スキージャンプ飛行における最適姿勢制御技術の開発

本研究の目的は、スキージャンプのテイクオフからランディングまでの全飛行局面に対して飛距離最大を目的とした最適な姿勢制御法を開発することである。昨年度までに定常滑空姿勢に対応する風洞実験を終え、それに基づき飛距離最大を目的とした最適化計算を行ってきた。しかしながら、定常滑空姿勢に移行する前、つまりテイクオフ直後の約0.4秒間と定常滑空姿勢からランディング体勢に移行した後の約0.5秒間に関しては風洞実験データがないため、これらの局面に対しても定常滑空姿勢を仮定した飛距離計算を行っていた。これらの局面は飛距離に重大な影響を与える。より現実に近づけるためには、これらの局面の空気力を正確に知る必要がある。本年度はこの点に切り込むため、これらの局面の加速度と角速度を小型のジャイロセンサーと加速度計を用いて計測した。さらにこれらの加速度と角速度を基にジャンパーに働く空気力を見積もった。実験は2004年10月に長野県の白馬ジャンプ台で行った。スキージャンプ全日本チームの合宿に参加し、全日本選手にジャイロセンサーと加速度計を装着してもらい、データを取得した。加えて、高速カメラによってもジャンパーの時々刻々の姿勢変化を測定した。その結果、ジャイロセンサーのデータから算出した体幹と水平線のなす角度は高速カメラによって測定した結果に一致した。ジャイロセンサーにより、ジャンパーの時々刻々の角度を得るための測定手法の開発に成功した。これにより、ジャンパーの姿勢と空気力の関係が明らかになった。他方、スキージャンプの運動方程式を従来の質点モデルから剛体モデルに改良した。改良した剛体モデルで飛距離を計算した結果、妥当な飛距離を得た。

本研究の目的は、スキージャンプのテイクオフからランディングまでの全飛行局面に対して飛距離最大を目的とした最適な姿勢制御法を開発することである。昨年度までに定常滑空姿勢に対応する風洞実験を終え、それに基づき飛距離最大を目的とした最適化計算を行ってきた。しかしながら、定常滑空姿勢に移行する前、つまりテイクオフ直後の約0.4秒間と定常滑空姿勢からランディング体勢に移行した後の約0.5秒間に関しては風洞実験データがないため、これらの局面に対しても定常滑空姿勢を仮定した飛距離計算を行っていた。これらの局面は飛距離に重大な影響を与える。より現実に近づけるためには、これらの局面の空気力を正確に知る必要がある。本年度はこの点に切り込むため、これらの局面の加速度と角速度を小型のジャイロセンサーと加速度計を用いて計測した。さらにこれらの加速度と角速度を基にジャンパーに働く空気力を見積もった。実験は2004年10月に長野県の白馬ジャンプ台で行った。スキージャンプ全日本チームの合宿に参加し、全日本選手にジャイロセンサーと加速度計を装着してもらい、データを取得した。加えて、高速カメラによってもジャンパーの時々刻々の姿勢変化を測定した。その結果、ジャイロセンサーのデータから算出した体幹と水平線のなす角度は高速カメラによって測定した結果に一致した。ジャイロセンサーにより、ジャンパーの時々刻々の角度を得るための測定手法の開発に成功した。これにより、ジャンパーの姿勢と空気力の関係が明らかになった。他方、スキージャンプの運動方程式を従来の質点モデルから剛体モデルに改良した。改良した剛体モデルで飛距離を計算した結果、妥当な飛距離を得た。