新しい技術は奇妙だったりする 2

WIKIPEDIA “F-117”

奇妙でカッコイイので冒頭に持ってきてみました。

前回はバイ・ワイヤ技術のお話をしましたが、その続きです。

この技術の利用で分かりやすいのは
クルマのアクセルですかね。

従来のやり方は
ドライバーがアクセルペダルを踏むと
コントロールワイヤー(この場合は電線ではなく、細い針金を束ねて撚ったものです)が引かれて
エンジンの吸入空気量を調整するスロットルバルブを開いて
エンジンが発生する力が増大して
結果として速度が増します。

つまり、ドライバーは
アクセルペダルを踏むことによって
エンジンが発生する力を調整して
クルマの走行速度を
「これくらいでいいかな?」
と調整しているのです。

もちろんこのやり方だと
「あ、ちょっと足りなかったな」
とアクセルペダルを踏み増すことや
「あ、踏み過ぎちゃった」
とアクセルペダルを戻すことがあって
ドライバーはそういうことを繰り返しながら
スピードメーターに現れた結果を見ながら調整しているのです。

この方式で、超絶に凶暴なエンジンを搭載している場合
アクセルペダルをちょとだけ踏んでも
凄い勢いで加速してしまって速度調整が難しくなります。

でも、バイ・ワイヤ技術を使って
アクセルペダルには開度のセンサーを組み込んで
エンジン側はスロットルバルブをモーターで開閉するようにして
それらの関係をコンピューターで制御すれば
ドライバーがどんなに急激にアクセルペダルを踏み込んでも
エンジンの出力は、ゆーっくり変化するようにできて
まるで非力な軽自動車のように走らせることも可能です。

こんな風に、アクセルの制御に使うバイ・ワイヤ技術を
スロットル・バイ・ワイヤ
といいます。

もちろん技術的にはアクセルだけでなく
ハンドルやブレーキなどにも適用は可能で
その場合は
ステア・バイ・ワイヤ
ブレーキ・バイ・ワイヤ
といいます。

そんな風にバイ・ワイヤ技術を使って自動車を制御するのを
ドライブ・バイ・ワイヤ
といいます。

飛行機の場合は
フライ・バイ・ワイヤ
です。

さて、このバイ・ワイヤ技術ですが
単にコンピューターを介在させて
各種調整の特製を変えられるだけではありません。
操縦の概念を根本から変えることができるのです。

上で例に挙げたアクセル操作などは分かりやすい例ですが
旧来のシステムにおいて
ドライバーが調整するのは走行速度ではありません。
エンジンが発生する力とか回転数です。
その変化によって、速度を変化させています。

分かりにくいですか?

ドライバーは、直接速度をコントロールしているわけでなく
「40キロで走りたいなー。じゃぁ、このくらい踏んだら、こんな風になるだろうな」
「あ、踏みすぎた。ちょっと戻そう」
みたいなことをやっているのです。

アクセルペダルの開度を入力(手段)として
エンジンの力を調節して
欲しい速度(目的)になるように制御しているわけで
直接速度を制御しているわけではありません。

目的を直接制御しているわけでは無いということです。

分かりにくいですね。
でも、そういうことをやっているのです。

現状のスロットル・バイ・ワイヤのクルマは
機構をコンピューター制御に置き換えただけなので
運転の方法自体は昔ながらの方法と変わりませんが
実はこんなことも可能です。

ドライバーが走行速度と加速の特性をセットしておいて
ボタンを押すと
決められた加速度で加速して
設定された速度に到達したら
その速度で巡航する。

こんなのはやり過ぎでしょうけど
説明としては分かりやすいかと思います。

この場合は、ドライバーが望む速度を直接的にコントロールできます。
目的の直接制御です。

さて、飛行機に話を戻しましょう。
制御の話はこの方が分かりやすいから。

我が国の航空自衛隊が使用しているF-2という戦闘機がありますが
これにはフライ・バイ・ワイヤが採用されています。

この飛行機、操縦桿は機械的に接続されてガチャガチャ動くものではなく
パイロットの入力をセンシングする電子的なコントローラーです。

一定速度で飛行中に操縦桿から手を離す
つまり操縦桿に何も入力しなければどうなるか?

これはコンピューターに「このまま飛べ」という命令をしたことになります。
この場合「コックピットの床方向に1Gの重力がかかったままにしろ」
という結果を指示したということになって
上昇も下降もせず
ロール(横方向への回転)もしません。
飛行機は、そうなるようにジタバタ補助翼を動かしたりして頑張ります。

フライ・バイ・ワイヤ制御はそういうものなのです。

で、冒頭のF-117も似たようなことをしているはずで
あんな変な形をしていても
コンピューターが頑張って飛べるようにしているのです。

ただ、ステルス最優先のために変な形になっちゃっているので
燃費は最悪で速度も出ないと思いますが。

ここまで話しておいて何ですが
最も違和感があるというか、奇妙に感じるのは
このF-117が初飛行したのが1981年なわけで
今から40年以上も前だということです。

なんか目眩がする思いです。時空が捻れてるんじゃないか、と。
「ステルス」や「バイ・ワイヤ」なんて言葉を聞くようになったのって、それほど昔じゃ無い気がするのですが…。

1981年の出来事をネットやYouTubeで調べてから、冒頭のF-117の画像を見て下さい。
「これ作ったの宇宙人だろ」
って思いますよ。

日本では、近藤真彦が「ギンギラギンにさりげなく」なんて歌って、日本経済がバブルでギンギラギンだった頃に、すでにレーダーに映らないフライ・バイ・ワイヤの飛行機が飛んでいたなんて…

そんな歌知らないって?
まぁそうでしょうね。

乗車姿勢のお話し

今回はクルマネタで行きましょう。

皆さん、普段どんな姿勢でクルマに乗っていますか?

さすがにベタベタにシートバックを寝かしている人はいないかと思いますが、足元が狭くならないように、何とかブレーキを踏める程度にシートを後方にセットして、ハンドルの上方を握ると腕が伸びるか、ヘタすると届かないくらいの位置にシートバックを倒している人は多いかと思います。

理想的なドライビングポジションとはなんぞや?
というのはあるものの、多くの人が教習所で教わるドライビングポジションで運転していないのは事実でしょう。
ちなみに、ルールがどうとかいう話では無いですよ。

昔は、パワーステアリングがオプションだったりしたこともあるし、加えてマニュアルトランスミッションの車だったりすると、シートを後ろに引いて寝かすなんて姿勢では、マトモに運転できなかったりもしたのですが、オートマでパワステなら運転できちゃうので、できるだけ楽な姿勢で…となるのも分かります。

上体を寝かせた姿勢が運転操作に適していないのは、恐らく誰しも分かっているとは思いますが、快適性とのトレードオフでそうなっているのだと思います。

しかし、本当にそれは快適なの?
というのが今回のお話しです。

シートバックを倒していると楽な気がしますよね。
ところがこれは大きな誤解です。

確かに乗車して、何もしなければ楽なのかもしれません。
でも、運転操作をするとなると話は変わってきます。

運転操作のうちで、最も身体的負荷が高いのは、恐らくハンドル操作です。
必要とする力の大きさと操作の頻度の両方を考えるとそうなるでしょう。

このハンドル操作は、腕力を使って円形のハンドルを高い頻度で回転させる「操舵」ということをしているわけですが、その操舵の反力がどうなっているかが問題なのです。

一般的には、ハンドルの12時の部分を握って、肘が曲がる姿勢が良いとされています。
肘が曲がる程度は、操舵の頻度や必要とされる力の大きさに応じて決めれば良いでしょう。

さて、大きな操作力と高い頻度が必要な状況で、腕が伸びていたらどうでしょうか?

分かりやすい例としては、凄い頻度でステアリング操作を続けるラリードライバーですかね。
あれ、腕が伸びている状態では不可能です。
F1ドライバーなんかは、上体が寝ていて腕が伸びているようでも、肘が伸びきってはいません。
ちなみに、上体が寝ているのは、運転操作のためではなく、マシンの要求性能というか、設計上の都合です。その方が重心が下がって、空力的に有利になりますからね。

そんなわけで、腕が伸びている状態では操舵がうまくできないのですが、問題は腕だけの話ではありません。

腕でハンドルを操作すると、背骨を左右に曲げる方向に反力が発生するわけで、それは体のどこかで受け止めなくてはなりません。

このとき、シートバックと上半身の摩擦とか、シートバックの形状とか、上半身で受け止められると良いのですが、シートバックが倒れているとその効率が非常に悪くなります。うまく上半身で力を受け止めることができなければ、下半身側に伝達するしかなくなります。

一方、お尻はシートの座面にどっしり固定されているので、下半身とフラフラな上半身の境目、つまり腰の部分に力が集中して、骨盤をこじるような力の受け止め方になります。
シートバックが寝ていると、骨盤が後傾して、背中が湾曲した状態になるのですが、その状態は最悪です。
実際に走行しないまでも、乗車姿勢を取ってハンドルを回してみると分かると思います。

「普段、そんなに頑張ってハンドル回してないから大丈夫だよ」
とお思いかもしれませんが、小さい力でも動かす頻度は結構高いので、ジワジワ効いてきます。

ですので、「長距離走行で楽に運転したい」と、シートバックを倒すと、逆に楽にならないどころか、腰痛の原因になったりします。

何でこんなことに気付いたかというと…

アメリカの人は、日本人に比べると、かなり長距離を運転するわけですが、よーく見ていたら気付いたのです。

「あ、シートバック立ってる人が多いな」と。

それから色々試してみたら、今回の内容に気付いたわけです。

兵庫の帰路

兵庫からの帰りは、卒業生の梶山君の軽バンで、ずっと陸路でした。

20年くらい前のクルマなのですが、よく走りますね。
よく考えたら、軽自動車でこんな長距離を走るのは初めてです。

今回の車に限らず、軽自動車は、排気量660ccで、そこそもの大きさと重さがあって、必要にして十分な動力性能と、信頼性、耐久性を備えているのだから大したものです。
最近のなんて、さらに動力性能と品質が向上していますから、一昔前のような貧弱さはありません。
工業製品としては素晴らしい完成度を持っていると思います。

帰路は、ずーっと雨でしたけど快適そのもの。
運転はずっとおまかせだったのですが。620kmも。
梶山君、お疲れ様でした。

さて、兵庫を目的地として行ったのは今回で3回目です。
通過したことは何度もありますが。

兵庫県と言えば、瀬戸内海側の神戸ばかりが注目されますが、実は日本一古墳が多い県だったりするし、竹田城跡をはじめとする多くの山城があったり、昨日訪れた神子畑選鉱場跡のような産業遺産があったりします。そうそう、
姫路城も兵庫でしたね。
このように、観光資源が山ほどあるところなのです。
でも、アピールがちょっと弱いのでしょうか。実力ほど注目を浴びていない気もします。特に山側は。
また機会を見て、ゆっくり行ってみたい所です。

でも、よーく見れば、日本中そんなところだらけなのだろうな、とも思うのです。