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Private Pilot Ground School モドキ

B. AERODYNAMICS 2  後半 (ちょっと上級レベル)
  1. Turning and Load Factor 旋回と負荷について
      1. Turning  旋回の時に起こっている現象
        1. To turn the airplane (or anything) it must have sideward force. 旋回するには横に押す力が必要
        2. You can create this sideward force by banking the airplane. 飛行機を傾けて、その力を発生させる。
        3. The direction of lift is Inclined. 飛行機をバンクさせる事で揚力が傾きます。
          1. One component of lift still acts vertically to oppose weight. 大半は重力に対抗します
          2. The other component acts Horizontally to pull the airplane inside of the turn,
            でも揚力が傾く事により、揚力が水平方向に飛行機を引っ張ります。
          3. 'Horizontal component of lift causes airplane to turn. 
            この水平成分が飛行機を旋回させます。
        4. During the turn vertical component of lift is decreased.  この為、重力に対抗する揚力が減ります。
          1. To make level turn 水平旋回を行なうには、
          2. increase power, or エンジン出力を高めるか、
          3. increase angle of attack ピッチを上げる等して揚力を増す必要があります。
      2. Load Factor  荷重 (荷重倍数) 
        旋回する時に揚力を増やす必要が有るので、機体や人などには、より強くの重力を感じます。
        1. Load supported by wing すべての荷重は翼(揚力)に支えられる事になります。
          • Load Factor = (G) = Load / Actual Weight
            Gと呼ばれるのは 飛行機の荷重(Lift) ÷ 機体の重さ
        2. Load factor chart  このGと呼ばれる物とバンク角度の関係グラフ
          • Bank angle increase, Load Factor increase. バンク角度が増すと荷重倍数が増えます。
            60度を超えると急激に増えますし、増えすぎると空中分解の可能性が出ます。
      3. Load Factor and Stall.  荷重(荷重倍数)と失速の関係
        1. Load Factor increase, stall speed increase. 荷重が増えると失速速度が速くなります。
        2. banked = Less Vertical Component of Lift 傾くと上に引っ張るる揚力が減少します。
        3. Wings need to create more Lift at same airspeed => increase Angle of Attack
          同じ速度で、十分な揚力を発生させるには迎え角(AOA)を増やす必要があります。
        4. Reaches Critical Angle of Attack at faster airspeed than Vs
          迎え角が大きい状態で飛行しているので、失速速度より速い状態で臨界迎角(失速)に達します。
  2. Stability  飛行機で「安定性」と言うと、どの様な意味でしょうか?
      • It is a characteristic of an airplane in flight that causes it to return to original condition after it is disturbed
        飛行機が傾いたりした時に、自然と元の状態に戻ろうとする事。
      • "Stable airplane requires less effort to control"
        安定している飛行機は、傾いたりして姿勢が変化しても、何もせずに元に戻ろうとするので、操縦が楽になり、乗っている人間にも負担が軽くなります。不安定な飛行機では、ちょっと傾くだけで急激に姿勢が崩れる様になります。
    1. Bank Stability 傾きに対する安定性、Bank Stability
      • Wing Dihedral 上向きにする事でBank Stabilityが発生する。
      • Location of Wing and CG (Low Wing and High Wing Airplane)
        重心位置と揚力中心点の場所で安定性が変わる。 重心が下だと安定する。
    2. Directional Stability 方向の安定性、 Yaw Stability
      • Vertical Stabilizer 尾翼が矢の羽の役目をする。 風見鶏の原理。
    3. Pitch Stability and CG range 重心の許容範囲。 Pitch Stability and CG Locationの話
      重心の位置は飛行機のピッチ(上下の動き)の安定性に影響を与えます。 飛行機の場合、左右にバランスは設計上で安定性が保たれていますが、搭載方法で重心が前後しPitch Stabilityに影響を与えます。
      • If the CG is located forward of forward limit of CG 重心が許容範囲よりも前方に有る場合。
        • The airplane is too stable 安定性が高すぎる。 
        • It is hard to pitch up at takeoff and landing. 重たくて離着陸で機種上が困難になる。
        • may not have enough control on landing. 着陸時に十分な操作が出来ない。
        • 重心が前方に来ると、安定性が増しますが機首がかなり重たい状態になります。
          機首が重たいと離着陸中の低速ではエレベーターが十分に働かない場合があります
      • If the CG is located rearward of aft limit of CG 重心が許容範囲よりも後方に有る場合。
        • The airplane became unstable. 不安定になる
        • It's hard to recover from stall, or may be impossible to recover from a spin. 
          失速状態になると、Tailが重いため回復が困難になったり不可能になります。
        • (An airplane may fly faster) 飛行機の速度は早くはなりますが、不安定すぎる。
        • 失速状態では、少しでも早く機首を下げて、失速状態から抜け出る必要があります。
          しかし後方が重たいと、回復操作が厳しくなります。
      • It must stay certain range to fly safely. 安全に飛行するには重心が許容範囲内の必要あります。
    1. Pitch and power ピッチとパワーの関係 (機首の向きとエンジン出力)
      1. Prop wash causes stronger tail down force. Prop WashがTail Down Forceを作る。
        プロペラの後ろから発生する後流は尾翼を通過し、水平尾翼の下に押す力が増加。
      2. If you reduce Power もしエンジン出力を減らすと
      3. Less Prop wash プロペラ後流が減り、
      4. Less tail down force 尾翼の下に押す力が減少、
      5. Nose comes down. (尾翼が上がるので) 機首が下がる
      6. Constant angle of attack 結果としてAngle of Attackが一定になる傾向があり、
      7. usually results Constant airspeed (if no pitch contol is touched) 
        操縦桿を触らなければ、速度がほぼ一定に保たれます。 着陸などの時に高度を速度を一定にして高度を下げたい場合などは、Pitchでは無くPowerでやると便利です。
  3. Left Turning Tendency 飛行機には左に行こうとする傾向があります。
      • High power & High angle of attack (Low airspeed )= Left turning tendency is the GREATEST
        通常では真っ直ぐ飛ぶのですが、低速とか高出力では左に行こうとします。特にSlow FlightやGo Around,離陸直後にはこの傾向が強くなります。
    1. Torque: Action (turning propeller to right) has reaction (banking airplane left). 作用と反作用の関係
      ニュートンの法則の一つ。 プロペラの回転が作用で、その反作用として飛行機が左に傾く、バンクする事。
      エンジンが強い力を右側に発生させているので、その反作用で飛行機が左に傾こうとします。
    2. P-factor: Asymmetrical thrust (yaw to the left) 迎え角が大きい時にはプロペラのバランスが崩れます。
      Pitchが大きい時、プロペラの左右では空気の流れに差がでて、右側の推力が強くなり、左にYawします。
    3. Slip stream (Vertical Stabilizer to the right) プロペラの後ろには回転する気流が発生しています。
      その回転した気流が、垂直尾翼の左側から強力に当り、強い左へのYawingを発生させます。
    4. Gyro precession (Tailwheel) The reaction to the force applied to gyro acts 90 degrees ahead of rotation.
      回転している物体に力を与えると、90度先にその影響が発生します。 Tailwheel Airplaneでの離陸の際は、
      最初に頭を下げて水平にするのですが、その下げる時にはプロペラには下へ押し下げる力が働きます。
      しかし、それが90度後の左方向へと機首を向ける結果となり、離陸を困難にします。
      • this is not for nosewheel airplane (tri-cycle, e.g. C-172)
        最近のNTricycle Airplaneには殆ど関係が有りません。
  4. Ground Effect  地面効果。 地面近くでの飛行では、飛行機の性能が良くなります。
    • Incresed Lift and Reduced Induced Drag near ground.
      地上付近では揚力が増えて、Induced Dragが減ります。
    • Airflow is deflected down by wingtip vortex.
      翼上の気流はWingtip Vortexで下向きに曲げられるのですが、(曲げられているので揚力が後ろに傾く)
    • near ground, vortex is blocked by ground and became weaker as plane get closer to the ground.
      地上近くになると、Vortexが地面で妨げられて、Vortexが弱く(少なく)なります。
    • less wind vortex, less induced drag created.
      その結果、Vortexが減り揚力も前方に動くので、Induced Dragが減る事になります。
      • a change in airflow by the ground.
        地面によって、気流が変わる。 より水平に「なる。
      • Local air flow became less bended down = less tiled lift
        翼上の局地的に後ろに傾くのが押さえられる = 揚力の傾きが減る。
      • Less tiled Lift = More lift and Less Induced Drag
        揚力の傾きが減るので、実質的な揚力が増えて、抗力は減ります。
    • happens in less than half of the length of wing span above ground. 翼の長さより短い高度内で発生します。
      • increase as plane gets lower. More effect in a low wing airplane 
        高度が低くなるにつれて、増大します。 低翼機で影響が大きくなります。
    • It causes the airplane to  
      • has more lift in ground effect and get stronger as it gets closer to the ground
        飛行機の揚力が増え、地面に近づけば大きくなる。
      • Float during landing. 着陸中に浮いてしまうかも。
      • Become airborne before reaching recommended take off speed during takeoff.
        離陸中に指定された速度に達する前に浮き上がる事も有る。
      • This is NOT a recommended way of explaining, but
        • It is like cushioning effect of the air near ground
          あまりお勧めな説明とは言えませんが、空気がクッションの変わりをしている。
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