- 934 AirspeedとCAOA
- NAME : ふくねこ 2013/02/19 21:26:33
- 管理人さん、教えてください。
某所で話題になっていたネタの傍流のネタですが。
Airspeedが変わってもCAOAは一定というお話だったと解釈しましたが、それで合ってますか？
そうだという前提だった場合ですが、それは無いだろ！と云うのが正直な感想ですがどうなんでしょう？
少なくとも粘性流体中の板を流れる層流が、流体速度の影響を受けないと考える方が無理があるように思えるんですけど。
もちろん、層流を保持するために特化した翼断面構造上で、ある特定の狭い速度範囲内に限定した特殊な条件下では近似的に変化が少ない可能性はあるんですが、それだと一般的ではないですよね。
実際の飛行機の学校、パイロットの学校と云うよりA&Pの学校？ではどのように教えているんでしょうか。
余談ですが、Hillsboroでヘリの訓練て羨ましいですね。
セスナでもお財布がピーピー云ってるのに、とてもヘリみたいな高級なのには手が出ません。 ^o^;
- 934-1 NAME : 管理人
 2013/02/19 23:16:55
- 高木さんの所での話はレベルが高い！
何時も考えさせられます。
「Airspeedが変わってもCAOAは一定というお話だったと解釈しましたが、それで合ってますか？」
基本的にCAOAは一定で良いと思いますよ。
どう考えても特殊なケースです。
「そうだという前提だった場合ですが、それは無いだろ！と云うのが正直な感想ですがどうなんでしょう？」
主観的な考えです。
何に対して言われているのかで意味が変わってくるでしょう。
C-172やLight Twinの世界なら一定と考えても良いと思います。
「少なくとも粘性流体中の板を流れる層流が、流体速度の影響を受けないと考える方が無理があるように思えるんですけど。」
低速では粘性は考えません。
液体なら考える必要はありますが、気体ではそこまで考えるのは音速の世界です。
レイノルズ数とか言いまして、全く無視をしている訳ではありませんが、
そこまで深くまで考えるのは音速とかの話になるんですよね。そうなるとお手上げ！
「層流を保持するために特化した翼断面構造上で、、、、、それだと一般的ではないですよね。」
P-51の層流翼は成功とは言い切れないですが、ジェットエンジンの登場で、今でも使われています。
当初は乱流防止目的だったのですが、当時はそれ程の技術力も無く利点が生かせきれなかったそうです。
が、
後の亜音速とか音速の世界で乱流を防止する事で衝撃波に対する利点が多いそうです。
（P-51の時はまだ、超音速の事は考えて無かったでしょうからね。）
それで、別の意味では一般的です。でもC-172の世界ではありません。
---
Laminar Flowは綺麗で抵抗は少ないですが、剥離、Separation、失速が早くなります。
Turbulent Airは抵抗は増えますが、剥離が遅れるので、失速が逆に起こり難くなります。
この事を言ってると思ったのですが、
通常の翼なら乱流は起こってると思うんです。 凸凹の主翼を持つC-172やPA-28。
そうなると、CAOAが増えると言うのはマッハ0.7とか0.8以上の世界だと思うんです。
ですから、Load FactorとRoll Rateの質問で、CAOAが増える世界は全く別の世界に思えるのです。
それで「乱流が増えてCAOAが増える」ってのは別の理由に思えてしまうんです。
（これを書きたかったのですが、私も想像の世界でして、文章が怪しい）
まあ、このCritical AOAの増加を話した人、
若しくはこの人に伝えた人が何を考えて言ったのか聞かないと答えられないのですね。
---
A&Pの学校ではCAOA一定でしょう。
私はSupersonicの授業もある４年制の大学だったので、比べられないです。
別室にはSupersonic Wind Tunnnelも有りましたし、設計の勉強もしました。
でもSupersonicの事は殆ど忘れました。 C-172の世界じゃ使わない！
それにSupersonicでは、通常の失速は考えません。 と言うか、
Vsよりも極端に早いその速度で失速の話は不自然でして。
（まあ、設計の関係でマッハ１前後での失速が尾翼に悪影響を与えるので、
注意して程度は学びましたが一般に学ぶ失速とは違います。）
でも、何故か人工衛星の軌道や再突入、ロケットの打ち上げ関連も勉強しました。
通常は２年制の短大でもA&Pにはなれますので、
軽くは勉強してもそこまでは勉強しないのではと思います。
粘性もレイノルズ数で軽くは押さえるだろうけど、整備にはあまり関係が無いしね。
まあ、正直に、ここらは弱い世界ですね。
- 934-2 NAME : ふくねこ 2013/02/20 20:21:54
- なるほどですね。
まぁ、あくまでも飛行機の上という限定された特殊な条件下での知識なわけですから、それでいいんでしょうね。
気体（ってより空気）中のレイノルズ数なんざ、バカみたいに大きくなるので、そのなかでの数百ktの速度差なんか無視できるほど小さいですよって事なんでしょうし。
まさにリーマン幾何学とユークリッド幾何学みたいな関係なんでしょう。
この手のお話も嫌いではないのですが、やっぱりPPLにはちょっと・・・ネ。 ^o^;
余談ですが、C172などの表面凸凹機体の方がCAOAは大きいですよね。
亜音速機や超音速機では純粋に抵抗を減らすため、徹底的に乱流を減らし（小さくし）ますよね。
そのためにCAOAが小さくなるわけでしょ？
結果として、抵抗をあまり増やさずに「乱流の種」を作ろうとした苦肉の策がBortex generatorだと認識しています。
（あ〜懐かしい。 F-86Fって結構好きなんです。）
でも人工衛星やロケットまで勉強されているなんてスゴイですね。
そこまで行くと、時間の伸縮まで出てきて面白そう〜。
アタシも好きですが、そこまでの頭はありませんもん。
ご多聞に漏れず、年取ってから学生時代にちゃんと勉強しなかったことを後悔してます。 ~o~;
特に今は英語が・・・。
ちょっと脳みそ半分仕事にとられてて、支離滅裂になってますがご容赦を。
ありがとうございました。
- 934-3 NAME : 管理人 2013/02/20 21:28:51
- 意味が分らん話になってきましたが、、、
飛行機が特殊なのかは分りませんが、液体と気体は大きく違うのでしょう。
あまり理解が出来てる訳では無いので・・・・想像の独り言。
「C172などの表面凸凹機体」よりも厚みがある方の方が正しいかも。
「亜音速機や超音速機では純粋に抵抗を減らすため」
層流翼は衝撃波の発生を遅らす為じゃ無いのかなと思ったり。
それに超音速になると翼型よりもPowerが大事でしょ。
「抵抗をあまり増やさずに「乱流の種」を作ろうとした」
よく理解してる訳じゃ無いけど、超音速機の低速時の対応だと思ってました。
・・・・と、独り言でした。 何の証明もありません。
「でも人工衛星やロケットまで勉強されているなんてスゴイですね。」
Astronauticsて言うんですが、何で勉強させられたのかが分りません。
飛行機と人工衛星（ロケット）は繋がりが深いって事なのでしょうか。
起動や再突入の角度を計算したり、はたまた打ち上げロケットの排気ガスの速度を計算したり。
面白かったけど授業が終われば卒業まで何も無し。
理屈の一部だけは覚えてますが、殆ど忘れてます。
今考えても、あのAstronauticsの理由が分りません。 A&Pの試験には一切、関係無いしね。
私も音速の世界や宇宙の世界は、脳みそが崩壊状態です。
- 934-4 NAME : ふくねこ 2013/02/24 07:33:25
- 管理人さん、ありがとうございます。
すみません。例によって、勝手に納得できています。
このサイト自体が飛行機の話をする場なので、物理の普通とは違い飛行機の「普通」でいいと思います。
まぁ確かに小学校で図形の勉強する時に、「これはユークリッド幾何なので２次元上の平面に限定した話です」なんてわざわざ混乱するような説明する教師は居ませんもの。 ^o^;
実際に仕事で図形を扱っている人間でも、三角形の内角の和は180度と信じて疑わない人間も居ますからね。
（まぁ結局は３次元上の狭い平面しか扱わないし便利なので、それでも間違いではないんですけどね。）
う〜ん・・・飛行機の世界の話では「え！？」ってのに少なからず遭遇しますが、アタシの周りには、そういう話のできる人が居ないのが寂しいところです。
Propさんは遠いしなぁ。 ^.^;
- 934-6 NAME : 高木 雄一 2013/02/24 11:48:05
- おはようございます。
帰国して、普段の生活に戻りました。
こちらは緑の大地に青い空、暖かな日差し、春本番といったところです。
冬風に耐えながら訓練をしていたことが夢のようです。
先日の、Critical Angle of Attack（CAOA）が速度によって変化するという話を詳しく説明したいと思います。
私も科学者ではなく、ただ知識として知っているだけのことで、あまり詳しく質問をされてしまうとボロが出るでしょうが。
詳しい内容は、NASAのHPからどうぞ。
http://ntrs.nasa.gov/search.jsp
ある翼型のCAOAが一定というのは事実ですが、ここには流体の速度や粘性係数が一定であること、つまり流体の性質も一定であることも前提にするべきと思います。
流体の速度が変われば、その慣性も変化しますから、ここを切り離すことはできません。
高い対気速度（高レイノルズ数）の飛行では、低い対気速度の状況と比べ、空気の慣性は大きく、また翼面の乱流境界層は広域に広がっています。
低い対気速度（低レイノルズ数）では空気の剥離（Stall）が発生したAOAであっても、高い対気速度の領域になると、先のように境界層を減速させて剥離させるには、高い慣性のためにさらに大きな圧力が必要です。
つまり、低速度のCAOAと高速度のCAOAには多少の差が生じることとなります。
では、これがどのくらいの差があるかと言うと、例えばPitts Specialの翼型では、+1GのStall Speedである60MPH近辺では約15度、Vneの212MPHでは約18度だそうです。
ただ、Pitts S-2B/S-2CのVaは154MPHですから、VneでのCAOAの飛行はPositive側のLoad Factor Limitである+6Gを超えますので、実機を用いての実験は危険を伴います。
15度から18度、このCAOAの差を無視できるものと考え、これまでのようにCAOAは常に同じと教育することが正しいのか、それとも多少の手間を割いてもReynolds NumberによってCAOAは多少変化するとの教育がよいのか、私には判りません。
一つ言えることは、事実を見ようとせず、目を瞑っていることは、発展を諦めていることだと思うのです。
例えば…
「翼の上面と下面を流れる空気は、翼の後縁で同時に出会う」という、20年前に私が習ったこの理論。
2013年の現在、これは正しいこととして教育されているのでしょうか？
- 934-7 NAME : 管理人 2013/02/24 17:08:22
- 高木さん、お疲れ様です。
今回の帰国は実りの多かった感じでは無いでしょうか？
そちらはもう春と羨ましい感じですが、京都では今日も雪がちらついています。
ふと考えると高木さんが日本に居た時は、雪と雪の間では無かったかと思ったり。
CAOAに関しては、私の知識の無さに関して、ボロがボロボロって感じですね。
「+1GのStall Speedである60MPH近辺では約15度、Vneの212MPHでは約18度だそうです。」
これ以上の証拠は無いってほど、明確な現実ですね。
乱流によるCAOAの上昇はそれほど無いと思ってましたが、３度の変化は大きいですね。
これは確実なる変動で、乱流の影響は思って居た以上に大きい証拠です。
空気の圧縮は１８０ノットぐらいからと認識してました。
180Ktsは210MPHぐらいですし、粘性の影響は想像以上にでかいのだとの驚きです。
「VneでのCAOAの飛行はPositive側のLoad Factor Limitである+6Gを超えますので、実機を用いての実験は危険を伴います。」
これを考えると、 実機ではVsからVaの間での失速が問題になる。
そう考えると、VaはVneよりかなり遅いから、CompressionやRenolds Numberの変更もそこまでない。
それで、まあ、CAOAは比較的一定である＝一定で考えよう＝一定だ、、、となったのでしょうかね。
言い訳がましいでしょうか、物理の問題とかで「摩擦が無い物として」とかの世界でしょうか。
勉強不足で、すいませんでした。
---
「翼の上面と下面を流れる空気は、翼の後縁で同時に出会う」という、20年前に私が習ったこの理論。
似た様な物では無いでしょうか？
乱流や粘性を何処まで考えるかで、意味が大きく変わるのでは？
乱流がほとんど生まれない速度なら一定と言い切れるでしょうからね。
私は物理の「摩擦」と同じ様な物で「基本的に」と付け加えれば問題は無いと思います。
- 934-8 NAME : ふくねこ 2013/02/28 12:30:25
- うわぁ！管理人さんすみません。仕事にかまけて、お聞きしたままほったらかしになっておりました。
一応見てはいたのですが、じっくり考える余裕も能力も無くて。 ^.^;
おかげで、みん検もずいぶん溜まってしまった。
（で、仕事の隙にちょこっと・・・）
高木さん、お疲れ様でした。
いーなー、暖かくて。日本では未だに凍える風が吹いています。
今年は特になのか、先日も青森では積雪が5mを超えたとか！
3階のベランダが出入り口ですよ！！ 想像がつきませんケド。
AirspeedとCAOAは・・・う〜ん。レイノルズ数まで出てきて、ついでに知恵熱が出そうです。 ^o^;
空気のレイノルズ数なんて良く知らないままバカでかいと簡単に考えてたので、そこまで差が出るとは思ってもいませんでした。
212MPHと60MPHの150MPH程度の差で、20%の仰角差ですから相当なもんですよね。
まぁ現実の飛行で3度の差が、どれだけパイロットに影響するかは判りませんけれど。
でもブログ拝見した時も思ったのですが、速度が上がる方がCAOAが大きくなると云うのには驚きました。
逆だと思ってたんで。
空気の粘性なんてたかが知れてて、慣性質量の方がはるかに大きいって認識だったので、速度が上がると粘性が変化するというのは思いもつきませんでした。
（今でも、じっくり考えていないことも有って、いまいち理解できていませんけど。）
も〜単純に解放された大気中の翼で観測されるレイノルズ数は、翼型でだけ変化するもんだって思い込んでいたので。
NASAでReynolds Numberを引いたら37000件を超えちゃいました。これだけで見る気力を喪失。^_^;
さすが素人でショ！？
やっぱり奥が深いですね〜。いくら考えてもネタが尽きない。
まぁC-172に関して言えば（つまりPPLレベルなら）Airspeedなんて80〜130kt程度ですから、CAOAは概ね一定と云い切っても問題は無いのでしょうね。
> 「翼の上面と下面を流れる空気は、翼の後縁で同時に出会う」
は、アタシもそう聞かされていました、と云っても正式に勉強したわけではありませんが。
今までは改めて考える機会も有りませんでしたが、現在では層流に包まれている限りは正しいと考えています。
Trailing Edgeで乱流が生じている場合は、同時に出会う必要は無い、と云うか出会えないと思いますが、どうなんでしょうね。
余談ですが、FoxのMovie拝見しました。
いやぁ、滑空機も結構凶暴な飛び方するもんなんですね。
それにしても、やっぱり滑空機は怖いです。
飛んでる間は優雅でいいんですけど、いざ降りるとなったらピンポイントでアプローチして、ピンポイントでパスに乗らないとダメじゃないですか。
失敗しても、動力無いからやり直し利かないし。
先読みと的確で正確な操縦ができなきゃだめですよね。
もちろん飛行機に限らず、乗り物は先読みが大事なのは判りますが、失敗をリカバリーできないってのが怖いです。
- 934-9 NAME : 管理人 2013/03/01 13:20:16
- レイノルズ数の影響って、大きいですよね。
イメージでは無視できると思ってたのですが、大違い。
（今でも、じっくり考えていないことも有って、いまいち理解できていませんけど。）
粘性よりも乱流のプラスを考えれば理解が楽かも。
層流は摩擦は大きいけど、失速である剥離が起こりにくいのが乱流の特徴です。
「Airspeedなんて80〜130kt程度ですから、CAOAは概ね一定と云い切っても問題は無いのでしょうね。
実際はこれが答えだと思います。
高速で失速させるなら、かなり高いLoad Factorですし、非現実的です。
> 「翼の上面と下面を流れる空気は、翼の後縁で同時に出会う」
CAOAと同じような事だと思いますよ。
基本的に「似た様な時」に出会う。
実際はちょっと上流が早い、、、で良いのではと思います。
乱流だけでなく、慣性の影響も大きいと思ってます。
もはやPrivateや教習のレベルを超えてますが、
皆で一歩上の世界を目指せれば、その過程で「考える」と言う事で脳みそがグレイドアップすれば良いなと思います。
難しい事を考える事で、基礎的な知識が完全に理解し、焼き付くのがプラスと思います。
- 934-10 NAME : 高木 雄一 2013/03/02 13:50:11
- ふくねこさん
今日の気温は21度Cまで上がったようです。
もう暑いくらいで、そのうち夏日にもなることでしょう。
Foxの動画を見ていただけたのですね。
ありがとうございます。
滑空機は確かにPowerがありませんから、Go aroundができません。
しかし、飛行機が出力でApp Pathを調整できるのと同様に、Spoilerで降下率や速度調整ができますから、意外に難しさはありません。
むしろ難しかったら、飛行時間の少ない訓練生の手に負える機体ではなくなるでしょうね。
私はこれまで、飛行機に乗るときも滑空機として考えて飛んでいたので、これがよかったのかもしれません。
Engineなどいつでも停止する可能性があるわけですから、いつでも滑空機に路線変更してしまうのだと。
Power off glideの範囲内に着陸可能な場所がないということは、それはすなわち飛んではいけないところにいると考えています。
もちろん、こんなことを考えずとも、飛行機に乗ることは可能ですが。
管理人さん
「前縁で翼上面と翼下面に別れた気流は、後縁で同時に出会う」
1990年代、航空整備学生だった私も、航空力学の授業でこのように習いました。
私もそれを信じて疑いませんでしたし、教官の方たちも同様だったことでしょう。
これが当時の「常識」だったから仕方ありません。
このことが本当にどうか、下の映像でお分かりいただけると思います。
http://www.youtube.com/watch?v=6UlsArvbTeo
- 934-11 NAME : 管理人 2013/03/02 14:28:43
- いや、、、、よく分りますね。
乱流と層流の違い程度と思ってましたが、桁違いですね。
いやはや、もう同時に到達するとは言えませんね。
摩擦程度の問題でもありません。
何度も繰返される理由もよく分りました。
今後は注意しないと、と思います。
それに速度差も距離の違いだけでも無いですね。
気圧の差なのでしょうけど、それだけでも違う様な。
それに、慣性が理由かと思ってたけど、
気流の流れを見る限りじゃ、作用と反作用の影響（Lift & Downwash)もそれ程じゃ無い。
もう一つ、凄いなと思ったのは、上下の気流が分れる地点です。
かなり後ろの方で、気流が分れてる。
１０％−２０％程度でしょうか。
あれほど後退しても、まだあの地点から、Ｕｐｐｅｒに流れる。
現実なのですが、不思議な世界です。
動画撮影が気楽になった現代、これから色々な動画が出てくるでしょうね。
そして、常識が非常識になる事も、これからはもっと増えそうですね。
|
|
