ドローンの気象と環境・Lv1 入門・約 18 分
風と空を読む
風向は、風が吹いてくる方位で表します。西風は 270° で、向かう先ではありません。平均だけでなく、突風を見ます。耐風性能の目安は、突風も含めて余裕を残して使います。
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このレッスンで身につくこと
- 風向(風が吹いてくる方位)と風速を読み、平均風速と突風の違いを説明できる。
- 風上・風下で機体の進む速さ(対地速度)と所要時間が変わるしくみと、風が機体の力を超える状態を説明できる。
- 雨・雷・霧・気温が、機体・バッテリー・見通し・操縦者の安全に与える影響を説明できる。
- 風や空の情報から、飛ばす・待つ・やめるを、理由をつけて判断できる。
風を読む
風は「どこから」吹くのか
風は目に見えませんが、小さなドローンにとっては、飛行を大きく乱す要因のひとつです。風は、風向(どちらから吹くか)、風速(どれくらい強いか)、突風(急に強まる風)の 3 つで読みます。
風向は、風が吹いてくる方位で、北を 0° として時計回りに測ります(気象や航空の報告では、北を 360° と書くことが多く、0 は風のない状態を表すことがあります)。西から吹く西風は 270° です。「270° なら西へ向かう風」と読むのは、逆です。
平均風速は、決まった時間(10 分程度が多い)の風速を平均した値です。短い間だけ強くなる突風は、平均の中に隠れてしまいます。機体は「いま吹いている風」に反応するので、平均だけでなく、いちばん強い瞬間の値も見ます。発表元ごとに平均の取り方が違うので、数字を読むときは、定義も確かめましょう。風速の単位は、日本の気象観測や天気予報では m/s が多いですが、航空の気象報(METAR など)は kt、アプリは km/h や mph のこともあります。単位を必ず確かめましょう。1 m/s = 3.6 km/h です。地上で弱い風でも、高く上がると強いことが多い点は、次のレベルで数字にします。
風の中で、機体はどう動くか
機体は、空気の中を対気速度(空気に対する速さ)で進みます。風上へ向かうと風に押し戻され、地面から見た速さ(対地速度)は落ちます。風下へ向かうと、風に押されて速くなります。
対地速度 = 対気速度 + 追い風の速さ (風下へ向かうとき)風が機体の真正面、または真後ろから吹くときの式です。横から吹く風は、次のレベルで成分に分けて扱います。
対気速度 10 m/s、風 2 m/s、片道 100 m とします。風下へは 100 ÷ 12 ≈ 8.3 秒、風上へ戻るときは 100 ÷ 8 = 12.5 秒で、合計は約 20.8 秒です。風のない日の 20 秒より、少し長くなります。遅い区間ほど長い時間を使うので、追い風で縮んだ時間より、向かい風で伸びた時間のほうが大きいからです。下のデモで、風上と風下の「地速」の違いを確かめましょう。
触って確かめよう:この場面は、レッスンの中で操作して確かめられます。
このパートの演習(レッスンで解けます)
- 風の日に、ゲートを巡って降りる
風の限界と、天気の影響
風が機体の力を超えるとき
どんな機体にも、風に逆らって出せる力の上限があります。風が弱いうちは風上へも進めますが、風が上限に近づくほど、風上へは遅くなります。
風が上限を超えると、スティックを風上へ倒しても進めず、離すと風下へ押し流されます。GPS モードでも同じです。位置を保てるのは、風に逆らって推力を出し続けているからです。
取扱説明書には、飛ばしてよい風の強さの目安があります。これが耐風性能です。たとえば、教材の架空の機体の目安が 10 m/s だとします。最初に見た風の図は、平均が約 6 m/s なので余裕があるように見えますが、突風は約 11 m/s で、目安を超えます。平均だけで決めず、突風も含めて、目安に余裕を残して判断します。
風に逆らって進むほど、推力を多く使います。そのぶんバッテリーが早く減りやすくなります。風下へは楽に出ていけても、帰りは向かい風になります。帰りの分を残して計画しましょう。
雨・雷・霧・気温が飛行に与える影響
ドローンは精密な電子機器の集まりです。風のほかにも、雨、雷、霧、気温が飛行に影響します。何が起きるかと、その備えを順に見ていきます。
- 雨: 水が電子部品に入って故障のもとになり、カメラのレンズも濡れます。雨雲レーダーで降り始めを読み、降る前に降ろします。防水をうたう機体でも、条件は取扱説明書の範囲で使います。
- 雷: 空へ高く発達する積乱雲は、雷、急な強風、短時間の強い雨、ひょうをもたらすことがあります。雷鳴が聞こえたら、すぐ降ろして避難します。
- 霧・夕暮れ: 見通せる距離(視程)が短くなり、機体の位置と向きが見えなくなります。見える範囲だけで飛び、見えなくなる前に降ろします。
- 低温: バッテリーの電圧が下がりやすく、使える容量が減ります。使う直前まで保温し、離陸後はまずホバリングして電圧を確かめます。
- 高温: 機体やバッテリーが熱をもち、空気が薄くなって推力の余裕が減ります。日なたに置かず、休ませながら使います。
雷鳴が聞こえるなら、すでに雷の危険がある範囲にいると考えます。雨が降っていなくても、遠くの雷でも同じです。積乱雲の下では、冷たい空気が地面に吹き下りて広がり、雨より先に風向と風速が急に変わることがあります。雷鳴が聞こえたら、続けずに、まず降ろして避難します。
寒いと、バッテリーの電圧が下がりやすく、使える容量も減ります。使う直前まで保温し、離陸したらまずホバリングして、電圧を確かめましょう。扱い方は、バッテリーのメーカーの指示に従います。放電の特性は、機体と電装の分野で詳しく学びます。
このパートの演習(レッスンで解けます)
空を読んで決める
空の変化を読む
天気の情報は、一度見て終わりではありません。前日、当日の朝、現地、飛行中と、飛ぶ前から飛んでいる間まで、何度も新しくします。
- 予報(前日と当日の朝): 風、雨、雷の見込みがわかります。外れることもあるので、当日の朝にもう一度見直します。
- 雨雲レーダー: 雨雲がいまどこにあり、どちらへ動いているかがわかります。先の予測がついたものもありますが、精度は限られます。
- 現地の観測: 風向、風速、空の様子です。旗や木の揺れ、風速計で、いま、ここの風を確かめます。予報は「いま・ここ」までは教えてくれません。
- 飛行中の見張り: 風の急な変化、冷たい風、遠くの雷鳴、暗い雲の広がりに気をつけます。
風向が急に変わる、冷たい風が吹いてくる、遠くで雷鳴が聞こえる、暗い雲が急に広がる。どれか 1 つでも見えたら、理由を調べる前に、まず降ろします。降ろしてからでも、確かめる時間は取れます。
飛ばす・待つ・やめる
決めるのは操縦者(PIC)です。答えは 3 つあります。迷ったときは、飛ばす側ではなく、待つかやめる側に倒します。
- 飛ばす: 基準を満たし、風にもバッテリーにも余裕があるときです。飛んでいる間も、基準を見直し続けます。
- 待つ: 基準を満たさない、または情報が足りないときです。観測を続ける、時間をずらす、計画を短くするなど、待つあいだにできることがあります。
- やめる: 基準を満たさない、または状況がわからないままのときです。理由を依頼主に伝えて、次の機会に回します。
基準は、迷う前に先に決めておく
- 突風が、機体の耐風性能の目安に届いたら、飛ばさない。
- 雷鳴が聞こえたら、すぐ降ろす。暗い雲が近づいてきたら、計画を打ち切る。
- 視程が短く、機体の位置と向きが見えにくくなったら、降ろす。
- バッテリーが冷えている、または熱をもっているときは、そのまま使わない。
法令の定めは、f6「飛ばしていい場所・だめな場所」で学びます。実際の運用では、法令、機体の取扱説明書、運航者の基準のうち、いちばん厳しいものに従います(要確認)。判断の基準を前もって決めるブリーフィングは、f8「運航チームの基本」で扱います。
このパートの演習(レッスンで解けます)
- 夕方の河川敷、雲が近づく
まとめ
- 風向は、風が吹いてくる方位で表します。西風は 270° で、向かう先ではありません。
- 平均だけでなく、突風を見ます。耐風性能の目安は、突風も含めて余裕を残して使います。
- 風上へは遅く、風下へは速く進みます。風が機体の力を超えると、GPS モードでも押し流されます。
- 雨・雷・霧・寒さ・暑さには、それぞれ備えがあります。迷ったら待つかやめる側に倒し、判断の基準は飛ぶ前に決めておきます。
Lv2 では、風を向かい風と横風の成分に分け、空気の密度や高さによる風の変化を数値で見積もり、METAR・TAF と気象庁のデータを読んで判断します。
このレッスンの用語
- 風向(ふうこう)
- 風が吹いてくる方位を、北を 0°(報告では 360° と書くことが多い)として時計回りに測った角度。西風は 270°で、吹いていく先ではない。
- 平均風速(へいきんふうそく)
- 決まった時間(気象観測では 10 分程度が多い)の風速を平均した値。短い時間だけ強くなる突風は、この平均に隠れてしまう。
- 突風(とっぷう)
- 平均より、数秒ほどの短い間だけ急に強まる風。向きが急に変わることも多く、機体の姿勢や位置を乱す。ガストともいう。
- 風上(かざかみ)
- 風が吹いてくる側。風上へ向かう飛行では、風に押し戻されて前に進む速さが落ちる。
- 風下(かざしも)
- 風が吹いていく側。風下へ向かう飛行では速く進めるが、風上へ戻るときに時間と電池を余分に使う。
- 対気速度(たいきそくど)
- 空気に対する機体の速さ。向かい風の中では、地面から見た速さ(対地速度)より大きな値になる。
- 対地速度(たいちそくど)
- 地面に対する機体の進む速さ。真正面・真後ろの風なら、対気速度から風の速さを引く(向かい風)か足す(追い風)。横風は成分に分けて考える。
- 耐風性能(たいふうせいのう)
- その風の中でも姿勢と位置を保てる風の強さの目安。機種ごとの取扱説明書で確かめ、平均だけでなく突風も含めて余裕を見る。
- 積乱雲(せきらんうん)
- 上空へ高く発達する雲。雷、突風、短時間の強い雨、ひょうをもたらすことがあり、近づく前に飛行をやめる。
- 視程(してい)
- 見通せる距離。霧、雨、夕暮れで短くなる。機体の位置や向きが見えなくなる前に、飛行を切り上げる。
手を動かして確かめる
このページはレッスンの本文です。演習とシミュレーターは、レッスンの中で操作できます。
更新日 ・シミュレーターは教育用の簡略モデルです