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読み物程度の航空工学① 「飛ぶって言っても色々あるよね」

タイトル写真はジービーR2 昔のエアレーサーです
全長4.5m程度の極限まで小さい機体に535馬力のプラット&ホイットニーR-985、ワスプ・ジュニアを乗せた機体です。
超過激な機体構成はもちろん神経質な操縦性となったが430km/hの記録を残しました。
僕の好きな飛行機です。

では、記念すべき第一回
最初は「飛ぶ方法」ってヤツを考えてみましょう、
おおざっぱに分類して空を飛ぶって3種類あります。

①空気の比重を使ってふわっと飛ぶ
袋の中に空気より軽い気体を詰めて、ひもでぶら下がれば空を飛べます。
大きい物は飛行船で、小さい物は風船おじさん
(今頃どこを飛んでいるのでしょうか?)
579140m
詰める気体は空気より軽ければ何でもOKです、
代表格はヘリウムと温めた空気、つまり飛行船と熱気球ですね。
その昔は水素詰めて飛んでいましたが、大事故起こして止めました、

「事故る前に気が付けよ!!」って!?
しょうがないんです☆マークの国と喧嘩しちゃったんでヘリウム売ってくれなかったんです、、、

なにもしなくてもプカプカと浮かび上がる力なので「浮力」って言われています。

写真はドイツ飛行船ツッペリンNT 日本に導入された機体は日本飛行船の倒産により解体されてドイツ本国に里帰りしたみたいです。
この飛行船は凄かった、、、グラスコクピットでしたからね~

②力任せにブン投げる
自重を上回る推力を出す強力なエンジンを使って豪快にブッ飛ぶ方法
燃料は燃やすために生まれてきたんだッ エコロジーなんぞクソ喰らえっ!!
豪快かつド直球な方法で僕は大好きです♪
579141m
大きい物はロケット、
先っちょに爆発性のペイロードを乗せて悪意を込めて飛ばせばミサイル
小さい物はロケット花火、
珍品だと垂直離着陸機(ハリアーとかフォージャー、F-35)の垂直離着陸モード

ロケットエンジンなら自分で酸素持っていくから空気が無くたってイケイケ!
水の中だって動いちゃいます♪

ロケットエンジンは、、、
「一度火が付きゃもう止まらないぜっ!!」って暴走気味の固体燃料ロケットと
「あぁんっ!! 働けだとォー ちっ、、まぁ、あんた嫌いじゃないからイイか、、、」って気難しくって少々キレやすい液体燃料ロケットの2種類があります。
(時々キレて爆発してますね)

ロケットエンジンで力任せに加速しまくって地球の引力と遠心力が釣り合っちゃうと、落ちてきません
でも、そこまで高速飛行すると空気が邪魔なので空気の無い宇宙に行きます。
空気抵抗が無ければ減速しないので、永遠に飛び続けます
永遠に人工衛星として飛び続ける速度が「第一宇宙速度」で28400km/h!!(秒速7.9km)
なんだか300km/h程度の乗り物がおもちゃに見えちゃうスピードですね。

さらに加速すると地球の引力を振り切って外に飛び出していきます。
この速度が「第二宇宙速度」で40300km/h(秒速11..2km)
ここまで加速すれば地球の重力から魂が解き放たれます。
(別れる時ってエネルギー使いますよね、、、)

さらに加速すると、、、、ってもういいか
次は太陽の引力を振り切って外宇宙に旅立ちます。
ボイジャー君は一人ぼっちで旅しています 元気にしてるかなぁ?

写真はおなじみのスペースシャトルオービター(人類初の宇宙往還機)
カッコイイけど実は計画の読みが甘くて超予算オーバーの赤字機。
機体整備予算をブッチギリながらも飛ばし続けたのはNASA(米国)の意地と根性ですね
一度はロケット打ち上げを見に行きたいです

③空気の力を使って飛ぶ
空気の中を翼が移動する事によって生じる圧力差を使って飛ぶ、実は結構効率良いんです
ここで飛行機&グライダー、ヘリコプターが登場ですね、
579143m

「ヘリコプターって進まなくても飛べるよ」って聞こえてきますが、ローター(回転翼)はブンブン回って空気の中を進んでいます。
ヘリコプターは、胴体を前に進ませたくないから翼だけ同じところをグルグル回って進んているってイメージですね
良くある勘違いは「ヘリコプターは空気を地面に押し付けて浮かんでいる」って聞きますが
ハズレです!!ローター(回転翼)上面で生じる負圧で70~80% 下面で生じる正圧が30~20%の揚力で浮いています
イメージ的には負圧による吸い上げがメインです

写真の機体はXB-70 (Valkyrie)米国の試作超音速爆撃機
空が暗くなる成層圏を超音速で飛ぶ姿は世界一美しい「死を運ぶ翼」だと思います。

と、飛ぶ方法は3種類ありますが
飛行船は優雅でペイロードが大きいけど天候に対して脆弱で使いにくいし、
巡航速度もせいぜい80kt(140km/h)でのろい
ロケット使って弾道飛行で海外旅行なんて近所迷惑だし、お金掛かる、、、
確実に飛行時間は最速ですが、、、

って事で、結局使い勝手の良い空気の力(圧力差)を使う事がメインになっています。
もちろんこれから飛行機をメインにお話を進めて行きます!!

④あやしいお薬やキノコ、ハーブ類を使って(キメて)飛ぶ
身体一つで自由に空を飛ぶ疑似体験が出来るそうですが、、
健全かつ合法的な方法で飛びましょう

読み物程度の航空工学② 「空気の力を使って飛ぶってなんだろう?」


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