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[1683] RE:トルク 投稿者：Uコン復活 投稿日：2013/10/02(Wed) 13:50  

わかりやすく、インラインで解説しましょう。

>この件の最も簡単な解決策はプロペラブレードの回転が産み出す力の量を実際に計算してしまうことです。
>その逆向きの力が機体を回転させようとする反作用の力ですから。
>サイドスラストうんぬん以前に、まずこれをキチンと計算しましょう。

そのとおりですね、すべからく計算できれば、ですが。

>もっとも単純な計算をやってしまうと、トルクは力×半径です。
そのとおりですね。

>言うまでも無く、プロペラのトルクと主翼の長さは全く関係ありません。
プロペラのトルクを打ち消す力は主翼で発生させると考えると
プロペラの長さと主翼の長さには、相関関係が発生することになります。
このような考えに行き着くには、極端な例と継続性の担保を考えるわけです。
極端な例では、実際にはありえないことを事例としますが、
プロペラと主翼が同じ長さの場合、どうなのか？
プロペラの長さが主翼に比べてほとんど小さい場合、どうなのか？
で、どちらも、長さ、比率で継続性が担保されると考えることになります。
そうすると、なんらかの相関関係はあると考えることはできますね。

>よってプロペラブレードの重量に回転半径を掛け算するわけですが、・・・・
ここで、重量に基づく反動トルク計算に至るわけです。
プロペラ翼素単位での抵抗は計算されていない。
また、プロペラ翼素単位の抵抗は空力計算ですので、複雑で簡単には計算できません。

>大雑把な計算ながら、機体を押さえつける力の約17％がプロペラの反動によるトルクの大きさです。
ここで、重量のみを根拠としたトルク計算は終了しましたが、空理気的なトルク計算はされていませんね。
求められたトルクの総量は小さいわけです。

>無視できる大きさではないように見えますが、トルクは機体の軸に沿って生じる回転の力です。・・・・・・到底、機体設計の根本部に影響を与える数字ではありません。
全トルク総量の値がかなり小さいので、そのような結論になるのは致し方ないですね。

>ただ、逆に言えば、主翼の揚力が十分に出てない低速時は危険だ、という事でもあります。
そのとおりですね。

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エルロンのタブのお話があったので、反動トルクをエルロンタブで調整することを考えて見ますと
ある特定の飛行速度、プロペラ回転数、飛行姿勢、の状態で調整して釣り合いがとれていたとしましょう。
そこで、飛行速度、プロペラ回転数、飛行姿勢が変化したらどうなるのか？
当然、バランスが狂うので、エルロンタブを調整しなおす必要があります。

もともと調整タブ、というのは、マメに調整しながら飛行させるのだ、といってしまえばそれまでですが、（実際そんなものだし）
パイロットは疲れますね。
もっとも、調整タブなんてなければ、操縦でカバーするしかないので、もっと疲れますが（笑）

飛行機には、水平尾翼という安定装置がありますが、それと同様、各種バランスをとる仕組みがあります。
実用的な速度、条件のなかで、常に安定して操縦者に負担が余計にかからないように配慮して飛行できるように工夫されているわけです。
飛行機を理解するうえでは、そういった知恵は、きちんと学んでおいたほうがいいでしょう。

実際のプロペラ反動トルクの影響は、サイドスラストで打ち消す仕組みを設けないと、飛行機が真っ直ぐ飛ばないので、常に当て舵を打って操縦する必要性が出てくるわけです。

サイドスラストを適切に設けておけば、かなり広い速度粋の範囲で飛行機が真っ直ぐ飛ぶように調整できますね。

>そしてプロペラの空気抵抗を計算にいれるなら、むしろ力の総量は落ちますので(マイナスの力が加わる)、トルクの力も落ちます。
逆です。
プロペラの空気抵抗に対抗してエンジントルクは消費されますね。
反動トルクなので総量は増えます。

あと、「力学も、現実も無視して、俺の中の真実に生きる」というのは感心しません。
まったくもって、正反対で、「力学も、現実も無視しないで素直に受け止めて対策する」ことが大切なわけです。
そうでなければ、実機も模型飛行機も、きちんと飛びませんからね（笑）

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[1682] トルク 投稿者：アナーキャ 投稿日：2013/10/02(Wed) 13:06  

Uコン復活さん、計算式を見ればわかるはずなんですが、
トルク自体の計算にに回転数は絡んできませんよ。
勘違いも間違いも無いと思いますが。

そしてプロペラの空気抵抗を計算にいれるなら、
負荷の増加でむしろ力の総量は落ちますので(マイナスの力が加わる)、
今回の計算以上に、反対向きに同じ大きさの力となる反作用トルクの力も落ちます。
極めて単純な話になるだけです。これ以上の説明が必要とは思われませんが…

さらにジェットエンジン内部のファン回転によるトルクの問題は
現代のジェット機でも全く無いわけではありません。

まだ納得できませんか（笑）？
納得できない、というなら、それはそれで尊重しますが、
正直、これ以上は付き合いかねるなあ、という部分があります。
数式による力学の説明ですから、反論にはキチンと計算と結果を示してもらわないと、
これ以上、どうしようもないのです。

明らかに議論のための議論に入ってるように見受けられ、
正直、そういった話には興味がありません。
もし、これ以上の議論を続けられるのなら、明確な数値と計算、
そこから導かれる結論を持って説明をお願いします。
以上、ご了承いただければ。

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[1681] RE:トルク 投稿者：Uコン復活 投稿日：2013/10/02(Wed) 12:58  

プロペラの重量計算からトルクを計算されていますが、なにか勘違いされてませんか？
回転数変化に伴う回転慣性モーメントの変化は、確かにトルクの一部とはなりえますが、
一定回転の状態ではどうでしょう？
つまり、計算内容は正しいのですが、計算の対象が異なっていて抜けている、という点がありますね。
プロペラの空気抵抗で発生するトルクのほうが遥かに大きな値になります。
残念ながら、文面では、プロペラの空力的抵抗の計算はされていませんね。

空気力の影響のほうが遥かに大きいとなれば、回転慣性のトルクで計算しても、答えにはたどりつかないことになり、残念ながら根拠にもなりませんし、説得力はありませんよ。

実際、サイドスラストは、設計ではアタリを取っておいて、試作機の段階で、エンジンの取り付け角度をいろいろ調整していることは確かですからね。
まあ、この不確定要素が、飛行機の魅力ともいえますがね。

プロペラ機は複葉機から単葉機に発展する段階で、パラソル型（上翼）、中翼、低翼と各種試されていることは事実です。
その過程でいろいろ淘汰され、低翼単葉に落ち着いてきたのは、それなりに訳があると考えているわけです。
残念ながら、そのへんのところを、素人でもすっきりと理解できる解説がされた書籍にめぐり合っていない、というのが現状なのでないでしょうか？
また、最先端の飛行機では、動力はジェットエンジンなので、プロペラの反動トルクなんて問題は発生しません。
最先端の航空力学では、当然、解説なんてされていないわけですね。

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[1680] 787とか 投稿者：アナーキャ 投稿日：2013/10/02(Wed) 11:01  

五反田猫さん、改めてこちらに書きますね（笑）。

成田のサテライトに行くシステム、そんな凝ったものとは知りませんでした。
もっとありがたく乗っておくべきだったかも（笑）。
なんだかんだで3〜4回しか利用してませんし。

デジカメ、ダメですかねえ（笑）。
別料金取られてもいいので、事前申請で使える機材には認可をもらえる、
とかにならないかなあ、と思ったりもします。
1000円くらいまでなら、喜んで支払う準備があるんですが（笑）。

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[1679] トルク 投稿者：アナーキャ 投稿日：2013/10/02(Wed) 10:50  

Uコン復活さん、トップページから入れる夕撃旅団の基礎知識というコーナーがあるので、
できればそこを熟読後、それでも疑問があるなら再度書き込むようにしてください。

この件の最も簡単な解決策はプロペラブレードの回転が産み出す力の量を実際に計算してしまうことです。
その逆向きの力が機体を回転させようとする反作用の力ですから。
サイドスラストうんぬん以前に、まずこれをキチンと計算しましょう。

もっとも単純な計算をやってしまうと、トルクは力×半径です。
言うまでも無く、プロペラのトルクと主翼の長さは全く関係ありません。
よってプロペラブレードの重量に回転半径を掛け算するわけですが、
ここで気をつけないといけないのは、プロペラは剛体であり、
先端に全重量が集まってる質点ではない、という事です。
よって、単純にその重量×回転半径では計算を間違えます。
ここでは単純にP-51のプロペラ半径約1.8mを9分割し、
それぞれに均等に重量を割り振って計算しておきます。
P-51のプロペラブレードの正確な重量の資料を持ってませんが、
当時の機体の場合、150〜200kg前後が普通なので、とりあえず180kgとしておきましょう。

これを9分割した各点における力、トルクを合計すると180kgfとなり、
これが4枚分ですからP-51Dの発生させるトルクは0.72tとなります。
対して、P-51Dの離陸重量は平均4.5t前後。
当然、主翼は水平飛行時にこれと吊り合う力を発生させてますから、
大雑把な計算ながら、機体を押さえつける力の約17％がプロペラの反動によるトルクの大きさです。

無視できる大きさではないように見えますが、トルクは機体の軸に沿って生じる回転の力です。
よってそれに対する主翼の揚力の大きさにも主翼の半径分の乗算が入ってくるわけです。
P-51Dの場合、エルロンのタブは機軸から4.5m前後の位置にありますから、
そこで生じる力はエンジンのトルクの反作用に対し、4.5倍の大きさで作用します。
なので、片翼あたり80kg前後の力を発生させれば押さえ込めますが、
実際はそもそも翌端部の質量（にかかる力）によって、エンジントルクの反作用のほとんどが打ち消されてしまい、
おそらくタブの部分では40kg以下の力で、十分、押さえ込めるでしょう。
到底、機体設計の根本部に影響を与える数字ではありません。
ただ、逆に言えば、主翼の揚力が十分に出てない低速時は危険だ、という事でもあります。

現実に多くの戦闘機が中翼の設計で完成し、十分な活躍をしてる、という事実とつき合せても、
どう考えてもUコン復活さんのご意見には賛同できる部分がないのです。

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[1678] 空港と７８７のお話 投稿者：五反田猫 投稿日：2013/10/02(Wed) 07:13  

割合と馴染みのあるネタでしたらので、今度は本旨とからめそうです（笑）

＞成田空港シャトルシステム
とうとう廃止になるのですか、八月には利用したのですが、最近は羽田ばかり利用で、廃止の件は知りませんでした。
これはエレベータ会社ＯＴＩＳが作ったと聞きました。
ですから、ケーブルカーの如く、ワイヤーで曳かれています。
カーゴ部分は集電架があり、この電気でエアーを噴いて車体を浮かせているという、エレベータとホバークラフトを組み合わせた、1粒で２度美味しい（？）乗り物と聞きました。

＞７８７
これも、なかなか縁がなくて乗っていません。
お話　大変参考になりました。
マジックシステムは、７７７でもついているので、ここは同じです。

＞離着陸時のデジカメ
これはＩＡＴＡの規定ですから、どうにもならないようです。
受信しかしないラジオですら、未だに禁止ですから（笑）

カメラ工業会でこの件が話題になった時には、ビデオカメラやカメラ機能を持つ携帯電話との線引きが出来ない事も問題になりました。　ビデオカメラは、未だにテープタイプを使う人もいますので、これは電磁波が大きいですね。　ですから、結局　リスクのあるものは、諸共に禁止のようです。

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[1677] RE:もしかして 投稿者：Uコン復活 投稿日：2013/10/02(Wed) 04:27  

>ひょっとしてエンジンを斜めに取り付ける、という事でしょうか「サイドスラスト」。
そのとおりです。
左右にエンジンを傾けるのがサイドスラスト、下に傾けるのがダウンスラスト、上に傾けるのがアップスラスト、ということになります。

>そこまで大きなトルクが発生し、その対策が必要なのは単純に模型飛行機だからでしょう。
トルクの大きさは、エンジンの出力もさることながら、結局、プロペラの大きさ（主翼の長さに対して）で決まってきます。
主翼の長さに対してのプロペラの大きさとサイドスラストの量は、傾向として
主翼の長さに対してのプロペラの大きさ->大きい　＝　サイドスラスト　大きい
主翼の長さに対してのプロペラの大きさ->小さい　＝　サイドスラスト　小さい
という傾向が出てきます。

実機のプロペラの大きさは、実はとても大きい、ムスタングなんて主翼の長さに対してプロペラの大きさは1/4以上になります。
一方、模型飛行機は、様々ありますが、エンジン付RC飛行機の場合、1/10程度となります。
模型飛行機でも、ゴム動力になると、実機に近い比率になってきますが。

そうなってくると実機のトルクは、機体にたいしてとても大きなプロペラなので、トルク対策はとても大きなトルクを扱うことになり、模型飛行機以上に対策が必要になってくると考えられますね。

>さらにプロペラの回転方向から、その後流にも方向があり
そのとおりです。
ちなみに、ねじれたプロペラ後流の対策として面白いことを見つけたのですが、ゼロ戦のアンテナポールですが、実は仰角がつけられていたのです。
ねじれてつけられていたのですね。

>例外として、軽量なアクロバット機などが、わざと速度を落として・・・・
まあ、馬力加重が実機と模型ではとてつもなく異なるので、おっしゃるとおりだと思います。

>なので、実機で考えた場合、そこまでのトルク対策はまず必要ない、という事なのです。
ということで、模型飛行機よりも大出力の戦闘機にとっては深刻な問題、ということになります。

アナーキャーさんは、とても飛行機について勉強されています。
ただし、文献上の内容から理解している、という印象を受けています。
一方、模型飛行機は、実際に飛行させて事実確認と調整を繰り返しています。
「事実は小説よりも奇なり 」ということわざのとおり、実際に体験をつまないとなかなか理解の進みにくいことは多いと思います。
飛行機の理論って、まさしく、「風が吹けば桶屋が儲かる」的な法則が多く存在しています。
ただ、非常に残念なことは、「風が吹けば桶屋が儲かる」的な法則を、きちんと解説した文献が少ないことですね。
私自身の調査では、戦闘機が複葉から単葉に進化する際、低翼単葉に進化した必然性について、きちんと説明された文献にたどり着いていません。
ですから、アナーキャーさんのたどり着いた結論
>なので、実機で考えた場合、そこまでのトルク対策はまず必要ない、という事なのです。
は、仕方ないことに思います。

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[1676] もしかして 投稿者：アナーキャ 投稿日：2013/10/01(Tue) 21:26  

どうも用語の使い方がはっきりしましせんが、
ひょっとしてエンジンを斜めに取り付ける、という事でしょうか「サイドスラスト」。
機体の前後中心軸に対して斜めに推力を発生させ、斜め前に前進することで
上反角のある側に強い揚力を生じさせる、という話ですかね。

これなら確かに主翼の左右で揚力が異なり、トルク（回転力）の打ち消しになります。
が、そこまで大きなトルクが発生し、その対策が必要なのは単純に模型飛行機だからでしょう。

基本的に、機体が影響を受けるトルクはプロペラブレードの回転作用に対する反作用として生じています。
（他にジャイロ効果やらプロペラの揚力の誘導抵抗やらもありますがこここでは無視）
が、そのトルクに対してはるかに大きな質量を持つ航空機では、
離着陸時や垂直上昇時などの特殊な条件下（主翼の揚力が落ちる）を別にすると、よほどの大馬力で無い限り、
そこまでプロペラのトルクによる反動で機体を振り回されることはまずありません。
主翼から、巨大な揚力が生じてますから、これで押さえ込まれてしまいます。
それでも足りないなら、エルロンに固定のタブをつけてやればいいだけです。

さらにプロペラの回転方向から、その後流にも方向があり、
それが垂直尾翼にぶつかって機体を曲げる事がありますが、
これは水平面の回転ですから、上反角うんぬんとはもちろん、トルクとは全く関係ない話となります。
また、そこら辺りの影響を考えて、垂直尾翼に固定で角度をつけてある機体、
あるいは固定タブを持つ機体もありますが、どちらも水平面の回転ですからプロペラトルクとは無関係です。


例外として、軽量なアクロバット機などが、わざと速度を落として、
エンジンのトルクの反動を利用した機動を行う事がありますが、
あれを第二次大戦時の戦闘機でやるのは、ちょっと無理でしょう。

なので、実機で考えた場合、そこまでのトルク対策はまず必要ない、という事なのです。
よって、上反角をつけられる下翼でなければならない、という縛りもありません。

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[1675] さらにいろいろ 投稿者：アナーキャ 投稿日：2013/10/01(Tue) 20:59  

五反田猫さん、これは知りませんでした。
何でも歌にしちゃうんですねえ（笑）。記事の方も修正しておきました。

Uコン復活さん、私の知る限り「エンジンのサイドスラスト」というのは、
ピストンがクランクに連結された結果生じる傾きにより、
その上下運動時にシリンダーの側面に発生させる側圧以外の意味はないはずです。
これがプロペラトルクの解消になぜ有効なのか、どう考えても理解しかねます（笑）。
さらにそこから左右の主翼に揚力差が出るのだ、と言われても、
まるで見当がつかない、というのが正直なところです。
申し訳ないですが、コメントのしようがありません。

また中翼機に関してですが、すくなくともP-47やF4Fのレポートにおいて、
プロペラトルクによる操縦特性の悪化を指摘したものは見た事がありません。
F4Uで、離着陸時、すなわち主翼の揚力が弱まった状態でクセがある、といった話を
どこかで見た記憶はありますが、十分な揚力が出る通常飛行中では問題になってないはずです。

何度も繰り返しますが「私はこう考える」というのは個人の自由であり、
私がとやかく言うことではないのですが、それを明確なデータと共にキチンと説明できない、
という場合、あまり人に対して主張するのはお勧めできることではないと思われますよ。

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[1674] RE:いろいろ 投稿者：Uコン復活 投稿日：2013/10/01(Tue) 20:30  

>回転方向に対して主翼に揚力差をつけるしかなく
プロペラの反動トルクを打ち消す直接の対策は、アナーキャーさんの見立てのとおりと考えています。
ただ、結局低翼配置になる、というのは、そのための副作用が出るために、低翼配置になる、というつながりになります。
まあ、風が吹けば桶屋が儲かる、的なことになるのですがね。
回転方向に対して主翼に揚力差をつける積極的な方法は、エンジンのサイドスラストで実施しています。
機体をエンジン出力に比例して横滑りさせることで、上半角のある主翼に対し横風を当てると、結果的に
「左右の翼に揚力差を生じさせる」ことになりますね。
ただ、この場合、わずかに横滑りさせることで、トルク消し以外にも副作用が発生する、ということなんです。
回転トルクを打ち消すためにサイドスラストを用いずに回転トルクを打ち消す力を主翼で発生させるためには
単純に、左右の主翼を微妙に捻ればよい、という発想もありますが、これは大抵失敗します。
飛行速度が変化するたびにバランスが崩れるために、トルクを消す、どころか、不意なロール癖が出るわけで
この方法は採用できません。
ちなみに、飛行速度は、エンジン出力とまったく一致するわけではないので、まずいわけですね。

あと、中翼機の存在の事例がいくつか提示されましたが、それらがスベカラク満足できる操縦特性やバランスを保っているとは考えられません。
たとえば、紫電は良い例ですが、もともとフロート付で、しかも2重反転ペラであるから中翼でよかったわけです。
2重反転ペラは、トルクを打ち消してくれますからね。
しかし、2重反転ペラは採用されず、終いにはフロートを外して陸上機の紫電となったわけですが、
「脚が長すぎて故障が多い」とかいう解説が多いのですが、私自身は、根本的に操縦特性がまずいことのほうが問題ありだった、と考えています。
着陸時なんか、ロール癖やトルク反動で操縦は大変難しかったと思いますよ。
結果、ラフな着陸になり、脚も壊しやすいことになると。
結果、紫電改では低翼に改良されました。
これで、操縦特性、脚の問題、両方が一挙に解決したわけです。
実は、この考えは、あくまでも私の自論と見立てなので、当時の技術者がどう考えたのかは不明ですし、確証はありません。
このへんの資料は是非調べてみたいのですが、終戦のGHQの施策の飛行機開発禁止により資料は残っていないでしょうね。
プロペラ機の技術は、だんだん消えつつあります。
さびしい限りですね。

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