任務に使えるようにしないと、費用対効果が
悪くなってしまうというのが現状なのだと思います。
かのA-10も全廃してF35に任務を代替させるといった動きもありますしね。

F-2に関しては、対艦ミサイル4基と増槽2基をぶら下げて飛ぶために
主翼を拡大したのではないかと私は思います。
増槽なんてつけたら空気抵抗が増えるからフランカーみたいに内部燃料を多くすればいいのに(笑)
とか思いましたが、政治の問題でF-16をベースとして開発することが
決まってしまったので、まあどうしようもなかったのかなと・・・
また、F-2の低空飛行時の安定性については、なにも言えませんね。
地形による機体のぐらつきは、洋上なら平面なので気にしなくてもいい
ような気もしますが、もしかしたら波の影響があるのかもしれませんし・・・

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[2403] マルチロール 投稿者：アナーキャ 投稿日：2014/08/17(Sun) 22:14  

早期警戒機ありの対艦戦闘はあまり情報がないし、
未だ誰も実戦をやってないので、なんとも言えないとこがありますね。
そもそも海上目標をどの程度の精度で索敵、そして照準できるのかも正確な情報が出てませんし、
艦隊側に早期警戒機が居たらどうする、という問題も出てきますし…。

F-2の主翼面拡大は、多用途巻、マルチロールの流行に
あまり深く考えないまま乗っちゃった結果、
というのが、私も正解だと思っております（笑）。

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[2401] Fの2号 投稿者：アナーキャ 投稿日：2014/08/17(Sun) 18:21  

sskさん、情報どうもです。
F-2、機動性にほぼ影響がないとすると、後は重量と誘導抵抗増加による
航続距離がどうなったか、ですかね。

しかしF-1は空飛ぶミサイル運搬機なので、
空中戦をやらせるのは気の毒だと思ってましたが、
そこまで言われてましたか…。

整備性の向上も確かに大きなメリットですね。
F-22の異常なまでの短足も、あれは整備性の向上を
狙ったんじゃないかと思ってますが、今のところ、
確証がありませぬ。

短尾種さん、F-1にそんなメリットがあったとは知りませんでした…。

この辺りは、結局どういった戦術に
基づいてるか、なのでしょうね。

これも突き詰めると、レーダーの索敵と照準可能な範囲、
水平線の先をどこまで見れるのかという問題になります。
端的に言って、高高度に張り付ける早期警戒機の
バックアップがあるかないかです。

F-2を見ると、ご指摘の通り、
両者早期警戒機なし艦上レーダーと
低空侵入の攻撃機の機体レーダーで、
40�q前後の至近距離からの殴り合いを考えてるように思われます。
まあ、フォークランドからあまり進化してないような、
という戦術なのですが（笑）、
短尾種さんがおっしゃるように、翼を拡大していますから、
これだと大気密度の高い低高度で速度が落ちる可能性が高いです。

最近の電子戦はようわからないので、断言はできませんが、
イチマツの不安を覚える部分ではあります…。

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