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[2442] 時間が欲しいザンス 投稿者:アナーキャ 投稿日:2014/08/24(Sun) 18:58  

COSさん、今回はお待たせしませんでしたか(笑)。
夏休みとはうらやましいですね…。私は貧乏ヒマなし状態です。

ちなみに50ccのバイクはギア付もありまして、坂道などでは
最大トルク発生回転数を維持して走るのが普通です。
よって、例外にはなりませぬ(笑)。

そもそも上昇率の指標に馬力(=仕事率)が全く使えない、とは言ってないんですよ(笑)。
条件付きでなら、両者は実際に比例します。
ただし前回説明したように馬力の額面の数字を見ただけではダメで、
上昇力、加速力といった、力が問題になる場合、
同じ馬力でもトルク(回転力)とエンジンの回転数が違えば、
必ずしも同じ能力を示さない、よってあまり参考にならない、という話なのです。

別の例を挙げてみましょうか。
同じ仕事率(=馬力)なのにトルク(回転力)と回転数が違うモーターを考えます。

モーターの仕事率(=馬力)=トルク(回転力)×1分間の回転数(=rpm)÷9.549
(9.549は1分辺りの仕事=エネルギを求めるため円一周分、60秒÷2πrとして出てきたもの)

ですから異なるトルク(回転力)でも、回転数を変えると、
同じ仕事率(=馬力)のモーターが、簡単に作れてしまう事がわかります。
つまり同じ100馬力でもトルクが10のもあれば、20のもある、という事です。

なのでここでは、同じ仕事率(=馬力)ながら10Nm(ニュートン・メートル) と 
20Nm のトルクのモーターで考えてみましょう。
(トルク=力の大きさ(N)×回転半径(m)なので単位はNm)

まず、このモーターで15N(約15.3kgf)のオモリを垂直に持ち上げる事を考えます。
話を簡単にするため、トルクの単位距離と同じ半径1mの糸巻きを
モーターの軸に付け、そこで巻き取るとしましょう。
こうするとトルク(力×半径)の量=重量(質量×重力加速度)の量となって比較が単純になります。
(あくまで比較の数字が1:1の比率で揃うだけで、単位の次元は異なるので注意)

となると、10Nmのトルク(=回転力)しか持たないモーターは、
15Nの重さがあるオモリを巻き上げる事はできません。
つまりピクリとも動かないわけで、当然、軸も回転しません。
つまり回転数0rpmですから10Nm×0rpm=0W、仕事率(馬力)も0です。
力は発生してるのに、仕事がなされないのです。
もしピストンエンジンなら、この段階でエンストですね。
この間、物体は全く上昇してませんから移動距離も0、当然、上昇率だって0になります。

対して同じ仕事率(=馬力)なのに、20Nm のトルク(回転力)を持つモーターは、
これを持ち上げる事ができます。
具体的な数字は計算が面倒なわりに意味が無いので、回転数はn >0 でn rpm とし、
その仕事率は 20×n ÷ 9.549 W(ワット) となります。
当然、物体は上に持ち上がってますから、上昇率も生じてます。

つまり、同じ仕事率(=馬力)のエンジンのはずなのに、かかる負荷(力)によって、
そもそも仕事率(=馬力)すら同じにはならないのです。
この場合、仕事率(=馬力)、上昇率ともに0ですから、比較以前の話となります。

結局、仕事率(=馬力)の場合、基本的に回転数要素が影響するのは最高速度くらいで、
加速“力”、上昇“力”といった力の要素はトルクの問題になります。
無論、同じようなトルクと回転数なら、馬力が大きい方が有利ですが、
どちらにしろ、トルクと回転数を確認しないとなんとも言えません。
馬力の額面だけ、というのは、どうしても信憑性が落ちるのです。


微分の話は正直、内容が把握しかねる部分があるのですが(笑)、
要するに運動エネルギーの計算式は指数関数なんだから、
その微分なら導関数が出て来て2の係数が付くはずだ、という事でしょうか。

本文でも説明したように、これは運動エネルギーを速度の積分で捕らえた場合の問題で、
そもそも運動エネルギーは力(F)×距離(L)の単純な一次関数として求める事も可能です。
そして今回は、速度の積分を、再度速度で微分したのではなく、違う次元の時間で微分してるだけです。
これは瞬間の量と同時に、単なる平均量となりますから、単純な割り算で問題ないはずですよ。

ここら辺りは加速度(a)と距離(L)の計算と、そこから速度を求める計算を見ると判りやすいと思います。
詳しくははニュートン力学の基礎知識を見てください。

用語の問題は、確かに普段の活動ジャンルに大きな影響を受けるでしょうから、
必ずしも、感覚的に一致することは保証できません。
私の場合、純粋に趣味の物理学な上に、日本語の教科書に絶望して、
英語で学んでしまったため(ただしこれもヒドかった…)、
いろいろ、現場の感覚とは違うかもしれません。

ただ比エネルギーは、一般相対性理論で重力も慣性の力も、どちらも同じ結果を引き起こす、
つまり巨大な加速度を持つ宇宙船も、巨大な重力加速度を持つ恒星も、
同じように空間をゆがませてしまう、という面倒な問題が生じた結果、
だったら運動してる物体から、純粋エネルギーとに加速度だけを抜き出そう、として発達した概念の一つです。
エネルギー(kg mm/ss)と質量(kg)の単位で計算すると、速度の2乗(VV)が残りますから、
これを単位距離で割ってやると、加速度になるのです。


[2441] 馬力とトルクと回転数 投稿者:COS 投稿日:2014/08/24(Sun) 12:26  

実は待っていました、ちなみに私の場合は本当に夏休み中の暇人だったりします。

バイクの話はなかなか面白かったです、私はかなり理論に偏った人間なのでそういう実体験の話は新鮮です。

読んでみた結果、やっぱり例外だと思います。
スクーターの場合は無段変速機の特性上エンジンの回転数に比例し無段変速機が作動する。
そのため馬力を上げようとして回転数を増やすとトルクが細くなるという、構造的な問題のようです。
(過回転を防止するためにはよくできた機構だと思います)
低回転でしか高いトルクを出せない→エンジン回転数が低いため馬力が出ない→上昇率(速度)が下がる。

更に言えばエンジンが出せるトルクは回転数へ比較的依存しないため。(トルクは気筒内の圧力に依存する)
バイクが最大トルクを上回る力が必要な坂に遭遇したら減速しエンストしてしまいます。
登れなくなるので有利不利どころの話ではなくなります、トルクは最低限必要な物です。

おっしゃる通り最大トルクが大きいほど加速は良くなります、また坂を登る時も一定以上のトルクは必要になります。
ただし速度(上昇率を含む)を維持する性能に関しては馬力が指標となります。

前回書き込んだ式の説明が実はあまり正確ではありませんでした、今後もう少し練り直します。
ただ応用編1の3ページ目以降の微分計算のやり方に問題があるのは確かなので一度確認をしていただきたいと思っております。

私が記事の内容に違和感を抱く一番の理由は一般的な工学用語と本文で使われている用語にズレがあるのが原因かと思います、私の頭の硬さもあるでしょうが。
例えば応用編2の「エネルギーの効率」という言葉だと一般にどれだけ損失が少ないかという話と受け取ってしまいます。
「機体に蓄えられる力学エネルギーの増減速度(単位重量あたりの)」と書くと長いのですが多少正確になります。
比エネルギーという言葉も一般には質量あたりのカロリーを示しJ/kgやcal/g等の単位を持つ(燃料の性能などの指標)
m/sやft/sのつまり速度の単位を持つ事はない。

話がかみ合わないと私が思っている原因はこんな所でしょうか。


[2440] Fi-156 投稿者:アナーキャ 投稿日:2014/08/23(Sat) 21:22  

sskさん、お気になさらないで下さい。
今年は立て続けに来るので、ちょっと驚いてますが(笑)。

情報どうもです。記事の方も修正しました。

しかし、シュトルヒの水平尾翼にそんなステキギミックがあったとは知りませんでした。
さすがドイツ、ホントにいろいろやってる機体ですねえ…
次回のイタリアも、別の意味でいろいろやってるんですが(笑)…


[2439] どうやら 投稿者:ssk 投稿日:2014/08/23(Sat) 11:59  

夏の扉を開けてしまったようで申し訳ありません。

ところでシュトルヒの尾翼周りの穴ですが、水平尾翼前横のは水平尾翼取り付け角変更の為のリンケージとの接続部で、
あの位置を上げ下げすると、昇降舵の可動軸と同軸で水平尾翼の角度が変わるようになっています。
現在で言うスタビライザートリムですね。

日本版シュトルヒこと三式指揮連絡機ではフラップの上げ下げで前後の釣り合いが変化するので
フラップに連動して水平尾翼の取り付け角が変わるようになっていました。
シュトルヒもおそらく同様の理由だと思います。ただし日本のとは違って手動でしたが。

水平尾翼下の横長の穴は垂直尾翼の操舵用ワイヤーの取り出しですね。


[2438] お待たせしました 投稿者:アナーキャ 投稿日:2014/08/22(Fri) 22:15  

短尾種さん、お待たせしてしまいましたかね(笑)。
実際、米軍機のデータの豊富さがむしろ異常なのかもしれません。
シロートがNASAとか空軍大学の公開情報をちょっと見るだけで、
ビックリするようなデータが転がってますからね。

私は証拠を握ってませんが(笑)、1960〜70年代の社会党、共産党辺りは、
どうも防衛問題に関して、ソ連からの資金援助とアドバイスを
受けていたようなフシがあります。
なので、この時代に限って言えば、意外に有効なパンチを入れてますね(笑)。

例えば、彼らが東大が研究してた宇宙ロケットに横槍を入れたとき、
よほどICBM の知識がなければ指摘できないような妨害をやってます。
あれは、素人の仕事ではないと思うんですよね。


COSさんも、ひょっとしてお待たせしてましたでしょうか(笑)。
とりあえず、最初に書いてある“坂を登る車の速度は馬力に比例します”
が問題なのだと思うので、そこに絞って回答すると、その点に異論はありません(笑)。

「重力に逆らう登り坂など、力(F)を使って移動をする場合は、必ずしも馬力の高い方が有利ではありません。」
というのは、同じエンジン馬力でも、回転数ではなく、
力(F)=トルクの方が重要になる事を指してます。
エンジンの馬力=トルク(力)×回転数
であり、トルク、回転数、どちらが上昇しても数字は大きくなります。
が、力(F)=トルクではなく、回転数でエンジン馬力=仕事量(P)を上げてる場合、
速度の勝負以前に、そもそも坂すら登れない事がある、という意味です。

具体例で説明しましょう。
最近の若い人は知らないと思いますが、かつての2ストエンジンのバイクは、
50ccでもかなり高い馬力が出てました。

リミッターを外せば8馬力は出ており、1ccあたり0.16馬力で、
2000ccエンジンなら320馬力相当ですから、かなりのものです。
なので、やる気があれば90q/hぐらいまでは簡単にでました。
速度(V)は馬力に比例しますから、これは当然です。

ところがこれはエンジンの高回転で稼いだ馬力で、
トルク=力(F)はスカスカだったのです。
力がない以上、加速(a)は悪く、さらに平地では
そこそこ速いものの、上り坂は全くダメでした。
実際、平地では簡単に追い抜けた軽自動車に、
山道の登りでは、あっさりブッチギられましたし、
房総半島の400m前後の山越えすら出来ず、グルッと大回りして、
ほとんど坂のないルートで帰るハメになった事があります(涙)…。

つまりどんなに馬力があっても、そもそもトルク(F)がないと、
重力に逆らって登って行く事すらできないのです。
同じ馬力でもトルクが大きい方が坂道では有利になります、という事ですね。
(ただしギアボックスも同じとする)
逆に同じ力(F)=トルクを持ったエンジンなら、当然、馬力が高い方が有利です。

つまり同じ馬力でも、力(F)×速度(V)の力の方が大きいのか、
速度のほうが大きいのかを確認しないと、単純な比較は難しい、という意味です。

最後の、余剰という言葉を入れたくなる、という部分は、
個人の感性の問題ですから、それならそれで、異論はありません(笑)。
ただ、ボイドはそう考えてなかったし、私もそうは考えてません、という事です。

追伸:もう少し補足すると、上昇率の指摘も正しいのですが、
記事中で述べたように、エネルギー機動理論は
他の機体との比較を主眼とするため、高度差0を前提にしてしまってます。
つまり上昇率=位置エネルギーの効率を0としてしまってるわけであり、、
Psの数値の中に上昇率の要素は最初から入ってないのです。


[2437] 全部読んでみた結果 投稿者:COS 投稿日:2014/08/22(Fri) 16:33  

記事の本文を読んで何となく噛み合ってない点がわかったような気がします。

最初の方から話をすり合わせをしていきましょう。(無理にとは言いませんが)

今回の話は数学の教科書も用意した方が賢明です。
また記事で書かれている所と重複しますがご勘弁ください

@馬力と坂道
 まず応用編1の1ページ目一番最後の一文から始めましょう、実は問題のある一文なんです。
 「重力に逆らう登り坂など、力(F)を使って移動をする場合は、必ずしも馬力の高い方が有利ではありません。」
 最初に結論を述べると坂を登る場合の車の速度は馬力に比例します。 

Aエネルギーの時間微分
 時間t1におけるエネルギーE1、t2におけるエネルギーをE2とすると、
 エネルギーの時間微分は増加したエネルギーをかかった時間で割った値であり
 dE/dt=(E2-E1)/(t2-t1)=P

 エネルギーの時間微分は単位時間にその物体に出入りするエネルギー(つまり仕事率)である。 

B積を微分するには
 運動エネルギーを微分するにあたってV×Vを微分する場合には
 d(V×V)/dt=V×dV/dt+V×dV/dt=2aVとなります。
 積の微分に関する参考資料
 http://www.geisya.or.jp/~mwm48961/kou2/d_multiple.html

C上昇率
 同じ式の第二項、hを時間微分しょようとしていますが、これで出てくるのは鉛直方向の速度であり上昇率です。
 運動エネルギーの計算に使うV、水平方向速度:Vhと上昇率:Vvを分けて記述しないといけません、混乱の元です。
 V^2=Vh^2+Vv^2

D結局エネルギーを微分すると
 全エネルギーを時間微分した結果はmaV+mgVv=P となります。
 速度一定の場合にはa=0でありmgは定数なので上昇率は入力馬力に比例する、結局@が証明されるわけです。

ちなみにFV+mgVv=Pとも書けます。外部から入力される仕事が無いとしてP=0とすると。

 −FV/mg=Vv、,更に(T-D)V/mg=Vv=Psとも書けます。

 結局何が言いたいかといえばPsは機体の理論的な上昇率を計算している。
 さらにその上昇率は抗力と推力の差(余剰推力?)に比例する。
 こう書くと余剰という単語をPsの和訳に入れたくなると思います。(別に入れろと言ってる訳ではなくて、そういう風に言いたい人もいるという話です)
  
如何でしょうか?

先日買ったドックファイトの科学という本に「余剰推力(Ps:比余剰エネルギー)」という記述が有り、余ったパワーが上昇力や加速力になると説明するのがわかり易いのかなとは思っています。

ついでに先日のDATCOMの資料のなんですが
  一枚目は入力データーのつくり方の簡易マニュアル、Mig-17が例題になっています
  2枚目が詳細なマニュアル
  このマニュアルに沿ってテキストファイルを作成し、
  ソフトに読み込ませると空洞試験データから近似した空力係数をテキストファイルで出てくるという物です。
  風洞試験の手間を省きたくて作ったようです。 


[2436] 意外と情報がない 投稿者:短尾種 投稿日:2014/08/22(Fri) 00:24  

タイフーンは売り込みが激しいとか聞いていたので情報があるかと思えば
意外に細かい性能が載ってるところがないんですね。検索して意外でした。
ブラックボックス無しで売るだとか言ってたのでてっきりもっと公開しているものかと…

防衛に関しては左寄りの方に配慮する政治家は表向きこそ軍拡反対とやりながらも
実際実務サイドに対して意味のある締め付けはしてないでしょう。
現実的な問題を思想でどうこうする政治家がいたとして官僚から相手にされないですし。


[2434] 夏休みキャンペーン終了 投稿者:アナーキャ 投稿日:2014/08/21(Thu) 22:24  

まあ、それならそれで、いいんじゃないですか。
すべて承知しておられるようですし(笑)。
正直、私としては質問の内容すら把握できない感じになって来ました。

なのでおそらく、そこら辺りは事実関係ではでケリがつかないですよ(笑)。
本人がそれでも違うと言い張るなら、違うんでしょうなあ、としか言いようがありません。

ちょっと、私としても疲れてまいりましたので、
ここは理想と現実さんの意見は意見で、尊重します、という事でいいんじゃないでしょうか。
そこらから先は、個人の思想の自由の範疇でしょう。


[2432] 夏休みファイナル 投稿者:アナーキャ 投稿日:2014/08/21(Thu) 22:08  

哲ゼさん、まあ、人件費の問題もあるかもしれませんね。

理想と現実さん、こりゃまたスゴイ質問が来ましたね(笑)。
では戦闘機の数という問題に内閣総理大臣が航空自衛隊を差し置いてまで、
その決定権を行使する理由ってなんでしょう?
だったら最初から防衛大綱でそこまで指示すればいいだけでは?


[2429] TV買い換えました 投稿者:哲セ 投稿日:2014/08/21(Thu) 21:37  

全くの当てずっぽうなんですが、機体の装備数に軛を設けているのは単純に
パイロット確保の問題だったりして…。


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