4.6.1 の力を順番に #
航空機が正面からまっすぐで水平な飛行中に見られた場合 [Figure 4-28]航空機に作用する力の場合
見える、揚力と重量が明らかになるだろう: 2 つの力。 航空機が銀行にあった場合、リフトが重量とは正反対に作用せず、現在では銀行の方向に作用していることは明らかです。 ターンについての基本的な真実: 航空機がバンクするとき、リフトはターンの中心に向かって内側に、上方に向かって行動します。
ニュートンの運動の第 1 法則である慣性の法則は、静止している物体または直線で動いている物体が静止したままであるか、他の力によって作用するまで直線で移動し続けると述べています。 航空機は、動く物体と同様に、回転させるために横方向の力を必要とします。 通常のターンでは、この力は航空機をバンキングすることによって供給され、リフトは上方だけでなく内側にも及ぶ。 ターン中のリフトの力は、互いに直角に 2 つのコンポーネントに分離されます。 重み (重力) に対して垂直で反対に作用する 1 つのコンポーネントは、「リフトの垂直コンポーネント」と呼ばれます。 もう 1 つは、ターンの中心に向かって水平方向に作用し、「リフトの水平成分」または求心力と呼ばれます。 リフトの水平成分は、航空機をまっすぐな飛行経路から引き寄せて回転させる力です。 遠心力とは、航空機の方向の変化に対する「平等で反対の反応」であり、揚力の水平成分と同等で反対に作用します。 これは、正しく実行されたターンで、航空機を回転させる力が舵から供給されない理由を説明しています。 ラダーは、航空機の機首とテールの直線トラック間のずれを修正するために使用されます。 良い曲がり角とは、機体の機首と尾が同じ道をたどるものです。 ラダーがターンで使用されていない場合、機体の機首がターンの外側にヨーイングします。 舵は、相対的な風に合わせて鼻を元に戻すために使用されます。
航空機は、ボートや自動車のように操縦されることはありません。 航空機が旋回するには、銀行に預ける必要があります。 バンクされていない場合、ストレート フライト パスから逸脱するための力はありません。 逆に、航空機がバンクされると、ターンの内側に滑り込まない限り、回転します。
優れた方向制御は、機体がバンクされているときはいつでも回転しようとするという事実に基づいています。 パイロットは、航空機をまっすぐで水平な飛行中に保持しようとするときに、この事実を念頭に置いておく必要があります。
航空機をターンに計上するだけでは、開発されたリフトの総量に変化はありません。 バンク中のリフトは垂直コンポーネントと水平コンポーネントに分かれているため、重力に逆らって航空機の重量を支えるリフトの量が減少します。 その結果、追加のリフトが作成されない限り、航空機は高度を失います。 これは、リフトの垂直成分が再び重量に等しくなるまで、AOA を増やすことによって行われます。 リフトの垂直成分は、バンクの角度が大きくなるにつれて減少するため、航空機の重量を支えるのに十分な垂直リフトを生成するために、AOA を徐々に増やす必要があります。 パイロットが一定の高度を回転するときに覚えておくべき重要な事実は、高度を維持するために揚力の垂直成分が重量と等しくなければならないということです。
特定の対気速度では、航空機が回転する速度は、揚力の水平成分の大きさに依存します。 リフトの水平成分は、バンクの角度に比例していることがわかります。つまり、バンクの角度が増減するにつれて、リフトはそれぞれ増加または減少します。 バンクの角度が大きくなると、リフトの水平成分が大きくなり、腐敗が大きくなります。 この結果、任意の対気速度で、バンクの角度を調整することによって、腐敗を制御できます。
レベルターンで高度を保持するのに十分なリフトの垂直成分を提供するには、AOA を増やす必要があります。 翼の抗力はその AoA に正比例するため、揚力が増加すると誘起抗力が増加します。 これにより、バンクの角度に比例して対気速度が低下します。 バンクの角度が小さいと、対気速度がわずかに低下し、バンクの角度が大きいと対気速度が大幅に低下します。 追加の推力 (パワー) は でなければなりません
レベル ターンでの対気速度の低下を防ぐために適用されます。 必要な追加推力の量は、銀行の角度に比例します。
回転中に対気速度が増加した場合に生じる追加の揚力を補償するには、一定の高度を維持する場合、AOA を減らすか、バンクの角度を大きくする必要があります。 バンクの角度が一定に保たれ、AOA が減少すると、腐敗が減少します。 対気速度の増加に伴って一定の腐敗を維持するためには、AOA を一定に保ち、バンクの角度を大きくする必要があります。
対気速度が増加すると、回転半径が増加し、遠心力は回転半径に正比例します。 正しく実行された場合、揚力の水平成分は、遠心力と正確に等しく、反対でなければなりません。 一定の速度で対気速度が上昇すると、回転半径が増加します。 回転半径のこの増加は遠心力の増加を引き起こします。これは、リフトの水平成分の増加によってバランスを取る必要があります。これは、バンクの角度を大きくすることによってのみ増加することができます。
スリッピング ターンでは、航空機は旋回飛行経路の外側に向かってヨーイングされているため、使用中のバンクに適した速度で回転していません。 機体は腐敗に対してバンクされすぎているため、水平リフト コンポーネントは遠心力よりも大きくなります。 [Figure 4-29] 水平リフト コンポーネントと遠心力の間の平衡は、バンクの減少、腐敗の増加、または 2 つの変更の組み合わせによって再確立されます。
スキッド ターンは、水平リフト コンポーネントを超える遠心力が過剰になり、航空機をターンの外側に向かって引っ張ることによって生じます。 腐敗は銀行の角度には大きすぎる。 このように、スキッド ターンの修正には、腐敗の減少、バンクの増加、または 2 つの変更の組み合わせが含まれます。
特定の腐敗を維持するには、対気速度に応じてバンクの角度を変える必要があります。 これは、高速航空機では特に重要になります。 たとえば、時速 400 マイル (MPH) では、航空機は約 44 度の基準で標準レート ターン (毎秒 3 度) を実行する必要があります。 このバンクの角度では、航空機の揚力の約 79% だけがリフトの垂直コンポーネントを構成します。 これは、AOA を十分に増やして垂直揚力の損失を補う場合を除き、高度の損失を引き起こします。
4.6.2 クライムの力 #
すべての実用的な目的のために、定常状態の通常の上昇での翼の揚力は、同じ対気速度での定常レベルの飛行と同じです。 上り坂が確立されたときに航空機の飛行経路は変更されましたが、傾斜した飛行経路に対する翼の AOA は、リフトとほぼ同じ値に戻ります。 図 4-30 に示すように、最初の瞬間的な変更があります。 直線と水平飛行から登山への移行中に、最初に後方の圧力を加えたときにリフトに変化が生じます。 機首を上げると、AOA が増加し、一時的にリフトが増加します。 この時点でのリフトは重量よりも大きくなり、航空機の上昇が開始されます。 上向きの傾斜で飛行経路が安定した後、AOA とリフトは再びレベルの飛行値に戻ります。
クライミングがパワー設定の変更なしで入った場合、水平飛行で一定の対気速度を維持するために必要な推力が不十分であり、上昇時に同じ対気速度を維持するには不十分であるため、対気速度は徐々に減少します。 飛行経路が上方に傾くと、航空機の重量の構成要素が航空機の総抗力と同じ方向に作用し、それによって総有効抗力が増加します。 その結果、総抗力が電力よりも大きくなり、対気速度が低下します。 対気速度の低下により、総抗力 (同じ方向に作用する重量成分を含む) が推力に等しくなるまで、それに応じて抗力が減少します。 [Figure 4-31] 運動量のため、対気速度の変化は緩やかであり、航空機のサイズ、重量、総抗力、およびその他の要因の違いに応じてかなり変化します。 その結果、総抗力が推力よりも大きくなり、対気速度が低下します。
一般に、対気速度が安定すると、推力と抗力、揚力と重量の力が再びバランスが取れますが、同じ電力設定で直線とレベルの飛行よりも低い値になります。 航空機の重量は、上昇中は下方だけでなく後方にも抗力作用があるため、水平飛行と同じ対気速度を維持するには、追加の力が必要です。 パワーの量は、登る角度によって異なります。 登りが十分に急激に設定されている場合、十分な電力が得られない場合は、速度が遅くなります。
安定した登りに必要な推力は、引きずり量と、上昇の角度に応じた重量のパーセンテージに等しくなります。 たとえば、10 度の上昇では、推力と重さの 17% を等しくするために推力が必要です。 まっすぐ登るには、すべての重量とドラッグに等しい推力が必要です。 したがって、登り性能のための登り角度は、重量の一部を克服するために利用できる余分な力の量に依存します。 航空機は、過度の推力により上昇を維持できることに注意してください。 余分な推力がなくなると、航空機は登ることができなくなります。 この時点で、航空機は「絶対天井」に達しています。
4.6.3 降下における力 #
登りと同様に、航空機に作用する力は、直線と水平の飛行から降下するときに明確に変化します。 次の例では、航空機は直進飛行と同じ出力で下降しています。
コントロール ヨークに前方圧力を加えて降下を開始すると、AOA は一瞬減らされます。 当初、航空機の勢いにより、航空機は同じ飛行経路に沿って一時的に継続します。 この瞬間、AOA が減少し、総リフトが減少します。 重量がリフトよりも大きくなると、航空機は下降し始めます。 同時に、フライトパスはレベルから下降フライトパスに移行します。 リフトの減少と、水平飛行を維持するのに十分なリフトを生成できないことと混同しないでください。 フライトパスは、予備のスラストとエレベーターで操作されています。
直進飛行と同じ対気速度で降下するには、降下が入るにつれて電力を下げる必要があります。 飛行経路に沿って前方に作用する重量の成分は、下降速度の角度が増加するにつれて増加し、逆に、降下速度の角度が減少するにつれて減少します。 飛行経路に沿って前方に作用する重量の成分は、下降速度の角度が増加するにつれて増加し、逆に、降下速度の角度が減少するにつれて減少します。
