トットさんの航空力学教室

3.プロペラ効果 ( Propeller Effect )

 (1)プロペラ機は、ジェット機やグライダーと異なるクセを持っており、このクセを理解しておくことは安全な運行に
   関して極めて重要である  具体的には下記の四つがある(他にも幾つかあるが・・・)

   
 (ア)ねじれたプロペラ後流 (スパイラリング・スリップストリーム)

      ・ねじれたプロペラ後流は胴体および垂直尾翼に角度を持って当たり、方向安定に大きく影響する   

    (イ)Pファクタ (アシンメトリック・ディスク・ローディング)

      ・大きな迎え角で飛行しているとき、プロペラの回転によって回転面に生ずる推力が左右不均衡になり
       機首を振る現象   
低速で高出力の飛行時に強く出る

   
 (ウ)高速後流と横安定

      ・プロペラによって引き起こされる高速の流れは、翼に当たって揚力を増大させるが、単発機においては、
       高速気流は翼根元部の揚力を増大させるので、翼幅方向の揚力分布に片寄りを生じて上反角効果を
       低下させ、不安定になる

   
 (エ)エンジントルクの反作用

      ・ゴーアラウンドなどで、急激なスロットル操作を行うと、プロペラトルクの反作用により、エンジン回転と
       反対の方向に傾こうとする現象 大馬力エンジンの場合、致命的な『トルク・ストール』の原因になる

  
                                

 (2)
ねじれたプロペラ後流の影響

    高速のプロペラ後流は(水平尾翼の場合と同じく)垂直尾翼の効きを向上させ安定性を良くする しかし、
    後流はプロペラの回転によってねじれを伴っており、このねじれた後流は胴体および垂直尾翼に角度を
    持って当たることになり、方向安定に影響を及ぼす。 すなわち、右回転のプロペラによるねじれ後流は
    垂直尾翼に左から当たり、垂直尾翼に右向きの力を生じさせて機首を左に振るようになる 


     

                                    〔彩雲〕の尾翼;3度傾けていることに注意
                                    別の機体で、翼型を非対称にしている例がある
    

      ↑通常、単発プロペラ機では垂直尾翼を傾けて、巡航時にラダーを使わなくても良い
      (=抵抗min)ように対処している したがってパワーを増やすと左に機首を振り、
      (逆に)パワーを減らすと右に機首を振ることになる


      

  (3)Pファクタ (アシンメトリック・ディスク・ローディング)

    (@)大きな迎え角で飛行しているとき、プロペラの回転によって回転面に生ずる推力が左右不均衡になり機首を振る

       

       ・迎え角αが大きいと、下向きペラの局所的迎え角が大きく、上向きペラの迎え角は小さくなる
        そのうえ、プロペラに加わる速度も下向きプロペラの方が大きい 
∴下向きプロペラの
推力大              

    (A) 例えば、右回転のプロペラ機では回転面の右側の推力が大きく、機首は次第に左へ向いていく

         

      (B) こうした回転面(ディスク)の不均衡推力をPフアクタといい、低速で高出力の飛行を行っているときに顕著

       ・スローフライトで、高度低下しないようにパワーを足すと、右足(右ラダー)踏み込みしないと真っ直ぐに
        飛べない現象は、ねじれたプロペラ後流の影響に加えて、このPファクターが原因です!  

 

  (4)
高速後流と横安定
  
    
 
     ・プロペラによって引き起こされる高速の流れは、翼に当たって揚力を増大させる しかし単発機では、
      高速気流は翼根元部の揚力を増大させるので、翼幅方向の揚力分布に片寄りを生じて上反角効果を
      低下させる 
フラップを下げた場合は、この傾向はさらに強くなる 本来、上反角効果で滑っても元に
      戻ろうとする安定性を持たせているが、この効果が弱まるということになる

     

        
     ・ムカシの機体なら右に滑ると右から風が入ってきたので判ったけれど・・・これを面(つら)
       メーターと言いましたが・・・現在はキャノピーがあるので・・・どう滑っているか判らない
       そこでスリップ・インジケータが装着されたのであります・・・通称ボールゲージ

      ・このボールがセンターなら吊りあっている 右なら右足(右ラダー)、左なら左足が足らない!
       と考えれば良い  
ボールのあるほうを踏め!と覚えよう    


  (5)エンジントルクの反作用
                    

      ・ゴーアラウンドなどで、急激なスロットル操作を行うと、プロペラトルクの反作用により、エンジン回転と
       反対の方向に傾こうとする    大馬力エンジンの場合、
上記4項目が全て悪い方向に合わさって、
       
致命的な『トルク・ストール』の原因になる 

       ・第二次世界大戦時のような単発大馬力の航空機や、戦後、それを改造したスカイレーダー等は特に
       危険だった由 (池尻さん談) 
低速でラダーが利かないと、いとも簡単に左にひっくり返り、即墜落!  

      ・150HP程度の機体であっても急激なスロットル操作はエンジンの息つきやノッキングにつながり、
       良いことは一つも無いから『急激なスロットル操作』はどんな場合でも禁物  ちなみにトットさんは
       『1,2,3,4と4つ数えて(滑らかに)フルパワー&右足!』と覚えておりました・・・ご参考まで・・・     


     参考文献   (1)日本航空技術協会 航空力学    (2)航空情報別冊 軽飛行機の操縦 入門編

 

                         - 4.アドバース・ヨーへ続く -

 

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