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旋回の航空力学 Turning in Aerodynamics

何でRudderを使うねん? Adverse Yaw と Kick the Ball

旋回させる時は、飛行機をエルロンで傾けさせます。(Bankさせ。) でも、実際では旋回方向にRudder ペダルを押し込みますよね? 何故でしょうか? 機首を旋回方向に向けても 旋回しないのに。。。  

このRudderを使うのは、機首を旋回方向に向ける為ではありません。 実はエルロンで飛行機をBankさせると、傾けた反対側に機首が向いてしまうので、それを抑える為にRudderを使います。 

これはAdverse Yawと言う現象で、エルロンを使う時に必ず発生します。 

例えば左に旋回しようとする時、左側の翼を下げて、右側の翼を上げますよね。 右側の翼は上げる為に、右のエルロンを下げて、右側の揚力が増します。 その時にInduced Drag が発生します。 (反対側は揚力が減る分、Induced Dragが減ります。) 右側(旋回の反対側)のDrag、抗力・抵抗が増え、機首が反対側に向こうとしてしまいます。 この反対に向こうとする現象を抑える為に、Rudderを旋回方向に押し込みます。

Adverse Yawの説明−1 エルロンが作るLiftとDragの関係

操縦桿を左に傾けると、
左のエルロンが上がって、Liftが減少します。 そして、
右側のエルロンが下がって、Liftが増加します。(青色の矢印)
でも、この左右のアンバランスさが、飛行機を左にバンクさせます。

問題は、揚力(Lift)が変わると言う事は、抗力(Drag)も変わります。

Adverse Yawの説明−2 Dragが機首を行きたい方向の反対に向かせる。(Bankさせた方と『反対方向に機首が向いてしまう。)

上側に行くエルロンは、後ろに引っ張る抗力、 Induced Dragが増えます。
しかし、下側は逆に減ります。 (赤色がInduced Dragの影響です。)

その結果、バンクとは反対の赤色の方向に機首が向きます。

本当に行こうとする方向は反対側の青色の方向です。
この様に、エルロンを使うと反対側に機首が向きます。
これがAdverse Yawで、これを抑えるのにラダーを使います

ラダーの目的は、機首の方向を安定させる為です。 決して、機首(Heading)を変える為の物じゃありません
離着陸時など、数度のHeadingを変えるのにも、エルロンで行います。 Rudderで誤魔化すのではありません。
Rudderはエルロンで発生するAdverse Yawを抑える為です。 (それとLeft Turning Tendencyです。)

 

 

Rudderを踏み込む量は、エルロンで発生したAdverse Yawを抑えるのが目的ですから、エルロンを傾けた時に機首が反対側に行かない様にするだけです。 ただ、旋回中はHeadingが変化しますので、眼だけでは分りません。 その為、Turn Coordinatorの中にあるボールが真ん中に来る様にします。ボールが真ん中に無い時は、ボールの有る方向のラダーを踏み込みます。英語では「Kick the Ball、ボールを蹴れ!」か「Step on the Ball、ボールを踏め」と覚えます。

Turn Coordinatorのボールです。これでラダーの量を調節します。

慣れてくると、体の感覚でボールの位置が分かる様になります。 ボールが真ん中の時は、バランスが取れた状態で、体が左右に振られる事がありません。 ボールが右に有る時は、体も右に傾きます。緊張していると感じ無いのですが、余裕が出てくると感じます。 一番分り易いのは、貴方のお尻です。  右にボールが有る時は、右側のお尻に体重が掛かった感じになります。 ちょうどの時は、左右均一に体重が掛かります。 余裕が出てきたら、お尻に偏りを感じますので、その方向にラダーを押し込んで、左右均一にして下さい。 

アクロバットの教官であるPropさんに教えて頂いたのですが、肩の傾きで感じるべきとの意見を頂きました。 肩が傾いた方向にラダーを踏んで、肩の位置が飛行機と一緒にします。これも合理的です。 

今回は旋回の事が目的なので、Adverse Yawに対応する為と書きましたが、実際のフライトはもう少し複雑です。
上昇時のP-Factorを抑える目的や、横風での着陸時に滑走路と機首を平行にさせて使う時もあります。またStallやSpinからの回復やフラップが故障した時に、高度を落とす為にも使う事があります。

航空力学的には意味が違いますけど、訓練を続けると、無意識にそれらの調節が出来る様になってきますし、またその時にRudderの使い方を学ぶ事になります。 Adverse Yaw以外でのRudderの使い方は、その時にシッカリと理解すれば十分ですよ。

 

次へ (内滑り、外滑り Slip / Skid)

始めに : Adverse Yaw と Ball : Slip/Skid : 旋回中の高度 : 旋回率 : 旋回半径


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