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VG Diagram

Velocity (速度)とG (荷重)の関係表です。 略して VG Diagram(表)と呼びます。 この表は各機種の速度や荷重によって飛行機に与える悪情況を示しています。 速度(失速速度や制限速度)とG(荷重の)関係や、制限荷重、VNE(最大飛行速度)などが表になっています。   Privateで理解する必要は有りませんが、この表を理解しておくと、各制限速度や失速速度、Vaなどの関係が分かります。

VG Diagram Velocity (速度)とG (荷重)の関係表です。 略して VG Diagram(表)と呼びます。 この表は各機種の速度や荷重によって飛行機に与える悪情況を示しています。 速度(失速速度や制限速度)とG(荷重の)関係や、制限荷重、VNE(最大飛行速度)などが表になっています。

横に行けば、速度が速いと言う意味で、上に行くと荷重(Load Factor)が増えた状態と言う意味です。 (X-軸が速度、Y-軸が荷重)
横に引かれた赤色の線が1Gを示しており、通常の水平飛行を示しています。(Load Factorが1の横線)

  • 緑色が通常の飛行範囲です。 離陸するれば、ほとんどこの緑の部分で飛行しています。このエリアでの飛行が安全です。
  • 黄色の部分。 乱気流が無い場合に飛行が許される速度。速度計(Airspeed Indicator)で黄色で示されている速度の部分です。
       乱気流もLoad Factorを増やす要因です。Vno以上での飛行は飛行機が失速する前に乱気流で飛行機が壊れる可能性が有ります。
  • 白色の部分、飛行機が失速してしまう部分。一番左がVsoになります。上や下はLoad Factorによって失速速度が速まります。
  • 赤色の部分、空中分解や構造に大きな障害を与えてしまう範囲です。G(荷重)が高すぎるか、空気圧が高すぎます。
  • 茶色の部分、すこし余裕は有りますが、構造に何らかの障害が残る可能性があります。 (厳密には、設計上で与えられた余裕ですが、保障は有りません。 またこの領域に入った瞬間にAirworthiness Certificateが無効になります。)
  • Vs以下の速度では、翼が十分な揚力を得る事が出来ないので、失速するか、離陸する事は有りません。
       エンジンの馬力でヘリコプターの様に空中停止の様な事は出来ますが、そんな特殊な事までは考えません。

    (ここからは意味が分からない時は下の「失速と速度とLoad Factorに空中分解の関係」を先に読んで下さいね。)

  • Vs以上の速度でも、荷重(Load Factor)が増すと、速い速度でも失速してしまいます。(緑色の上の部分で赤線の外側)
    この図の飛行機はUtility Categoryの飛行機を想定していますので、制限荷重(Limited Load Factor)が4.4Gと成っています。VA以下の速度では何をしても制限荷重を超える事がありません。Va超える前に飛行機が失速してしまいます。 しかし、VA以上の速度で無理をすると、失速せずに機体に損傷を与えてしまいます。 揚力が強すぎて、翼が上に折れてしまいます。
  • 一番右側にある黄色と赤色の境界線が、この飛行機のVNEとなります。 この速度を超えると、飛行機の前から来る気圧が高い為、危険な状況に成ります。翼を後ろに折り曲げようとする力が強くなりますし、突起物に対する空気抵抗も強くなりすぎます。

     

    失速と速度とLoad Factorに空中分解の関係

    翼の失速(Stall)は皆さんがご存知でしょう。 (機首を上げすぎて、ガタンと急に落ちる様な状態です。) Angle of Attack (迎角)が増えすぎて、翼を通過する気流が剥離して、翼が揚力を作らなくなる状態です。 翼型によってこの剥離が始まる角度、Critical Angle of Attackってのが決まっています。 このCriticallの角度を超えてしまうと失速しちゃいます。 この失速は訓練項目で、初めて経験した時は驚いたでしょう。 事実、こんな事が低空で起こると地面に激突してかなり危険です。 

    しかし、これが上空で起こると回復する余裕が有るので、危険では有りません。 よっぽど変な操縦をしなければ問題は無く、逆に楽しむ人も多いでしょう。 そして、この失速が空中分解から飛行機を守ってくれます。 Va Diagramはこれを表にした物です。

    Load Factorが増える時は、翼が水平飛行時以上の揚力を発生している時です。 下記の図の様にバンク角度が大きい時や急激な機首上げなどでLoad Factorが増えます。 (乱気流がある時も表記方法が変わりますがLoad Factorが増えます。) このLoad Factorが増える時は揚力を発生させる必要がある為に、翼は高速でAngle of Attackが大きくなっています。 Angleを増やさないと、増加したLoadを支える事が出来ませんからね。 

    Load Factorが増えた状態では、揚力を増す為にAngleを大きくします。 通常のLiftでは高度が保てませんので、Angleを増やして揚力を増やしています。 Angleを増やしているので、翼はCritical Angle of Attackに近い状態ですので、失速する速度も大きくなります。 (普通なら低速でCriticalに達するのですが、Load Factorが高いのでより高速でCritical Angleに達するのです。)

    Va以下の速度ですと、Load Factorの増加に対応する為に角度を増やしていくとCritical Angle of Attackを超えてしまい、翼がStallしてしまいます。 

    しかし、Va以上ですと揚力が増えすぎて翼に掛かる負荷が凄く増えてしまい、翼が根元から折れてしまいます。翼が上に行こうとする揚力と胴体が落ちようとする逆の重力の差が強すぎて、翼を支えている部分が支えられ無くなるのです。

    低速ですとStallしてしまい、揚力が無くなる事にになり。翼に掛かる負荷が無くなり空中分解を免れる事が出来ます。 Stallは乗客を脅かす事は有っても空中分解から飛行機を守ってくれます。 しかし、高速ですと少しのAngle of Attackの増加でも揚力が急激に増えて、Stallする前に翼が折れてしまう可能性がかなり大きくなります。

    ですから、Va以上での無理な飛行が禁止されているのです。Va以下ですとStallが先に発生するので、色んな事が安心して行う事が可能になります。 注意点はVaは軽い時に遅くなります。 軽い為にStallしにくいのです。軽いとStallの危険性は減るのですが、逆に空中分解の可能性が高くなるので注意して下さい。(Stallしにくいので、無理してしまっています。)

 

 

上記の表はPrivate Pilotの筆記試験に出てくる表ですが、バンク角と荷重(Load Factor)の関係を示した表です。 
左側はバンク角によるGの値を数値で示しています。 45度を越えると急激にG(荷重)が増えるのが分ります。特に70度を超えると危険です。 実際では、急降下からの無理な機首上げや、乱気流による荷重(Load Factor)の増加も頭に入れる必要があります。


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