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１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第二十三話
 ロケットは限りなく超越(super)の思想に基く概念を要するが、飛行機は風とたわむれる友達関係、即ちフレンドリーな関係則を利用して遊ぶと言う事が大切な設計思想である。＜自然と調和＞
ロケットは風に対しては、風に対して、限りなく高速化して、相対比率が限りなく０に近ずくことにより、ロケットのエンジン出力概念を、現実の物理空間の場にエネルギーを置換をして、自在を可能にして得ていくものである。＜異なる運動の世界に対して絶対的な優位性を得る＞ 飛行機は逆で風と遊ぶ能力が必用であり、その為、技術美が必要となる。 技術により進みいく空間として求める場は、純粋な基礎原理が支配する世界と言う事になる。 これが敗れると多重のレース(race)とハザード(hazard)により空中分解という忌まわしい過去の教訓のような羽目に至る。 飛行機はまず高度、定速々度による定常運転を基本物理の場として求めていくが、そこに到達する迄はフレンドリーな自然との共有関係が大切である。 飛行機にとって、一定高度は平均的空気密度と水蒸気密度が定まる領域である。 そこで、定常速度というエンジン出力は、設計点としてエンジン出力の効率ηを最高(maximum)に持たす事が配慮されている。＜燃費効率ベスト＞ ※飛行機やジェット燃料の使用効率を高め省エネ化として反映されている。 定常速度と言うのは機構制御による機械への部分応力を最小限に出来る。 例えばフラップ、飛んでいる最中にフラップへの抵抗力を利用して揚力を得ようとすると、常々、力が掛かっているとフラップ軸への過重が原因となって痛みやすい。 つまりＭＴＢＦ(mean time between failure)という故障間隔を悪化させてしまうのである。 人間の体の内臓器官と同じで、肝臓あたりなら墜落という事故にもつながりかねない。 浮力＝＝揚力・・・・これは空気を海水考えれば進行速度に合わせて、ボデイをくねらせ、総合の設計が定常速度において、フラップを上昇/下降させずのニュートラル・フリーの常態では、例え機体に重みがあっても、浮きもせず、沈みもせずという状況ができる。 これが揚力バランスというものである。  翼が内側に凹面状に窪み、揚力を得るが機体重量込みで揚力を定常速度で得られるようにしている。 (最近の翼は、凸レンズ状に変性加工した翼を、凸常態が大きい方を上側にして、機体に対して、水平化の角度を揚力を得やすい角度にした丈夫さ第一の設計が処してある) 上昇/下降に関しては、実は不安定にも見えるがきそうの規則のある自然体の作りなのである。 この常態で定常速度以上とすれば機体は高度を上げ、以下とすれば高度が下がる。 ＜勿論、フラップ操作なしでエンジン出力の±の強弱変化で変わる＞ 一定高度、一定速度・・・ これは航空機(取り分け旅客機）の基本設計レベルのエネルギー配分の重要なポイントである。 揚力を一定速度に得ている限り、一定高度で上昇/下降もせず、空気の海に船を浮かべるように、平衡させ飛ばし続ける事ができる。 ＜翼が海面との境界のようにして浮いている常態と例える事ができる＞ 再度、フラップの役目とは何だろう？ 垂直尾翼の役目は前方方向への進路の舵取りです。 主翼と後方水平翼の働きはフラップによる上昇/下降がメインの飛行運動の機能制御です。 他に、正面から見ての左右の翼の水平バランスと側面からみた機体(胴体)の水平バランスの平衡補正を司る機能・機構目的があります。 機体の平衡動作はコマの回転による自立化の起き上がりとよく似た(原理は同じ)自然運動動作と協調動作をしています。 ＜宇宙のように抵抗が無ければ慣性運動の平衡動作は素早いものとなるでしょう＞ 機体に生じようとする回転モーメントを±０にしようとする位置エネルギーの安定化シフトによる平衡化です。 しかし、これは抵抗があるために非常にゆっくりとした積分動作をします。 そこで、クイックなバランス制御を行う事にも操縦桿側から機体の姿勢の立て直しの為に行ったりします。 ジェット旅客機の場合は、主翼にフラップが沢山並んでいますが、バランサーとして、左右、各一枚ずつ割り当てが行われています。 飛んでいる機内から、よく観察していると、常にパタパタッと一枚だけ、上げ下げしているのが確認できます。 これが、機体の傾きをチェックするセンサーと組み合わされ自動制御技術により、機体平衡化の為に動作を繰り返しているわけです。 機体がちょっとした乱気流に対して位ならば安定した快適な姿勢を維持できるメカニズムです。 そして、機体の前後左右のフラップと垂直のラダーの組み合わせで、出力ベクトルを巧みに合成し(その分命がけ)複雑に飛び回るのがジェット戦闘機です。 飛行機のモデルが、時代的に進むと、プロペラ仕様からジェットエンジン仕様に移り変わり、直線部分が減り曲線美の芸術的・生命的世界へ誘導されるように型式まで変わっていきます。 そこで今回、次のような型式の機種モデルの特徴について分析してみたいと思います。
①ジェット旅客機で最近、形状的変化として認められる、水平の主翼の端がほんの少しだけ折れ曲がって垂直方向に立っている機種モデル
②ファントムなどのジェット戦闘機において後方尾翼が一枚ではなくＶ字型の後方尾翼の機種モデル ①の主翼の両端が折れ曲がり垂直に立っているものを見た事があるだろう。 これは、一種のフィルター(気圧や気流の流れを安定させる整流作用)機能を乱気流に対して強化した物である。 機体の廻りを蔽う気流が、機体位置的に、あるいは、時間的にも不規則的に激しく乱れると、機体の姿勢制御がしずらくなったたり不可能となってくる。 機体を上から平面的に眺めると、主翼の両端の折れ曲がりと後方の垂直尾翼が３本立ての垂直尾翼と同じ効果をする働きがある。 機体上の３地点の気流の向きなどが特にバラバラであった場合(特に激しい乱気流時)、機体の動きが平均され進行方向が決定する。 つまり安定飛行が可能である。 垂直ラダーの効果が有効化している時には風向きが同じであり、主翼の垂直に立った部分の面積を、後方の垂直部分の尾翼に対して移して足せば、その垂直尾翼の全面積に対して稼動するラダー面積に等しいベクトル分解のエネルギーがラダーとしてベクトル的にエンジン出力分散による運動エネルギーとして機体に働く。 このような形式のモデルの設計・誕生が可能になったのは機械的加工強度の保証がされ、材料と加工精度の上昇の恩恵による物である。
荒れている空、３点中の一点のベクトル匙加減で動こうとすると機体に無理な負荷が掛かったり、姿勢制御すら出来ずにやがては最悪の墜落となる。 人間の行き着いた知恵の一つの証しがこの主翼両端に耳を立てるようなジェット旅客機のモデル開発である。 ②のＶ字型の後方尾翼の機種モデルはファントムなどに見られる形式である。 このような垂直から斜めのモデルに変わってきているの何故か？ パワーを上げるとエネルギー密度の分散を行う為に翼の面積を拡大する必要がある。 選りすぐれた高速化と運動特性の特殊化を求められるために衝撃波からクラッシュ(尾翼の根元からの破壊など)を防止する必要性があるためである。 パワー上げのジェット推進力に耐えれるような設計を行うと、パワー上げに期待した強度を得る為の材料自体の開発や研究が追いついていかない。 材料の機械的強度性の限界がある為に機体の設計構造が様式的に変わってくるのである。 急旋回性などの性能を上げると機体や部品へのパワー密度が大きくなる為に、負荷を軽くする為に、翼を大きくします。 翼を大きくしてその翼の根元の周囲長を大きくすると圧力分布が下がり集中応力による衝撃応力が下げられます。 つまりクラッシュ(破壊)防止になると言う訳です。 複葉機モデルは単葉機の翼になる前に強度的に安全であるために初期モデルとして採用されました。 一枚翼で横に伸ばしていきますと、竹馬の時と同じようにある程度の高さからフニャフニャしてきて高速動作に耐え切れません。 複葉機モデルのアレンジ版で２枚化してＶ字型にして取り付ける事により、強度を上げることを翼として、根元の取り付け加工のトータル(２枚分)周囲長の拡大確保として強化され、安定度と強度を保証しているのです。 ジェット戦闘機として、そのフライトにおける多態な姿勢制御においては垂直と水平といった感覚は失われます。 マルチな姿勢制御の元に、どの位置においても、安定的で強度として申し分なく、最も確実であれば良いのです。 例え、その姿が悪魔的に見えようとも・・・と言うわけで、人類の困ったチャン相手の世界では、原始的野蛮がいつも同居しています。 垂直尾翼の縦の長さをＬとしますと、垂直から開いた±αの角度では、実行垂直長Ｌ’＝１/２cosαですので、これが２枚付いているという事になります。 結果： 最近のジェット戦闘機は後方尾翼にＶ字型モデルが多いのですが丈夫にすることと等価でありメンテナンスコストが安くなります。   今日はこどもの日(端午の節句)であり立夏でもあり初夏の雰囲気に包まれてきています。 と言うことで、我々が子供時代に流行ったＴＶ番組の主題歌を見つけましたので２本ほどアップします。 他にナショナルキッドや七色仮面、アラーの使者、紅孔雀、まぼろし探偵、ハリマオ、鉄腕アトム、 鉄人２８号等々、結構たくさん子供向けの番組がありました。
  かいていじん８８２３ ＯＰ 海底人隼はナショナルキッドや七色仮面共々当時、子供達にとって大変人気がありました。(モノクロ ＴＶ)
 少年ジェットの歌 ひばり児童合唱団 少年ジェットはシェパードのシェーンと伴に活躍するジェットの姿が面白かったですね。
(地震恐怖症になった方達はチョッと気をつけてください！？) 近所の子供達の誰もがＴＶのある家へ行って群がるように見させてもらっていました。 この頃、金曜日(？！)の夜だったかと思いますが、 力道山や小人のプロレスがウォルト・ディズ二ーの漫画作品と一週交代でしたがやっていました。
それが大人にも大変人気で白黒ＴＶのブームのきっかけとなります。 その当時、１４型の真四角に近い真空管式のＴＶでした。 我が家にＴＶが来たのは遅かったのですが
コンソール式のシャープ製のニュービスタ真空管(メタル型のＭＴ管より小さなチューブ)を使ったＴＶでした。
今でもあればとても希少価値のあるＴＶになっていたかも知れません。 (笑い) 貧しい時代でしたが嬉しかったですね。 |
*(^◆^)*『特集記事』
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１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第二十二話
プロペラ 操縦について 非常に高度な操作方法、経験と感に頼る技能的思考の至高の方法がたくさん有る(運動能力の特に器械体操のような器用性が・・・) 編微分や微分方程式域から、もっと、合理的に落とした方程式や実用の簡易の計算式などに置き換え実際の操縦レベルで実用満足する世界。 ↓ それを越えて各種、超高度なテクニックが駆使され操縦社の為の高度な制御を簡易化(自動化)していく。 それがジェット機時代に反映されている。  メカニック(テクニシャン) と オペレータ(操縦士) 二人三脚で基本的には大きく飛行機は技術的な事や能力が急激に進められて新しい世界を得ていく。 部分部分の高度化(理想化)によるハイテク化をユニット単位で行い、総合で一体化しテストが進められ、再び、フィードバックされてユニットからと言う具合に何度も繰り返されて高度で優れた内容のものへと煮詰められていく。 新たな連携を(運動の為の制御や物理・数学・その他の工業力を新規アイデアに駆使して盛り込む)をユニット間単位で行い進める事で、極めて新しい領域の物理(運動)ソフトを展開していく。 連携的・動的に最適な運動常態の組み合わせ (例：微分方程式を立てて導きだすような高度な制御世界) を得ること自体が既にアイデアと変わり開発や研究の対象と化していく。 そんな前衛が古い戦争時代の経験ではなかろうか？
例えば、ゼロ戦がアメリカ軍によって改良されグラマンとなった。 容姿はスマートで美麗であるゼロ戦であるが欠点もあった。 それを克服したのである。 グラマンの特徴は機体的には正面から翼が漢字の『八の字型』となって根元で折れ曲がって機体に付いている。 丸で『俺が、八鉱一宇だぁ〜』と言わんばかりの機体デザインから来る比喩でも有るのかなぁ〜♪ 将来的には戦勝国となって、ドイツからフォンブラウンなど引っ張り込んで、宇宙開発までやってのけて月への人類一番乗りは米国とした。 これはもうエスプリの固まりの笑いでしかないので有るが・・・ 重心を下げるように翼を折り曲げた構造となっているがこれはヤジロベエ型の平衡を取っている。 これはおそらく平衡問題よりも馬力が２０００馬力級とゼロ戦などの１０００馬力級の２倍のエンジンを積んでいた。 機体性能はゼロ戦を僅かに上回る性能で有るがそのハイパワー性と堅牢性は優れていたらしい。 このハイパワーのエンジンから、吹き込まれてくる気流は、渦なので、気流の流れを整える整流効果を高め、機体のバランス性を向上させる為に、翼を寄りアンダー側に選択して設計がなされている。 この翼はVの字に近い形式で横に伸び、垂直成分への分解も主翼から為され、後方ラダーのエネルギー分布を定常的に行っている。 その翼の厚みも非常に分厚い。 アメリカがパワー主義に転じているのはこんなところにも有るのかもしれない。 それが自動車産業では完全に失敗して、現状に至るところである。 エコには感覚的に弱いカルチャー性向を自らしょって立ってしまったのであろう。 京都議定書に参画できなかったのもその為であると見られる。 ところでパワーを稼ぐ考え方も時には必要となる。
ジェットによる推進力はマッハを超え音速の壁を破ったし、ロケットによる噴射エンジンは最終１１Gという重力を超える事を可能にして、宇宙へ人工衛星を打ち上げたり、月へ行ったりする事に成功している。 平和に使えば重要な基礎を開拓して行っている。 但し、いつも同じと言うわけにはいくまい。 それは悪までも可能性を可能にした戸に過ぎないので有るから・・・ 古い例えからの平和の為の引き出しを行う。 ジェット機は戦闘機系と旅客機系に分かれている。 旅客機は平和のシンボルである。 技術ベースも基本的には同じような所から出発しているが、現在では、丸っきり異なると言って良いほど差が出来ている。 次回はジェット機に関わる最近の特徴抽出と技術的な解説等々を記事として考えています。 程よい所で最終の物理単位に入って行きたいと思います。 (物理の復習とこれからの時代技術対応する為に取って置きの物理上の常陽となるべき考えをお伝えしたいと思います) ※現代の技術力は総合力でも非常に低下しつつある為にエポックな開発トライと言う人が非常に減っていると思います。 国際的にバカにされないように重要な事柄を基礎統合からのレベルでしっかりと身に付けておきたいものです。 そうすれば、肝心な対応すべき時に巡り会えば、非常に役に立つ事でしょう。 また機会も増えてくると言うものです。 まあ、世界的に学力的に落ちているのは事実でしょうから〜〜〜 (根拠があります、、、これが原因ではと言う)  太陽は泣いている  いしだあゆみ  ラッキー３(スリー) あれ程まで順調に事は上手く運んでいた 一つが孵り 次は今日辺りだろうと言う日に 事故がおきたように荒らされ一羽＆１つが消えた 翌々日にはもう一卵も孵りかけで死んでしまった印しを鳩の行動により明かされた 命がけでココまでやってきてと言う時に 丸でスペーシャトルで帰還中、空中分解した時のようだ 太陽は泣いている 朝からどんよりと曇っている 神様は宇宙のエネルギーを通じて空に雲の暗幕をしばし張られた このラッキー３を奪った者はアンラッキーが友達となり終生付きまとうであろう 小さな生命の別れに捨て台詞 この間、黒い幽霊が昼最中に通り過ぎたばかりと言うのに・・・・  |
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１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第二十一話
『プロペラエンジンとして設計構造的に大切な事』 機体(胴体)と翼の設計構造や位置が平衡(バランス)と言う安定性を司る
高度を制御する水平フラップ 進路を制御する垂直ラダー 定格速度など エンジン出力は揚力と推進力に分配される。 一定高度、一方向進路、一定速度による飛行では、上下左右の圧力による応力分布は慣性力を均一に分布するに等しい。 その上でエンジン出力として分配される即ち帯びたエネルギー分配と言う概念はかかる進行方向に必用なエネルギー成分をその投影面積に反映させてエネルギー密度を高める。 下から機体を押し上げるようにする為の揚力の発生の為の設計は、上から飛行機を眺めても下から機体を眺めても同じように圧力(応力)分布している±の０の上下バランスをワザと崩している。 定格速度で機体の重量を浮かす揚力構造を胴体下部と翼の構造や取り付け角度で設計している。 この歪によるエネルギー分布はかかる構造部位(胴体や翼)機体全体に分布する慣性力の均一に分布されたものの上に重畳されていく。 （エネルギー密度が高い部分の発生) エンジン出力は揚力成分が差し引かれ推進力成分となる。 前面からの投影面積に該当する部分に、この推力成分の出力がさらに慣性力の均一に分布されたものの上に重畳されていく。 この部分的応力の差は表面形状によって生じる事と流体力学の影響を受けての気圧密度の変化にも影響を受ける。 しかし全体で見ると左右上下方向からの機体応力の集合は０平衡するようになり、ベクトルの合成として揚力成分以外は進行方向の推進力となっている。 この状態で水平フラップや垂直ラダーを変化させると言う事は進行方向の推進力をその正面からの投影面積に比例させて反映させる事が出来る。 そして、Ｘ−Ｚ軸方向やＸ−Ｙ軸方向に出力を『ベクトル分解』して、エネルギー密度を変え上昇・下降の高度変更や左右の進路変更に置き換える事になります。 旋回において主翼等々を、水平状態から崩すと、エネルギー密度は変化して、旋回用に分担された、垂直尾翼にのみにかかっていたエネルギー密度を何倍も大きな主翼と後方の水平翼にも分担されエネルギー密度を分散します。 これは、主翼＋後方水平翼面積の和の機体が傾いた角度をαとしますとsinαを乗じた物が垂直投影面積に反映されます。 一方、垂直らダーの方は機体が傾いた角度をαとするとcosαを垂直ラダーの方向転換用に折り曲げた常態での投影面積に乗じると垂直成分となります。(減ります) 等価な垂直系の針路変更の為に帯びるエネルギーが反映される投影面積の総和は(主翼＋後方水平翼面積)の垂直成分＋垂直ラダーの垂直分となります。 垂直ラダー面積よりはるかに大きくなって、エネルギーを分散しますので、同じラダー強度なら大きな出力負荷が掛けられると言う訳です。 若干、旋回半径は広がりますが格段に高速なそしてラダーの丈夫な構造に等価した飛行が操縦桿操作によって出きるのです。 ジェット旅客機の場合、後は自動航行モードにお任せが待っています。 ※最近のジェット旅客機は垂直尾翼が大きいと思いませんか？その背丈、実は、このように斜めに機体を傾斜する操縦を意識した物による設計構造と言えます。 ペンシル飛行機のモデルは革命的モデルの初めとなる？
バランス成功・飛行成功・着陸成功(？) 一応、無事帰還できたとしましょう。 【【翼の機体に対する取り付け位置】】 横(側面)から見て・・・ 胴体の上(軸受けに対して９０度、フリーの場合、軸に対して重力平衡を取ろうとして安定を目指す) 胴体の中間 胴体の下 このモデルをどれをも満足していく平衡性に脅威の目と拍手が・・・(本等かな？)   空気の海に対して浮かんでいる部分と沈んでいる部分。 船の考え方も空では生きている。  船が波に浮かんでいる風景を見て、船が波に浮いている状況を作り出す。 風呂用の保温マットの上に洗面器を乗せさらにそこに水を注ぐ事でマットを船に見立てて考えると水を注ぐこと自体が重心を上に変えていくこととなる。 これを飛行機とすると飛行機の姿勢が斜め上を向けば斜め方向が仮想の波の水平線となる。 水平線は飛行機化した場合にはマットの上からはいつも同じ位置に有ることになる。 (此処が海の真の水平線と仮想的な空気の海に浮かぶ水平線の違いである） それはある一定速度で空気の海の上の船となるが翼やフラップによる揚力を生成する場所（ポテンシャル)が波打ち際を決めるので有る。 水中翼船のように胴体がマットの上であろうが、通常の船のように胴体の中間部がマットの位置の高さで胴体の半分がマットより上、残り半分が下であっても構わないのである。 また、潜水艦のように胴体が完全にマットより下でも構わないのである。 何れも、ひっくり返らずに安定をはかれる範囲内であれば常に平衡を保てる。 飛行機の翼より下を海と見なせばその上側は空気中である。 水中翼船のような形式は胴体が翼より上側にあり、平衡を取る為の重心は、翼より上側にあり、廻るコマ型によるバランスを保つ平衡形式の内容である。 機体を水平にすると回転軸に対して翼が重力に対して安定化作用として水平化してくる。(但し、フラップは左右とも翼と平行常態で、左右の均衡が取れている物とする) これは、位置エネルギーが翼に対して水平にするように作用し、左右のバランスをもたらしてくる効果と飛行機を横から見て、重心から前後の傾きが一定のまま保つ効果が有る(但し、外力による運動エネルギーが加わらない時)。 通常の船のように、翼が胴体の真ん中についている場合は、船と大体よく似ており、波に平行するように並行する、調度、天秤台の腕木の軸と受け皿が釣り合いが取れたような状況である。皿と腕木は横一で並び、機体の姿勢などで向かう気流の流れが変わると、この平衡が台ばかりの平衡した状態で気流の傾きと平行するような平衡の仕方をする。(胴体においても) 潜水艦のように胴体が完全に翼の下側に位置するものでは常に重力方向に平衡を取る落下傘(パラシュート)方式となる。 水平方向を維持する安定度が高く、左右、前後とも安定度を高める位置エネルギーが翼に対して作用し、機体の胴体にも作用する。 が為に安定度は最も高いが、機動性の位置制御性は負荷が大きくなり時間も掛かる。 プロペラ機による戦闘機は翼が胴体の下側になる、つまりは胴体が翼の上に有る水中翼船のような形式で、廻るコマ型によるバランスを保つ平衡形式を採用している。
機体操作性を向上させる事が容易で、この事により、小回りが効き速度アップや複雑な操縦特性による運動飛行特性を得ることが出来たのである。  涙の太陽  エミー・ジャクソン 日本人によらず外国人によらず プロジェクトの成功はうれしい物です Take me, take me ・・・♪ と言う節当りが、『体育ミー、体育ミー 〜 ♪』と聞こえます
運動に関するエネルギーの世界での飛翔です 軽い、爽やかな青空向きのエレキ・サウンド
嬉し涙の 『涙の太陽』 のご帰還と言うわけです コーラかジュースで乾杯と言う所 |
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１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第二十話
 機体が斜めに上昇する事は上から眺めた投影面積が抵抗成分になる為面積比率が小さくなり効率的には良くなる。    ところでフラップを可変操作する時に、仰角を短時間に目的角度にするには、側面から見て、胴体の重心から、胴体自身がプロペラが廻るように、あたかもゆっくりとした回転モーメントを利用するようにすればよい。
この時には胴体は傾斜角を持ちながらの上昇下降である。 主翼のフラップを上げ、後方水平尾翼を下げると、仰角が上向きになり、上昇となる。 逆に主翼のフラップを下げ、後方水平尾翼を上げると、仰角が下向きなり、下降となる。 下降時は下降速度が一気に速まるのでバックギヤのようにフラップ角の下げは上昇時のように大きく変化させる事が出来ない。 (急降下と同じ事になりますので、機構にも工夫が必要、これ面白い発見ですね)  そして、再び、姿勢を水平にするには、前後のフラップを同じ角度にすると一端、仰角が変化していくのが停止します。
これは回転モーメントが平衡する為による効能です。 このままでは機体の仰角が一定のままとなり上昇を続けます。(仰角が上がるのが停止するのみ) 一番良いのは、仰角を上げる操作時、前後両方伴に機体平行の水平のフラップ常態に戻してから、機体を水平に戻す時には逆に下げる方向に、逆方向にフラップ角を可変していき、少しずつ仰角を下げながら機体の水平化とフラップの角度が機体に平行になるように操作します。 機体が水平方向に平行になるようにしながらも、程よくピークの逆モーションのフラップ角から水平に戻して行きます。 胴体にフラップ操作で加えていたモーメント力による仰角に対する姿勢制御を緩めるようにして元に戻し機体の平衡を保つようにします。  このあたりは飛行操作テクニックと言うことです。 ペンシル型飛行機の操縦士は、いきなり、操縦席に飛び乗り、安全の為の脱出用のパラシュートも付け、やや緊張気味に命がけで操縦桿を握って、エンジンを加速し、速度が有る程度上がった処で、ちょいとだけ主翼フラップを上げました。 後方のフラップはそのままです。 重心からの回転モーメントが地を押さえる方向に作用するのを止めて置くと飛行機タイヤに無理が掛からない。 そして機首が上向き一気に離陸を開始、空へ舞い上がり飛翔していく。 空中の程よい所で、宇宙飛行士のように操縦の関係のレバーを引き、組み合わせを行いながら、実験的に飛行感覚を一気にマスターして、数々の机上との差をチェックしていきます。  まあ、見事に我がブログプロダクションからのペンシル型飛行機は飛翔に成功したのです。
(こんな事、一辺に起こるわけ無いんですけどね・・・ 時間と記事の関係でお許しを！！) 上昇時には g の抵抗が、下降時には g による加速が付きまといます。
フラップの操作角と時間との関係は運動における差が出ますので上昇時と下降時の操作に関する機構設計に思想的影響を及ぼしあいます。 現在のような電子制御が発達するまでには、とてつもない時間を要して研究・開発してきた事になります。 (安全と進歩に感謝ですね) 飛行機が帯びているエネルギーは機体表面全体をほぼ均一に蔽う慣性エネルギー、今回は、垂直上昇にまつわる投影面積に関わるエンジンの出力配分の為に正面からの投影面積にエンジンの推進出力が追加され帯びています。
さらには、機体を重量分浮かす為の揚力としてのエネルギーを帯びるエンジンの出力成分が主翼や後方水平翼などの翼に分布として広がります。 輸送機仕様では機体の胴体下部に揚力を生み出す物もあります。 (この場合には、ここにもエネルギーが分布しています。つまりエネルギーを帯びています) このように機体一つにおいて、複数の運動機構が働き始めると、複数のエネルギーの帯び方をしますが、これは、あたかも、エネルギーを重ね畳み合わせたように変動分布していくのです。 飛行機は、その運動において、エネルギーの畳み込み積分がされた物理モデル(物体)といえます。 (これは、しつこく、何度もの登場となりますが、換言すれば、運動に応じた応力が、その都度機体の部分部分に作用しますよと言う単純なことです) →ただ、物理に変換するのが並大抵でないので、このように、長い特集で解説する事になっています。 水平に飛ぶという事から上昇・下降という次元を考えますとX-Y-Z [ X：水平方向(x軸) Y：水平方向(ｙ軸) Z：垂直方向(z軸) ] の三次元構成の位置空間上で、現在、X-Y-Z 中で X-Z の次元を航行する上で克服する事が出来ました。
さあ、次は、進行方向を制御する為に水平面のX-Y次元[ X：水平方向(x軸) Y：水平方向(ｙ軸) ] から飛行レポートになります。 垂直尾翼も働きは同じですが水平面の進路方向切り換えように使います。 (まあ、今日では常識ですがぁ ハハハッ Z軸に対する上下運動は水平フラップでした。) 正面方向から見てX軸方向に真っ直ぐ進んでいるのなら垂直ラダーは左右に角度を振りません。 進行方向に向かって、右側にラダーを曲げますと、右折する方向に、つまり右側に機体は曲がっていきます。 逆に左側にラダーを曲げますと、左折する方向に、つまり左側に機体は曲がっていきます。 これが機体自身がプロペラエンジン等の推進力を持つ場合の動きです。 風だけを受けますと逆になります。(水平フラップ時と同様に注意ですね) 正面から見ての投影面積をSとし水平フラップの投影面積をSｒとしますと、推進時の水平方向ほ飛行エンジン出力成分をSr/Sで掛け合わせた物が、このラダーで受け持っているエネルギーを帯びた常態です。 舵取り役になる力はそのパワーの左右いずれかに曲げたラダーの角度を θ とすると、このラダー・レベルに分配された エネルギー・レベル に sin θ を乗じた物が直角のY軸方向へのパワー(出力)成分となる。 Y軸方向の力のベクトルはそのようにして求める事が出来ます。 全体から、ラダーに分布したエネルギーのパワー成分を差し引いた物に、ラダーに分布したX軸方向のパワー成分を足し合わせた物が、X軸方向のパワー成分となります。 このX軸方向のパワー成分のベクトルとY軸とのベクトル合成が総合上での進路方向の運動を示す方向になります。 これを、さらに水平フラップと組み合わせれば主翼に傾きを持たせ方向転換の旋回をする事が出気ます。
機体を斜めにする事で旋回力を持たすことが出来ます。 それは、水平翼の一部を垂直成分に置き換えることで、垂直尾翼に掛かる負担を和らげる事で、エンジン出力を上げることも出来るからです。 側面からの垂直部に換算する投影面積が増える事で分かります。 (進路方向に関わるエネルギーの分布は、垂直翼に等価換算できる常態のエリアが、共有的にエネルギー密度の分布が高くなります。最も高いのがラダー部です) こうする事で、垂直の後方尾翼のみにエネルギー分布が加わらない様に水平翼分(フラッップを含む)にも分散が出来ます。 機体の平衡はプロペラエンジンの回転する軸方向に対して直角に有る翼は本来、コマの原理で重力に対して、一番、安定した姿勢をとろうとします。
それが水平翼の水平平行化であり平衡による最終姿勢ですが、ゆっくりと抵抗に対応しながら慣性反応していきます。 従って、物理的な力学バランスによる機体の平衡性を崩すと任意方向に動く事が出来るのです。 抵抗より大きな力ですから・・・ 機種によって天秤台型、落下傘型、純然たるコマ型による平衡性が得られますが、コマ型はエンジンが付くと共通的に作用します。   フラップやラダーというのは、小さくて大きなエネルギー分布を時にします、小さくてもとても働き者です。 従って、良く休めて労わりながら大事に使ってやる必要があります。  湖愁
松島アキラ 大空、飛んだは良いが さあ、地上に帰るぞと言う段階になって 可愛い、あの娘よぅ〜 などと口ずさみながら
着陸の仕方が分からないというような未経験の上の大きなリスク初体験では焦ります 地上であくせくエンジンテストや出力テストを繰り返しながら最適なエンジン搭載の日まで
野球のゴロ取りのように繰り返し泥まみれ・油まみれになってやっていたら 一発でも最適な着陸姿勢を掴んで無事帰還できることでしょう 此処にも『失敗は成功の元』という教えがあります |
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１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十九話
 向かって正面、真丸。 向かって側面、円柱もしくは茄子型でも構わない。 エネルギーに包まれ帯びると均一の圧力分布である。 質量としての密度が空気以上の密度があれば重力降下が作用するが、同じであれば、上昇・下降も無く一定の高度を維持する。 これだけでも宇宙空間なら、抵抗も無く、重力も作用しないので、短い時間、一噴射でもして質量 m なる物体が速度 v となれば 力 f = m・v ( Kg・m or N or Kg・m/sec ) となる。 注意：Kg・m/sec は仕事率 この力は慣性力として慣性運動をさせているが仕事量としては慣性力が慣性運動をし、それが新たにエネルギー置換できるのは力 f 分である。 それはKg・m の単位の力とすれば、気が付くはずであるが、仕事量(慣性質量エネルギー量) E = f ( Kg・m or J ) となる。 MKS単位では時間積であり仕事率はかかった所要時間で割ればよい。 E / t = f /t = f を満足させる t と言うのは t = 1 (sec) の時しか成立しない。 慣性力 と 慣性力による仕事率 および 慣性力による仕事(エネルギー) は同じなのである。 そこでは質量の密度は空気中と異なり無関係となる。 抵抗が有るという事はエネルギーが消費される、エネルギー保存則からは他のエネルギーに慣性エネルギーが置換されていく事をいう。 無重力の宇宙ではそれが無い。 つまり、慣性力の運動をそのまま維持し運動エネルギーとして保存している状態である。 またこれはエネルギーを帯びている常態とも言う。  力の源泉、エンジン、此処では急進化が始まり、プロペラエンジンが瞬く間に開発され、ペンシル型の胴体の先頭に付けられました。 そこに翼をつけた常態に変わると、正面から見て翼の厚みと横幅の積の長方形による面積が円の面積に加わる。 (此処では揚力を得る方式、得ない方式を考えずに話しを進めていく) 側面から見ると翼の側面から見た厚みと幅が胴体面積に重畳されていくが場所が上・中・下のどこかを占拠しているのみであり、特に増えてはいない。 さらに垂直尾翼をつけると、正面から見て垂直尾翼の厚みと縦の高さの積の長方形による面積が先ほどの円を主体とした正面の面積に加わる。 側面から見ると翼の側面から見た山のような垂直尾翼面積が胴体面積に追加されていく。  この状態で主翼と後方水平翼のフラップを上下に可変せず平坦にしたまま、また、垂直尾翼のラダーを左右に可変せず、平坦にしたままの一定速度の水平飛行とする。 この時は飛行中の機体が平衡(バランス)している常態といえる。 この時は空気の抵抗が有るために常時エネルギーは供給常態に有るが擬似的には慣性運動に近い。 慣性エネルギーに自重を支える為に等しい揚力と前方へ飛行している間に空気の抵抗力を打ち消す力が加わった常態で飛行する。 が、忘れているエネルギーが一つ有る。 それは、自重を目的地に移動させる移動の為の必要な力を継続させ続けるエネルギーである。 これらの和が飛行機体に帯びているエネルギーである。 真っ直ぐに前方へ飛んでいる時にはこの正面面積が最小となりエンジンによる出力のパワー密度はこの正面面積(S)に集中する。
翼の形状を特に窪ませて独自の揚力にする加工でなくても、僅かに翼を後方に下げることにより気流を整流して斜め下に流す構造としておけば、揚力が得られる。 自身で推進する時には、若干翼を後方に下げる事が重要である。 (風が前方から来る時は機体を押し上げることなく逆に降下させると言う事も頭に入れておきたい。) いずれにせよ、正面から見る、投影面積は完全水平時より拡大する。 つまり、面積が増える分、抵抗が増している。  この時、実質の飛行における推進だけのパワーは、f = m・ｖ である。 後はロスや揚力成分として消えてしまっている。 燃料損失を極力抑え機体を軽くする事が燃料効率を上げる手段であるが、進路や高度、速度変更の為にもエネルギーは使用される。   上昇時にはフラップを可変しフラップを上げる、下降時には逆にフラップを下げる。 正面からの投影面積がフラップを可変する事で変化する。 面積が増える方向(S→S')に働くが正面から見て増えた(S'/S)比率の逆数分が速度に変わるために速度が低下する。 速度がｖ→ｖ'に低下したとすると、力にしてｆv = m ( v - v') と言う速度差分による力は垂直上昇成分に変わる。 此処では単純に話を進める為に効率は一応、無視して考える。(大儀的には後で乗数Kかηを比例乗数として掛ければよい) fv は重力乗数 g を考慮すると、fv = g・m・ｖ" となり、速度は ｖ" = fv / ( m・g ) と示され、g により水平時の約十分の一となる。 (重力込みの単位系には Kgｆ キログラム・フォースと言うのもありますが、これは、質量にあらかじめ重力加速度 g を掛け合わせる、つまりは乗じた物である) 速度が低下した分の差分の力は、機体を上昇させる力として主翼と後方の水平翼とによって、フラップ面積の投影変化から、垂直分として配分され、全体から分配されるように分担される。
フラップを上下に可変させる前は機体の上半分と下半分による押し下げと押し上げのバランスは取れている物としている。  全体のエネルギー = 水平分 + 垂直分 であるが、フラップ操作により、上昇時としては、水平分を減らし、さらに、垂直分を増加させた事になる。 水平と垂直に置ける分配比率の考え方は、エンジン出力から抜かれる(抜き取られる)パワーを、そのまま単純に機体がエネルギーを帯び平衡している段階で、フラップ可変により差分として出てきたエネルギー成分の変化を一部垂直成分の上昇・下降に利用している。 これが正面の投影面積の比で表現できると言うことである。 慣性エネルギーの成分は機体全体で帯びるが水平飛行や上昇・下降などの運動のエネルギーの帯び方は集中するところが変わってくる。 全正面からの正面の投影面積を S としフラップの正面からの投影面積を Sf とするとフラップのエネルギー・レベル = ( Sf/S ) × エンジン出力(機体の質量を浮かす揚力のパワー成分を差し引いた物)となり分配される。 フラップを機体側面、水平方向から眺めての上げ下げの角度を θ とすると、このフラップ・レベルに分配された エネルギー・レベル に sin θ を乗じた物が垂直のパワー(出力)成分となる。 水平方向から眺めた機体の側面の面積や上・下から眺めた機体の平面による面積の影響は、一応、影響皆無と言うことである。 このような投影面積や表面積を含めて、他の面積系が、問題となってくるのは気体による流体力学上の抵抗や整流性に関してで有る。  側面から見て飛行機の重心点を境に主翼と後方水平翼が付いているが主翼の付け根は重心に近く、後方の水平翼の付け根は重心から離れている。
重心からの回転モーメントが同じなら重心に対する回転モーメントは平衡し側面から見ての回転は起こらない。 そして、機体は仰角を変えずに水平のまま機体を上昇させていく事が出来る。 これはジェット旅客機などで早い時間に一定高度まで短い距離で上昇したら水平に移り高度を上げるという客室サービスの安全一環と乗り心地の優先サービスでも有る。 上昇時、垂直上昇成分に廻ったエネルギー配分の内容は抵抗として機体を真上から見た平面図様の投影面積の抵抗を受ける。 なおかつ、重力に逆らう事になり、抵抗分を差し引き、そこから、約１/１０の速度に落ちると言う変化を受ける。  (機体が傾斜して)機体が斜めに上昇する事は上から眺めた投影面積が抵抗成分になる為面積比率が小さくなり効率的には良くなる。 恋のインディアン人形 リンリン・ランラン かわいいマスコット それは大空を飛び交う時にも いつも目の前に有る
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