2017-09-09

飛行機が飛ぶ仕組みに関するよくある誤解

JAL飛行機がタービンブレードが跳んで、片発停止状態で飛行したことに対して下記のサイトであった解説に誤解があるのでメモ

http://flyfromrjgg.hatenablog.com/entry/questions-and-answers-i-was-asked

エンジンが片発停止すると、飛行機は推力のバランスが崩れて、故障したエンジンの方向に旋回しようとします。それは作動しているエンジンの方が前進するため、前進した右翼の揚力が大きくなるからです。

まずこれで大きく間違っている。片側のエンジンが停まると、たしかにそれによって飛行機は回転しようとする。左エンジン停止の場合は元記事でいうように上から見て左回りのモーメントが働く。その後、パイロットが何もしないと左旋回に入るという点では間違っていないが、その理由おかしい。上記引用にあるように、この記事の筆者は右翼前進するために右翼の揚力が大きくなると書いているが、実際には前進によって揚力が大きくなるわけではなく、上反角効果によって機体の進行方向の軸周りの回転が起こる。

上反角効果というのは、下記サイトに詳しい。要は、飛行機の上反角(主翼のとりついている角度、下記サイト参照)や後退角(主翼がどれだけ上から見えて斜めについているか)によって起きる現象である

http://www.cfijapan.com/study/html/to199/html-to199/186b-how.htm

http://www.jal.com/ja/jiten/dict/p062.html#02-02

まり、もし上反角や後退角が小さく、上反角効果ゼロであれば、片発が停止したとしても機体が旋回をはじめることはない。元記事では前進した右翼の揚力が大きいからと書いているが、実際にはそのような現象は発生しない。

実は実は、上空では真っ直ぐ飛ぶ必要はないんですよ!(乗客の快適性を保つため横に水平である必要はあります。)

このように機種の方向と進行方向が合っていなくてもいいんです。横滑りして飛んでいても別にどうってことありません。むしろ普段は、風の影響でこういう飛び方をしています。風に逆らって横滑りしてやらないと行きたい方向に進めないからです。風はまっすぐ前からやってくとは限りませんよね。横から吹いてきたらどんどん横に流されて行きます。ですので、飛行機は常に風の吹いてくる方向にやや機首を振って飛んでいます。片発のエンジンも同じ要領で、横滑りさせて飛んでいます

上記の説明はよくある間違いであり、これは高校で習う慣性についてよく理解できていないために起きる間違いである。下記2つの現象は似ているようでまるで違う現象である

・機体が大気に対して横滑りしながらの飛行

・風の影響を打ち消すために、地上から見て機首の方向と飛んでいく方向が違う飛行

しかに横滑りしながらの飛行(前者)を行っていても特に大きな問題はない。ただし、横滑りしながらの飛行(前者)と、機首の方向と進む方向が違う(後者)とは全く別である後者は地上から見ていると横滑りしながら飛行しているように見えるが、実際には横滑りしていない。

どういうことか。前者は簡単である。風のない場合を考えると、飛行機の進む方向と飛行機の機首の方向が違えば、それは横滑りしながら飛行していると言える。後者はやや直感的ではないので、まずは考えやすい例から紹介する。たとえば、まっすぐ時速100kmで進む電車に乗っているとしよう。そのとき、車内にハエ電車の進む方向と同じ向きに時速1kmで飛んでいたとする。電車に乗っている人から見れば、ハエは単にハエ自身の速度である時速1kmで動いているだけだが、電車の外から電車を眺めている人から見れば、ハエは時速101kmで進んでいるように見える。これが高校で習う慣性の基礎だ。

この場合をもう少し複雑にして考えてみよう。ハエ電車の進む方向ではなく、例えば電車の右側のドアから左側のドアに電車を横切って飛んでいるとしよう。そうすると、ハエの進む方向は、電車に乗っている人からみると電車の進む方向とは90度ずれているが、ハエ特に"横滑り"をしているわけではない。ハエ電車の中でまっすぐ進んでおり、外から見た人からだけ、進んでいる方向とハエの向きが異なるのだ。外から見ると、ハエは進む向きと違う方向に進んでいるので、横滑りしているように見かけ上"見える"。

この上記の例が理解できると、元記事が間違っていることが理解できる。機体は風の中を進んでおり、それは電車の中で飛ぶハエのようなものだ。風がどちらに進んでいようと、機体は特に横滑りしているわけではない。地上から見た人にだけ、横滑りしているように"見える"。

取り急ぎ、最も気になった2点について解説した。元記事には突っ込みどころがもっと沢山あるが、そろそろ眠いので寝ようと思う。間違い探しとして見れば、楽しめるかもしれない。

記事への反応(ブックマークコメント)

ログイン ユーザー登録
ようこそ ゲスト さん