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名前なし
2023/08/05 (土) 14:35:35
a56d2@d77ee
亜音速領域における舵ロックについて教えてください。あるロール角速度を実現するのに必要な左右の揚力差は速度とともに大きくなるのでしょうか？速度の増加に伴い舵1degで変化する空力が増加 -> 操舵量に対する舵は大きくなるものの、必要な操舵量は減少するので、舵ロックは起きないような気がしたもので...
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「速度の増加に伴い…」という木さんの仮定は、主翼の生み出す揚力が速度に関わらず一定という場合には成立しますが、エルロンだけでなく主翼の生み出す揚力も速度の増加に応じて増加する（この前提は必ずしも正確ではないかもしれませんが、「速度の増加に応じてエルロンの生み出す仕事量も増加する」という木さんの仮定のために敢えてこの前提を採ります）ので、確かに舵１deg当たりの空力の変化量は大きくなりますが、同時に主翼の揚力も増加しているので、同じロール角速度を実現するために必要となるエルロンの仕事量は大きくなるはずです。不足があったら申し訳ないです。
口を挟んで申し訳ないけど高速時はエルロンの力も増加するのでむしろ小さな舵角で十分なロールレートを得られます。左右で同量の揚力が発生しているため主翼の揚力は考慮しなくて大丈夫です。(実際は上反角効果などで主翼揚力による安定性は向上しますが大きくは変わらないでしょう)ただエルロンの舵ロックについては実際にそういった現象があると聞いたことが無いので助言できないです。オーバースピードなら重要なのはピッチングであり、急なエルロン操作を必要としないので研究レベルでないと出てこなさそうですね。
左ロールでロール速度一定を考えると、左翼は吹き上げる向き右翼は吹き下げの向きで空気があたって、前進速度と合わさって斜めに風が当たる。エルロンのある部分だけ見れば、エルロンによって擬似的に迎え角が変わるけど、"斜めに風が当たる"角度で落ち着くはず。一方エルロンのない主翼部分は当たる風が斜めになった分ロールに抗する力が働く。という部分を枝が言ってると思う。ただ、失速まで行かない限り、また舵角が一定である限りエルロンがロールさせようとする力と力と主翼がロールに抗する力は一定比率になると思うので、舵ロックの説明にはならないはず。
結論的には、操舵量一定の時ロールレートは速度比例で増えてくけど、操舵量を維持する力は速度の二乗で増えてくので、かけ合わせた結果ロールレートは速度に反比例で減っていくことになる。
で、さっきちょろっとF-84Gで直線飛行キーボードロールで減速しながら測ってきた。この図で行くと530kph以下の領域がエルロン100%（たぶん機械的な限界）で動かせてて、たしかに同じ舵角では速度比例でロールレートが増えていく。一方で530kph超えるとエルロンが力負けしてきて、ロールレートは速度反比例で減っていく。ちなみにこの530kphってのは公式Wikiに乗ってるエルロンの最適速度。
操舵量を維持する力が速度2乗に比例なの抜けてました...ありがとうございます。舵が重くなる理屈は理解しました。ただよく言われるねじれ剛性の弱さで高速域のロールが鈍いの理屈は分らんままですね。もう少し調べてみます。