プロペラ効果の種類(訓練 11 日目)

~ 訓練日記は実際とは時系列を変えています。ご了承ください ~

本日は「プロペラ効果」についてまとめます。

飛行機には沢山の種類があります。プロを目指す方が、必ず一度は乗ることになるのがプロペラの付いた飛行機です。つまり、推進力をプロペラを回すことで得ているものですね。

「推進力をプロペラを回すことで得ている」と書きましたが、そこが問題なんです。プロペラを回すと色々な影響が機体に発生するわけで、総称して「プロペラ効果」と呼びます。

  1. Torque(トルクの反作用)
  2. Gyroscopic Precession(ジャイロ効果)
  3. Asymmetrical Thrust(Pファクター)
  4. Spiraling Slipstream(プロペラ後流)

プロペラ効果には、上記の4種類があります。

それでは一つずつ見ていきましょう。

トルクの反作用

プロペラは回っています。プロペラが回ると、機体にはプロペラが回る方向とは逆側に回転させられる力が働きます。これがトルクの反作用です。

「作用反作用の法則」、「運動の第三法則」、「ニュートンの第三法則」などと呼ばれるもので直感的にも比較的理解しやすいですね。

プロペラ機に乗っていてトルクの反作用を最も感じるのは、プロペラの回転数を低出力から高出力に上げた時(逆もまた然り)、つまりパワーをコントロールした時です。

プロペラ機では、パワーをコントロールすると必ず機体はどちらかにロールしようとします。低出力から高出力に変化させた時、プロペラが右回転なら左にロールしようとしますし、左回転なら右にロールしようとます。

ジャイロ効果

名前だけなら聞いたことがある人も多いかも知れませんが、具体的に何に使われているのかを想像できる人は少ないはずです。

結論的には「力を加えた方向から90˚進んだ位置に力が作用する」こと、これをジャイロ効果と呼びます。以下の動画で見ると非常に分かりやすいです。

いやはや世界には色々な不思議なことがあるんですよ。

ちなみに、飛行機の計器にもジャイロ効果を活用したものがあります。従来型の飛行機(グラスコクピットで無いもの)に装備される姿勢指示器、方向指示器、旋回計などがこれに当たります。

ジャイロ効果を避けて飛行機のパイロットになることは不可能です。

Pファクター

ザックリ理解するには英語のままが分かりやすいです。”Asymmetrical Thrust”、つまり、左右非対称の推進力のことを指します

以下、一般的な2枚のプロペラで話を進めます(下の画像みたいなやつね)。

prop

①半回転を考えた時、下がる方向に回転するプロペラもあれば上がる方向に回転するプロペラもあります。

②プロペラには推力(進行方向の軸に関する揚力と捉えましょう)を生み出せるように、ねじりが加えてあります。

以上2点を考えると、下がる方向に回転するプロペラと上がる方向に回転するプロペラが作り出す推力に差が生まれます。これがPファクターと呼ばれているものの正体です。

Pファクターの効果が顕著に現れるのは飛行機の姿勢が変わった時、つまり、上昇や降下をする時になります。飛行機の迎え角が変わるのもちろんのこと、プロペラの迎え角も変わる為です。

プロペラ後流

一番直感的に分かりやすいですね。百聞は一見に如かず、以下の動画を見てください。

プロペラが回ると周りの空気も一緒に回されて、渦を作ります。

飛行機は進んでいますので、渦は飛行機の進行方向とは逆側へと進んでいきます(置いていかれます)。そうすると水平尾翼と垂直尾翼に渦が当たります。

結果、右周りのプロペラなら右回りの渦の影響を、左回りのプロペラなら左回りの渦の影響を受けることになります。
※軽飛行機ではエンジンが一発で、左右に付いている訳ではないので、もろに影響を受けます。

まとめ

今回、私が主張したいのは、軽飛行機(単発プロペラ機)を真っ直ぐに飛ばすのはメチャクチャ難しい。ということです。

可能な限り分かりやすく説明する努力をしましたが、イメージ出来ない箇所がある方は以下の動画も参考にしてみて下さい。

ご指摘やご質問もお待ちしております。宜しくお願い致します。