読み物程度の航空工学⑨ 「ちゃんと自立しなさいっ!」

さて、
主翼にエンジンだけじゃ「ジャジャ馬で危なっかしくて飛べない」って事で、
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躾けの時間です。

静安定、動安定共に正の状態にセッティングしてあげれば手放しでも飛べるし、乱気流喰らって姿勢を崩しても勝手に復活するって事です。

ま、人間が動かすものは基本的に安定性は正、
頑張っても中立にしておかないと乗れたもんじゃありません

じゃあ、どうすれば安定するのか?って 
基本的に2点で支えれば1軸は安定しますよね
(ピッチは安定バンクは不安定) 
3点で支えれば2軸(ピッチ、バンク共に安定)が安定します。
身近な乗り物だと
1点不安定は1輪車、
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なんか、、、カッコいいなこれ

2点1軸安定は自転車、
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モールトンのフレームは綺麗だなぁ

3点2軸安定は3輪車
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安定してるからドリフトだってしちゃいます!

今回は飛行機のピッチ方向の話なので、2点1軸(ピッチ)安定を必要とします

で、1輪車がピッチ方向に安定するように前輪を付けて自転車になりました

基本的に2輪車の主輪は後輪で前輪は従輪、
これを理解していないと上手にバイクに乗れません

ステアリングにしがみついてへっぴり腰で乗っている人、
曲がる時にフロントが滑りそうで怖いでしょ(笑)
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こんな乗り方してるヲッサンライダー居るよね(笑)

ステップに立ち、そのままシートに真っ直ぐ座り
気持ち猫背になって肩の力を抜いてハンドルに手を添える
ハンドルには無駄な力を入れず
もちろん腕で上半身を支えるなんてあり得ない
上半身は腹筋&背筋で支える

リーン軸のイメージは
後輪の接地点とステアリングポストのちょっと下を結んだ軸で”回す”イメージ
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“倒す”んじゃなくて軸を捉えて”回す”イメージが大切で フロントタイヤが旋回の外に位置します。
旋回方向を見て肩から潜り込ませる感覚でブレーキリリースしながらリーンさせて、
狙ったラインに乗せる瞬間に軽くトラクションを当てて定常円旋回に持ち込んで、脱出ライン狙ってワイドオープン!!
images-33 加速Gを集めるようなイメージでリアタイヤの内側に荷重を乗せるイメージで身体をGに預ける

あ、、、脱線した、、、

飛行機も同じように主翼だけだとピッチ方向に不安定なので、
尾翼を付けて2点1軸(ピッチ)安定させます

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これで尾翼の揚力を調整すればバランスが取れますね

飛行機の2点1軸安定は地上の乗り物と少し違って、
2点の支点の間に重心を置かなくても成立します。

地上の乗り物だと2点の支点の間に重心を置く事は絶対条件です、、
だって後輪の接地点より後方に重心位置が来たら手を離した瞬間にウイリー&バク転ですから(笑)

基本的に飛行機の重心位置は主翼の揚力中心よりも前方に設定されます。
揚力中心より重心位置が前にあるので、そのままでは機首が下がります、そこで尾翼の揚力を押し下げ方向に作用させてバランスさせます。(シーソーをイメージすると簡単ですよね)
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理由は簡単、速度を失って自由落下になった時に揚力中心より重心位置が前方にあれば自然と機首下げになり機体姿勢が回復するからです。

揚力中心より後方に重心位置を設定しても尾翼でバランスを取れば飛行可能ですが、
揚力中心より重心位置が後ろにあるので、そのままでは機首が上がります、そこで尾翼の揚力を押し上げ方向に作用させてバランスさせます。

もちろん飛行機は許容重心位置が定められていて、搭乗人数、搭載燃料、搭載貨物などを含めた重心位置が許容範囲内に収まっている事を確認する事が航空法により定められています。
「もし、許容重心位置を超えて飛んだらどうなるか?」って 
もちろん前方限界を超えた「ノーズヘビー」の状態だと
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機首下げの特性が強く、操縦可能範囲を超えてしまうので機首を上げる事が出来ず、最悪離陸できません

後方限界を超えた「テールヘビー」状態だと
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飛べる事は飛べますが、機首上げ特性が強く、
機首を抑える事が出来ずに迎え角が過剰になり剥離(失速)から出られなくなります

さて、主翼にエンジン、更に尾翼を取り付けて適正な重心位置を備えれば、
安定性と操縦性を確保できた立派な「飛行機」になりました。


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