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Constant-Speed Propeller の Governor ガバナー

Governorの内部構造と回転速度

Speeder Spring

このバネはGovernorのFlyweightsを抑える様に取り付けられています。Flyweights の遠心力を感じるのがGovernorの原理で、その強弱がが強いか弱いかは、このSpeeder Springの強さで決まります。Overspeed では遠心力がSpeeder Springよりも強く働き、Underspeedでは逆になります。 そしてON Speedではバランスが取れた状態です。

Constant-Speed Propeller機のPitch Control (Prop Control)はこのSpeeder Springに繋がってい ます。それでこのバネの圧力を調節する事で、On Speedの回転数(Angle of Attack)を制御しています。

レバーを押し込むと(High RPMにすると)Speeder Springに圧力が加えられて、Flyweights が内部に押し込まれます。 こうなると、Governorは回転数が減ったと全く感じますので、Propellerのピッチを下げて回転数を上げようとします。

逆にコントロールを手前に引くと逆の状態になります。Springの圧力が減って、 遠心力が強くなった状態と同じになり、プロペラのピッチが大きくなって、回転 数が遅くなります。

Governorの基本はこのSpeeder SpringとFlyweightsが得る遠心力のバランスであると考えられます。 そして、Pitch Controlでこのバランスをコントロールしています。

ON-Speed (適切な速度・コントロールで選んだ速度)

設定された回転速度で動いている時は、全てにバランスが取れています。(Speeder SpringとFlyweightsの関係) そして内部では変動がなくなります。 この状態では弁が中立の位置にありプロペラにはオイルが流れない状態になります。 これをON−SPEEDと言います。この回転速度ではバランスが保たれ、Flyweightは倒れずに真っ直ぐとなっています。 またプロペラのオイル圧は一定なので、プロペラの角度は一定になります。 空気抵抗も変わらないので、回転数も一定でON Speedのままです。

OVER Speed (飛行機自体が加速したりとプロペラの抗力が減った時などの際) 

回転速度が速くなると、Flyweightに掛かる遠心力が強くなり、外側に開きます。(Flyweight勢いがSpeeder Springよりも強い) するとFlyweightsはL−型ですので、反対方向(中央部分)が上に持ち上がり、中央部分の棒、Pilot Valve Plungerも持ち上がます。 (ピンク色))すると弁が開き、オイル圧が変動してプロペラに流れてピッチが大きくなります。 大きくなるとプロペラの抗力が増して回転速度が遅くなります。 そして、On-Speedの所で落ち着きます。

UNDER Speed (減速した時など、Angle of Attackが大きくて抵抗が高い場合)

また逆に回転数が減ると遠心力が小さくなり、Flyweightが内側に倒れて、棒の部分が下に行きます。 その結果、弁が違うように働きでオイルの流れが反対になります。 (回転が遅いと遠心力が小さくなり、Speeder Spring (黄色の部分 )のバネが強く なって内側に倒れます。)この場合ではオイル圧が変化して、今回はピッチが小さくなって抗力が減ります。 その結果、抵抗が減るので回転数が早くなります。そして、またOn-Speedの状態で落ち着きます。 

Governorと定速プロペラ (まとめ)

ガバナーやプロペラ角が上記の動きを繰り返す事で、プロペラやエンジンの回転が同じになります。 回転数が同じと言うのはプロペラの速度が同じです。 それで Constant Speed Propeller、定速プロペラと呼ばれます。

出力が同じならプロペラの抗力も同じです。 一定の抗力を感じているので、Angle of Attackも一定になります。ピッチは変化していますよ。でもプロペラの感じる風の流れは、(Path, Relative Wind)プロペラの回転による速度 と 飛行機の前進する速度 の合計で決まります。)

弁の部分(ピンク色のPilot Valve)はSpeeder Spring(黄色)のバネで押さえつけられていますが、このFlyweightの動きで上下します。 この上下の動きでプロペラへのオイルの流れが発生したり、逆流や止まったりします。これがGovernorの基本的な動きです。

回転数

遠心力

Flyweight

弁、Plunger

油圧の影響でプロペラ角が

抗力が

プロペラは

上がる

強くなる

広がる

押し上げられる

大きくなり

大きくなり

減速する

下がる

弱くなる

縮まる

押し下げられる

小さくなる

小さくなり

加速する

 

Booster Gear Pump

また、ガバナーの軸には、ギア式のオイルポンプ(Booster Gear Pump)が付いており、圧力のあるオイルをプロペラに送ります。 この圧力でプロペラの角度を変えています。 (オイルを送っただけじゃ変化はしません。 圧力が有って変化します。)

プロペラの設計によって違いますが、ガバナーからオイルの圧力を送る管が1本の物と2本の物があります。 一本の場合はPropeller内部の圧力を上げるだけですが、反対方向にさせる場合には、圧力を抜いて、空気圧や遠心力、カウンターウエイトなどの働きで反対方向にピッチを変えます。 2本の場合は、シリンダー内のピストン部分に前後にオイル圧を送り、そのオイル圧でプロペラのピッチを制御します。2本の物でも、遠心力やバネの圧力を使っている場合は多いです。

プロペラやガバナーは目的や設計、メーカーの方針で色々な設計があります。 ここに書いてきたのは平均的な物ですが、実際には色んなタイプがあります。 ここではガバナーやプロペラの基本的な原理を知って頂ければと思います。

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目次

  1. イントロのページ 初めに作っていたイントロ用のページです。 次に行きたい方はここから。
  2. プロペラの航空力学入門編: プロペラの回りでは何が起こってるのか? なぜ、角度を変えた方が良いの? (その
  3. プロペラの構造 Constant Propellerの場合 (その  ・  ・  ・ 
  4. Propeller Governerってなんだ。 (その  ・  ・  ・ ) 
  5. Constant-Speed Prop機の操作方法  (その  ・  ・  ・ ) 
  6. Private Pilot 向け (時間が無い人に。 Fixedだけの人用にと思って作ってます。)
  7. 試して見て 検定です。 定速プロペラ Constant-Speed Propeller
  8. ----- 過去のページ ----- 理解が出来ない! と言われた昔のページ。 今見ると確かに私も理解できない所が多い。

 

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