フライトギア

フライトギア

原作者	デヴィッド・マー、カート・オルソン、マイケル・バスラー、エリック・コルペラ[1]
開発者	FlightGear 開発者および貢献者
初回リリース	1997年7月17日; 27年前 ( 1997-07-17 )
安定リリース	2020.3.19 [2]  / 2023年10月18日; 14か月前 (18 October 2023)
リポジトリ	ソースフォージ.net/projects/flightgear/
書かれた	C++、C [3]
エンジン	プリブ オープンシーングラフ
オペレーティング·システム	Linux macOS Windows FreeBSD Solaris または IRIX
プラットフォーム	クロスプラットフォーム
サイズ	1.54 GB (メインファイル)
利用可能	5つの言語
タイプ	フライトシミュレーター
ライセンス	GNU 一般公衆利用許諾書
Webサイト	詳しくはこちら

FlightGearフライトシミュレータ（ FlightGearまたはFGFSと略されることが多い）は、1997年以来FlightGearプロジェクトによって開発されている無料のオープンソースの マルチプラットフォーム フライトシミュレータです^。[4]

David Murr は 1996 年 4 月 8 日にこのプロジェクトを開始しました。このプロジェクトは 1997 年に最初のリリースが行われ、その後も開発が続けられています。Microsoft Windows、macOS、Linux、IRIX、Solarisなど、さまざまなオペレーティング システム専用のビルドがあります。

FlightGear は、航空宇宙研究および産業で使用される大気圏および軌道上の飛行シミュレータです。その飛行力学エンジン ( JSBSim ) は、新しいシミュレーション コードが宇宙産業の基準を満たしているかどうかを判断する 2015 年の NASA ベンチマークで使用されています。

FlightGearは、1996年に米国在住のDavid Murrによるオンライン提案として始まりました。彼は、Microsoft Flight Simulatorのような独占的で入手可能なシミュレータに不満を持ち、企業がシミュレータのプレイヤー（「シマー」）と連携していないという動機を挙げ、インターネット上のボランティアによって開発される新しいフライトシミュレータを提案しました。^{[5] [6]}フライトシミュレータは、カスタム3Dグラフィックコードを使用して作成されました。OpenGLベースのバージョンの開発は、1997年からCurtis Olsonによって先頭に立っていました。^[6] FlightGearには、 NASAのLaRCsimフライトダイナミクスエンジンや無料で入手できる標高データなど、他のオープンソースリソースが組み込まれました。 OpenGLを使用した最初の実用的なバイナリは1997年に登場しました。1999年までにFlightGearはLaRCsimをシミュレーションのニーズに合わせて構築されたJSBSimに置き換え、2015年にNASAはJSBSimを他の6つの宇宙産業標準とともに使用して、将来の宇宙産業シミュレーションコードを評価する基準を作成しました。^[7]

FlightGearは2007年に1.0、2010年に2.0に到達し、2.xおよび3.xラベルの下で9つのメジャーリリースがありました。以前の番号体系による最後のリリースは「3.6」がキャンセルされたため「3.4」でした。プロジェクトは2016年以降、年間2〜4回のリリースという定期的なリリースサイクルに移行し、新しい命名体系による最初のバージョンは「2016.1」でした。その頃、グラフィカルフロントエンド「FlightGear Launch Control」（別名「FGRun」）は、ハードコードされた Qtランチャーに置き換えられました。^[8] FlightGearの ソースコードはGNU General Public Licenseの条件の下で公開されており、無料のオープンソースソフトウェアです。

FlightGearプロジェクトはSourceForgeにノミネートされ、その後2015年、2017年、2019年にコミュニティによって今月のプロジェクトに選ばれました。^{[9] [10] [11]}

飛行中の航空機が受ける力は、飛行経路に沿った大気流体の流れの時間的に変化する状態に依存します。大気は、エネルギーの交換、水分または粒子の交換、相またはその他の状態の変化、および表面によって形成される境界に対する力の作用が可能な流体です。流体の挙動は、多くの場合、顕微鏡レベルまでの様々なスケールでの渦^{(ビデオ: 航空機、地形)}または渦流によって特徴付けられますが、凝結跡や雲などの水分相変化を除いて空気が透明であるため、観察が困難です。大気と地形の境界の相互作用は、プロセスが非常に様々なスケールで発生するという点で流体力学に従います。 「天気」は惑星境界層です。航空機の表面の相互作用は同じ力学で機能しますが、スケールの範囲が限られています。したがって、飛行経路に沿ったどの地点でも受ける力は、さまざまな空間スケールでの複雑な大気プロセスと、航空機の表面に沿った複雑な流れの結果です。宇宙船はまた、ポテンシャル井戸の 3D 形状と地球の 非球形に基づいて、変化する重力も経験します。

FlightGear は、太陽や火山からのエネルギーなど、システムへのエネルギーの入出力から、さまざまなスケールの流体の流れや状態の変化に至るまで、大気をシミュレートできます。FlightGearは、加熱や冷却などのさまざまな表面特性、および風の流れや露点などの要因に応じた大気との熱と水分の交換をモデル化できます。FlightGearは、流体と地形の相互作用によって駆動される、さまざまなスケールの現象の継続的に進化するライフサイクルをモデル化します。さまざまなスケールの乱流から、個々のサーマル、雷雨、移動する空気層、数千キロメートルのスケールの気団の描写まで、さまざまな範囲にわたります。大気中の水は、雲やもやの層への凝縮などの状態変化から、対流流体の流れを駆動するために潜熱から提供されるエネルギー、雨滴、雪、または雹としての降水まで、 FlightGearによってモデル化されます。^{[12] [13] [14] [15]}

揚力を生成する過程で渦を伴う乱気流が発生し、FlightGearは飛行中の航空機とAI航空機の両方で翼端渦の放出を伴う伴流乱気流をモデル化します。 ^{[16] [17]}

FlightGearには、飛行場の安全な運用を目的として設計された、異なる頻度のMETAR気象更新を使用する、物理的に正確性の低いモデルもあります。このモデルは、観測所の近さや密度、小規模、限定的、丸められた、滑らかに変化しない、必要最低限​​の精度の情報によって基本的に制約されるプロセスの推測に基づいて、大気を不連続に強制します。^[18]高高度での風の挙動をモデル化するAloftウェイポイント設定は、Jeppesonからの更新と同期できます。^[19]

Flightgearには太陽系の惑星のシミュレーションがあり、太陽放射から緯度に依存する天候を予測したり、天体航法のために星の明るさや位置を予測したりする目的で使用されています。非球形の地球に基づいた重力モデルがあり、機体はねじれ力を及ぼすさまざまな重力を体全体で経験することさえできます。^[20]地球の複雑な磁場の観測された変化のモデルと、さまざまな地形との相互作用による電波信号の伝播をある程度シミュレートするオプションもFlightGearに存在します。^{[21] [22]}

FlightGear は、地球の正確な非球形モデルを使用しており、座標系の問題によるシミュレーター エラーが発生することなく 、極地や空港 (北極または南極)での飛行をシミュレートすることもできます。

FlightGearは、異なるアプローチの複数の飛行力学エンジンとMATLAB / Simulinkなどの外部ソース、さらに熱気球や宇宙船用のカスタム飛行モデルをサポートしています。^{[23] [24]}

JSBSimは、1996年からFlightGearプロジェクトのニーズに合わせてNASAのLaRCSimに代わるC++コアを搭載したデータ駆動型飛行力学エンジンで、1999年からデフォルトでFlightGearに統合されています。 ^[25] JSBSimの物理はレンダリングから切り離されており、デフォルトで120Hzでティックするため、フレームレートが低くても飛行特性が維持されます。^{[26]また、レンダリングを高速化する必要がないため}GPUがボトルネックになること なく、高い時間加速もサポートされます。

質量バランス、地面反力、推進力、空気力学、浮力、外力、大気力、重力は、 FlightGearが現在サポートしているデフォルトの飛行力学エンジンであるJSBSimによって飛行特性を決定するために利用することができます。^[27] JSBSimは地球以外の大気をサポートしており、NASAによって火星の大気圏での無人飛行をモデル化するために使用されています。^{[28] [29] [25]}

JSBSimは2015年にNASAによって他の宇宙産業シミュレーションコードとともに使用され、宇宙産業の要件と標準に対する将来のコードを判断するための基準を確立し、合意を確認することを目的としていました。検証では、両方をサポートするJSBSim ^[30]などのシミュレーションで、6自由度の大気圏飛行と軌道飛行の両方をテストしました。NASAエイムズ研究センター（VMSRTE）、アームストロング飛行研究センター（コア）、ジョンソン宇宙センター（JEOD）、ラングレー研究センター（LaSRS++、POST-II）、マーシャル宇宙飛行センター（MAVERIC）、JSBSim ^{[31] [32]}の6つの参加者の結果は、NASAが参加を奨励したかったため匿名でした^[33]。しかし、評価では、大多数の参加者の間ですべてのテストケースが一致し、残りの参加者にとっては違いが説明可能で軽減可能であり、軌道テストはすべての参加者で「かなりよく」一致していることがわかりました。^{[32] [20]}

YASimの飛行力学へのアプローチは、起動時に3Dモデルに存在する航空機の形状を使用し、概念的には一部のソフトウェアで使用されるブレード要素理論に似ており、流体力学の大まかな近似を計算します。概念上の問題は、各「要素」が個別に考慮されるため、他の要素への流体の流れに影響が及ばず、近似が遷音速から極超音速領域で航空機に対して破綻することです。^[34]対照的に、JSBSimなどのオフラインアプローチは風洞データを組み込むことができます。また、問題の性質と現在の計算リソースによってのみ制限される計算精度に達する計算流体力学の結果を組み込むこともできます。

FlightGearはLaRCsimとUIUCもサポートしています。^{[35] [36]}

FlightGear は時間を加速したり減速したりして、シミュレーションを高速化または低速化することができます。時間の加速は、より長い飛行や宇宙ミッションをシミュレートするための重要な機能です。シミュレーターとのすべてのやり取りにおいて、この機能により、人々は平穏な部分を高速化し、より多くの経験 (意思決定と問題解決) を得ることができます。また、研究に使用される自動シミュレーションがより速く完了することも意味します。これは、FlightGear の ヘッドレスモードによって実現されています。

FlightGear は、シミュレーションの各部分を異なる速度で実行できるようにすることで、高速な時間加速をサポートできます。これにより、ビジュアルや時間に対する敏感さがそれほど高くない航空機システムなど、シミュレーションの重要でない部分を低速で実行することで、CPU と GPU のリソースを節約できます。また、パフォーマンスも向上します。JSBSim 物理、航空機システムのさまざまな部分、大規模 (天体シミュレーション) と小規模 (気象物理学) の環境シミュレーションに、別々のクロックを使用できます。

Flightgear の大気レンダリングは、大気流体の流れに影響を与えるプロセスとその進化と履歴を常に変化する視覚的な手がかりとして提供し、将来の状態や後日の状態を予測できるようにします。Advanced Light Scattering フレームワークによる大気中の方向性光散乱のシミュレーションでは、ミー散乱やレイリー散乱などのさまざまな散乱方式における粒子の3D 分布、層状構造、形状、さらには統計的な方向が示されます。これは、さまざまな水滴からスモッグ、雲やハロー内のさまざまな形状の氷結晶まで多岐にわたります。^{[13] [12] [37] [38]}

FlightGearによってレンダリングされた雲（または凝結跡）の水分の3D密度分布は、嵐のセルの上下のドラフトループ、広範囲にわたる寒冷前線を知らせる波打つ雲の帯を形成する内部重力波、または高高度の巻雲を形成する風せんなど、対応する流体の流れの3D構造への手がかりとして機能します。 ^{[12] [13] [15] [37] [38]}

FlightGearは、特定の雲から降る雨を、正しい水滴サイズを含む雨量でレンダリングし、虹の厚さや強度などの特性を決定できます。^{[12] [14] [38]}雨筋のような知覚現象は、時間が遅くなるにつれて筋の長さが短くなるようにレンダリングされます。キャノピーガラス上の雨や水しぶきの筋は相対的な空気の流れの手がかりとなり、正しい光の散乱を伴う霜や霧は温度の手がかりとなります。^{[39] [37] [38]}

FlightGearは、地形と建物の表面の平坦さを考慮した、水と雪の特定の過去の蓄積レベルをレンダリングすることができます。これにより、表面の湿気や摩擦、雪の厚さとともに減少する表面加熱による天候の手がかりが得られます。FlightGearは、内水と海水に徐々に積もる雪と氷をレンダリングすることができます。^{[12] [38]}

FlightGearは、3D構造を持つ低層の地上の霞、人間の活動に関連するスモッグ、ほこりなどの霞の層をレンダリングします。FlightGearは、大気中の氷の結晶によるさまざまなハローや、着陸灯などの人工光による霧のミー散乱によるさまざまなハローをレンダリングします。^{[13] [37]}

FlightGear は、雲、ほこり、湿気による散乱や、雷が嵐の細胞を照らすなどの効果を含んだ、軌道上からの地球の昼夜の映像を高精細にレンダリングすることができます。スペースシャトルなどの宇宙船では、コックピットでの方向指示は、太陽、地球、月からの光の色を変えることで提供されます。宇宙船の上層大気と下層大気の間での照明の段階的な変化は、専用のレンダリングコードによって処理されます。オーロラは、さまざまな強度と磁束管の大気への浸透度でシミュレートされます。オーロラは宇宙と地上の両方から見ることができます。^{[20] [40] [37]}

FlightGearの天体シミュレーションに基づいて、惑星、衛星、恒星を正確な位相/明るさで正確にレンダリングすることで、GPS以前の時代の航空機を含む脆弱な地上支援に頼ることなく、天体航法の手がかりやデータを得ることができます。天体シミュレーションにより、スペースシャトル^{[20] [41]}などの航空機はスタートラッカー機器を使用できます。

Flightgearの高度な光散乱フレームワークは、時間と空間の位置をシミュレートします。環境シミュレーションでは、さまざまな種類の木、茂み、草の葉が変色したり落ちたりすることで季節の変化をレンダリングします。^[42]草、木、吹き流しのシミュレートされた揺れは、地面近くの風場を変えるプロセスの手がかりを提供し、波のシミュレーションは水の近くのヒントを提供します。^{[13] [12] [38]}雲の影と大気の一般的な状態は、環境の各ポイントに移動し、大気中を移動して目に届く光に影響を与えます。つまり、雲の設定と大気中の粒子の広がりによって、環境に投影される光の色が変化します。^[13]したがって、水の色は頭上の大気に基づいて変化し、地域の水の不純物によっても異なります。FlightGearは、v2019.2以降、風場と煙に反応する、さまざまな強度の 火山活動をレンダリングできます。

大気のプロセスの状態、オーロラ、天体のシミュレーション、雨や雪や塵の地上への蓄積、水の氷の覆い、環境シミュレーションのレンダリングを組み合わせることで、膨大な数の組み合わせによる視覚化が実現します。^{[13] [12] [40] [37]}

いくつかのネットワークオプションにより、 FlightGearは他のFlightGearインスタンスと通信できます。マルチプレイヤー プロトコルは、複数の航空機環境でローカルネットワーク上でFlightGearを使用するために使用できます。これは、編隊飛行や航空管制シミュレーションに使用できます。オリジナルのマルチプレイヤープロトコルが利用可能になってすぐに、インターネット経由でプレイできるように拡張されました。シミュレーターで他のプレイヤーが同じ航空機モデルを持っている場合は、シミュレーターで他のプレイヤーを見ることができます。また、シミュレーターのオンラインマルチプレイヤーマップを使用して、彼らの飛行経路を表示できます。^[43]

FlightGearバージョン2020.1以降では、オープンソースのSwift Pilotクライアントを使用してVATSIMに接続することが可能になりました。 ^[44]

FlightGearの複数のインスタンスを同期して、マルチモニター環境を実現できます。

FlightGearは、METARデータを使用してリアルタイムで気象パターンを生成します。^[45]詳細な気象設定により、3D雲、さまざまな雲の種類、降水量が可能になります。降水量と地形は乱気流と雲の形成に影響を与えます。^[46] Aloftウェイポイント設定により、高高度の風の挙動をライブ気象情報からモデル化することができ、上昇気流もモデル化できます。^[47]

FlightGearは、伝統的な意味でのゲームとしてのみ開発または分析されたわけではないが、それでも多くのオンラインおよびオフラインの出版物でレビューされ、フライトシミュレーターゲームとして好評を博した。^[48] FlightGear 1.0.0は、10年以上の開発期間を経たゲームとしては多種多様な航空機と機能を備え、印象的であると評価された。

PC Magazineは、新しい航空機や風景を簡単に追加できるように設計されていると指摘しました。 ^[49] Linux Formatはバージョン2.0をレビューし、8/10と評価しました。 ^[50]

2014年6月、ホンダの弁護士は、シミュレーター内のホンダジェットモデルがホンダの商標を侵害していると主張し、削除要求を発行しました。その後、ホンダジェットは法的理由でシミュレーターから削除された最初のモデルとなりました。^[51]

ゲームジャーナリストのティム・ストーンは、シミュレーションコラム「The Flare Path」で、プロジェクトのコミュニティボランティアの活動から利益を得ようとする第三者の行為を批判し、VirtualPilot3dを偽って他のシミュレーションからオンラインで入手できるメディアを盗んだり、偽の顧客の声を強調したりする欺瞞的な行為を指摘した。^[52] 2018年に続いて、ティム・ストーンは2番目のコラムを書き、FlightGearのスクリーンショットを使用した別のゲームの広告に示された「倫理基準」と「売り上げを追求するために嘘をつく並外れた意欲」を再び批判した。^[53]

FlightGearは、学界や産業界（ NASAを含む）のさまざまなプロジェクトで使用されています。^[54]このアプリケーションは、パイロットの訓練や、さまざまな機関や大学による研究開発プラットフォームとしても使用されています。

^{このシミュレータは、NASA/エイムズ人間中心システム研究所[55] [56]} Pragolet sro ^[57]や、いくつかのヨーロッパの航空宇宙研究所のコンソーシアムであるEndless Runway Projectなど、数多くの研究所や企業で使用されています。^{[58] [59]}

• MathWorks FlightGearからSimulinkへのインターフェース。 ^[60]
• NASA/エイムズ人間中心システム研究所- 737NGフルスケールコックピットシミュレータ。^{[61] [56]}
• プラゴレット社は軽量・超軽量スポーツ航空機を製造している。^[62]
• PAL-VヨーロッパNV ^[63]
• ドイツのマックスプランク生物サイバネティクス研究所、ヘリラボ^[64]およびMPIサイバーモーションシミュレータ^[65]
• 科学研究所^[66]

エンドレス・ランウェイ・プロジェクト、いくつかのヨーロッパの航空宇宙研究所のコンソーシアム。^{[67] [68]}

• ミニア大学、エジプト^[69]

• 中国空軍工学大学航空・航空エンジン学科^[70]
• 南京航空航天大学、中国^[71]
• 瀋陽オートメーション研究所、中国^[72]

• RMIT大学、メルボルン、オーストラリア^[73]

• アーヘン工科大学航空宇宙工学研究所^[74]
• ナポリ大学、イタリア^[75]
• ウェールズ大学インテリジェントロボティクスグループ、アベリストウィス、英国^[76]
• デルフト工科大学、オランダ^{[77] [78] [79] [80]}
• ハンブルク専門大学、ドイツ^[81]
• ミュンヘン工科大学^[82]
• プラハのチェコ工科大学^{[83] [84]}
• フランス航空宇宙研究所（ONERA）とトゥールーズ大学（フランス）^[85]
• パズマニ・ペテル・カトリック大学とハンガリー科学アカデミー^[86]
• シェフィールド大学、イギリス^[87]
• スーパーエロ^[88]
• ダラム大学、イギリス^[89]

• テネシー大学、チャタヌーガ、アメリカ^[90]
• ノースイースタン大学、ボストン、アメリカ^[91]
• アリゾナ州立大学、アメリカ^[92]
• ニューハンプシャー大学沿岸海洋地図センター/合同水路センター、米国^[93]
• ミシガン大学、アメリカ^[94]
• トロント大学航空宇宙研究所、カナダ^{[95] [96]}
• パデュー大学、インディアナ州、アメリカ合衆国^[97]
• アリゾナ大学、アメリカ^[98]

• アルゼンチン、ハエド国立工科大学^[99]
• ミナスジェライス連邦大学、ブラジル^[100]

• マイクロソフト フライト シミュレーター
• オープンソースゲームのリスト
• X-Plane (シミュレーター)
• ジオFS
• YSFlight
• 無料のオープンソースソフトウェアパッケージのリスト
• ロッキード・マーティン Prepar3D

Wikimedia Commons にはFlightGearに関連するメディアがあります。

• 公式サイト
• SourceForgeの FlightGear
• FlightProSim、Flight Simulator Plus、ProFlightSimulator、EarthFlightSim について 2010 年 11 月 29 日にWayback Machineにアーカイブされました
• jsbsim.org