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見た目では分からない飛行機の姿勢

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ガルフストリームでお勉強シリーズ、
最後は迎角センサー。
別名をAOAセンサー。(AOA=Angle Of Attack)

GalfObenkyou-03.jpg
ここに付いている。


20121013-GALF-10.jpg
この突起物が迎角センサ。
このタイプはβセンサ(横滑り角センサ)を兼ねていると思われるのでイメージしにくいが、
気流に対する機体の姿勢を計測するセンサーである。
(一般的な迎角センサと形状が異なるため未確認だが、
取り付け位置や他に類似のセンサがないことからも迎角センサだと思われる。)


GalfObenkyou-0X.jpg
こちらの方が迎角を計測するセンサとして直観的に分かりやすいかも知れない。
ちょうど飛行機の翼のようになっており、
風が吹いてくると風見鶏のようにクルンと回って風の吹いてくる方向を指すという仕組みである。
(B737-800の迎角センサー)

迎角とは、飛行機の気流に対してどれだけ機首が上を向いているかを表す角度である。
翼は基本的に、迎角が大きければ大きいほど大きな揚力を生み出す。
離陸時に機首を上げるのは、迎角を増すことによって大きな揚力を生じさせ、
スピーディーに足が地面から離れるようにするためだ。

ここで注意が必要なのは、迎角とピッチ角は違うということだ。
ピッチ角とは地上から見た機首の角度である。
一方、迎角は気流(速度ベクトル)に対する機首の角度である。

離陸上昇時、ピッチ角は15度~20度程度になるが、
あれは地上から見た機首の角度が15度~20度なだけで、
迎角が15度~20度になっているということではない。

上昇中、基本的に迎角はピッチ角よりも小さくなる。
何故なら気流が流れてくる方向は地平線に対して平行ではなく、斜め上からだからだからだ。
急上昇する飛行機を見て、
「あんなにも機首を上げて失速しないのかなぁ?」
なんて思うこともあるが、どうかご安心頂きたい。
実際は見た目(ピッチ角)ほど迎角は大きくない。

逆に着陸時には気流が斜め下から吹いてくるため、見た目よりも迎角は大きくなる。
例えば3度しか機首を上げていないように見えても、
下向きに5度の角度で降下していたら、迎角は8度ということだ。
そもそも降下しているだけで飛行機から見たら機首を上げていることと同じになるのだ。

水平飛行をしていれば「迎角=ピッチ角」となるが、
上昇/降下中は見た目で迎角を判断するのは困難である。
一般的に上昇中は見た目より迎角は小さく、降下中は見た目より迎角は大きい。
あれこれ書いたが、実際のところそんな感覚だけ知っていれば充分である。


さて。
4話にて飛行機の機首に取り付けられているセンサーの解説をしてきたが、
飛行機の高度、速度、温度、迎角の4つ関し、
全て空気に対してどうかという話であることにお気付きだろうか?
足が地面に着いている車と違い、飛行機は空気中を移動するので、空気しか測る相手がいない。
空気しか飛行機が接する相手がいないので、空気を相手にするしかないのだ。

また、計測しているものは圧力や温度など非常に簡単なものばかりだ。
逆に言えばそれくらいしか空気からは測れないということでもある。
だから空気から測れるだけのものを測って、
あとは計算式をこねくり回して色々なものを求めているのである。

全回も同じようなことを書いたが、そんな簡単なものから難しい計算をして、
ちゃんと安全に飛んでいる飛行機は凄い。
何が凄いかってセンサー自体が凄い、飛行機自体が凄いのではない。
それだけの(少ない)センサーから、
よくもまぁ色んなものを計算して正確に飛行しているなぁということだ。
僕は、飛行機が凄いのではなく、それを作り上げた人間の知恵が凄いと言っているのだ。


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