さて、最後はマーリンムスタングのB型から問題になっていた
直進安定性が無く勝手に機首が曲がってしまう問題、
すなわちヨー軸の安定性が無いトラブルと解決策について。
これはマーリンエンジンに換装後、直進安定性が失われた問題として知られているものです。
これは高出力（深いプロペラピッチ、離陸時、旋回時、急加速時など）で飛んでるとき、
勝手に機首が曲がってしまう現象で、離陸時や旋回中に発生し、極めて危険でした。
そして、これはD型から発生した現象ではなく、B/C型の段階で既に問題になっていたものです。
つまりD型からの胴体後部の形状変更は関係ありません。
この点を理解するため、航空機の安定性を決める三つの回転軸から確認しましょう。
奇跡的に（笑）全ての重心点が一か所に集まってる機体を考えます。
空中で浮いてる飛行機には、重心点を通る三つの回転軸、
主翼の傾き軸（ロール）、機首と尾翼の傾き軸（ピッチ）、機体水平面の軸（ヨー）が存在し、それぞれ独立して傾きます。
この辺りの用語は日本語への翻訳がほとんど放棄されてしまっていて判りにくいのですが、
とりあえず覚えていただくしかありませぬ。
今回問題になっているのはヨー軸で、重心を軸に水平面で回転する軸です。
車が地上で方向転換するのと同じ軸であり、機首を左右に振る運動となります。
これを制御するのが、垂直尾翼にある方向舵（ラダー）です。
いい機会なので残りも説明して置きましょう。
ピッチは機首と尾部を上げ下げする回転で船などにも存在します。
これは水平尾翼の昇降舵（エレベータ）で制御します。
最後が進行方向を軸に左右の主翼が回転するロールでこれはエルロンで制御します。
この3軸を方向舵（ラダーペダル）、昇降舵（操縦桿）、エルロン（操縦桿）で制御し、操縦するわけです。、
逆に言えば、それらを動かさない限り、勝手に動かれては困るのです。
そしてまさにそういった事態が生じていたのが、マーリンムスタングであり、
水平面のヨー軸が安定せず、機首が勝手に横を向いてしまう、
舵を利かせても思った方向に向かない、安定しない、という問題を抱えていました。
まずはその原因から見て行きましょう。
結論から言えば、これはプロペラの翼端渦（Wing Tip Vortices ）の後流による影響でした。
4枚プロペラになった事で、その産み出す後流が強力になり、影響が無視できなくなったのです。
ちなみに単発、けん引式のプロペラ機の場合、
そもそも機体の安定性を妨げる要素がいくつか存在します。
この辺りは誤解と混乱、そして適当な説明をよく見かける部分でもあるので、
ちょっと詳しく見て置きましょう。
機体を勝手に動かしてしまう力は大きく二種類あり、一つは純粋に力学的な作用によるもの、
もう一つはプロペラも翼の一種なので、その空力によるものです。
■力学的な作用
1. プロペラのトルクの反作用
あらゆる物体は力を加える（作用）と全く同じ力で押し返します（反作用）。
なのプロペラをぶん回すと（作用）、全く同じ大きさの力で機体を反対側にぶん回す力が生じます（反作用）。
ただしプロペラそものものは機体に比べかなり軽いので、その反作用の力もたかが知れてます。
よってその影響はほぼ無視できるのです。
（ただし巨大なプロペラで機体を持ち上げるヘリコプターではこれを無視できない。
よって打ち消すために尾翼ローターの搭載、タンデムローター化などが必須。
これらが失われるとローターと逆方向に機体が回転しながら墜落する事になる）
ちなみにトルクの反作用なら、ロール軸の回転力になりますから、
これは主翼のエルロンの操作、操縦桿を動かして対処する事になります。
ただし離陸時にそんな操作をする機体は聞いたことが無いので、
基本的に無視できる大きさでしかありませぬ。
そんな力もある、程度の認識でいいでしょう。
2.ジャイロ効果
高速で回転する軸は回転の慣性（慣性モーメント）によって、姿勢（方向）を常に維持しようとします。
これを曲げるには力を掛ける必要があり、さらに加えた力の作用方向に癖があるため、操縦は面倒になります。
ただし、通常のレシプロエンジンの場合、最も長い回転軸となるクランク軸は単純な軸ではなく、
プロペラ回転軸も一部の例外を除き、それほど長くありませぬ。
よって無視できるものと考えて いいでしょう。
ただし、長い直線の軸を超高速でぶん回すターボジェットエンジンでは無視できなくなる場合がありますが、
当然、今回のムスタングの話でではとりあえず考えなくていいです。
■プロペラの揚力による力
1. Pファクター
これも適当な日本語訳がない航空用語ですが、非対称性プロペラ効果（asymmetric blade effect）
と呼ばれるもので、プロペラが回転しながら揚力を生むことで生じる効果です。
これは正面から受ける気流に対しプロペラの回転面が斜めに傾いてる時に生じます。
離陸時、旋回時などプロペラ回転面が進行方向に対して迎え角を取る場合、
すなわち斜めに傾くと、面の左右で対気速度が変わり、
回転面の左右で発生する揚力が変わってしまう現象です。
こんな感じですね。
左側が水平飛行時のプロペラ回転面。
赤い矢印方向に回転しても常に均等な風速で正面から風が当たるので、問題なし。
対して、離着陸時や旋回時、機体が迎え角を取った場合は話が異なって来ます。
それが右の図で、この場合、矢印方向に回転すると、
気流と逆方向に進む向かって右半分は気流速度がそのまま回転速度に加算され、
逆に左半分は気流に対して逃げる形になるので減算されます。
（プロペラの対気速度は回転速度と気流速度の合計）
翼で発生する揚力は対気速度に正比例しますから、
こうなるとプロペラ回転面の左右で推力が非対称となり、揚力が強い右面がより前に出に引っ張られます。
このためヨー軸を中心に機体が回転、垂直尾翼の方向舵での調整が必須になるのです。
この辺り、ヘリコプターだとより問題になるんですが（先進時は機体を前に傾ける）
それはこの記事の範疇を超えるので、またいずれ。
ただし、これもそれほどの力ではなく、機体が空中に浮かぶ瞬間など
極めてシビアな状況でない限り、ほぼ無視できます。
2. プロペラ翼端渦の後流
これがムスタングの抱えてた問題であり、大抵のプロペラ推進の航空機が、
直進安定性を崩される最大要因です。
データそのものを見て無いのですが、とりあえず風洞実験によると、
プロペラ機の機首が勝手に左右を向く現象、すなわち舵を取られてしまう現象の内、
85％の力がこのプロペラ翼端渦の後流によるもので、残りの15％が上で見たPファクターとなるそうな。
つまり、これが飛行中に機首が左右に振られる最大要因なのです。
ここら辺りは専門家でも知らない人が多く、Pファクターの力を強調してるのをよく見ますが、
そうでは無いので、要注意。
ではプロペラの翼端渦の後流とはどういうモノなのか。
基本中の基本として、プロペラは翼の一種であり、正面（上面）に生じる揚力で引っ張る力を得ている、
というのは理解して置いてください。翼である以上、厄介な翼端渦が生じます。
翼端渦については現状、旅団内隠しページとなっている、こちらの記事を参照してください。
では以上を理解してもらった、という前提で話を進めましょう。
翼端渦は翼端部でなら必ず発生するもので、回転翼でも例外ではありませぬ。、
すなわちヘリコプターのローターでも発生します。
回転翼、ローターの翼端渦はその円周に沿ってリング状に形成されます。
ローター外縁部、一番外側の下で派手に砂埃や水しぶきが上がるのは、
この翼端渦が押し下げられ、地面や水面に衝突した結果の現象です。
このリング状になった渦の帯が後方や下方に流されると、
DNAのような、あるいは新体操のリボンクルクルのような（正式にはなんて言うんだあれ）らせん形状を成します。
この辺りはスプリングを連想してもらえば形状的には一番近いでしょう。
（ちなみにヘリコプターの水平飛行中、航空機のような翼端渦がローター後方に発生するが、
同時にこの翼端渦のリングも維持されるので空力的には面倒な問題が生じる。
この辺りはヘリのパイロット免許を取って講習を受けるといろいろ教えてもらえるらしい）
これは大気中の湿度が高い場合、渦の気圧差で生じる飽和水蒸気によって肉眼で見る事も可能です。
ごちゃごちゃ言うより、この動画で観ちゃうのが一番わかり易いでしょう。
ホバリング時からローターの下に生じる、バネのような線が翼端渦の後流です。
https://www.youtube.com/shorts/3D-ugx5KdKA
機首にあるプロペラの場合、この帯のような気流が
らせん状に後ろに向けて生じてると思ってもらえば大筋で問題ないです。
当時の戦闘機だと、こういった感じになってます。
1943年11月、エセックス級として生まれ変わったUSSホーネット（CV-10）から離陸しようとするF-6F。
輪になった渦がはっきり見える、有名な写真ですね。
これが機体の後部まで流れて行くとどうなるか。
こうなります。
胴体にまとわりつく蛇のように流れて行く翼端渦の帯は、胴体から大きく張り出した垂直尾翼にぶつかるのです。
いや、写真とかで見るともっと渦の間隔（ピッチ）は狭いから、途中の主翼で途切れるじゃん、と思ってしまいますが、
上の動画も写真もほぼ停止中なのに注意してください。
実際のプロペラ機では離陸時には時速100km/hを越て来ます。すなわち秒速で30m近い数字です。
これは機体周りの対気速度に等しいですから、この速さでこの翼端渦は後部に押し流され、
その間隔（ピッチ）はプロペラの位置から主翼の後部に回り込めるだけの幅になるのです。
ちなみに停止中でも後ろに流れるのはプロペラが翼であるため、その吹きおろし（Downwash ）で
周囲の空気が後方に押し出されるためです。本来なら斜め後方に押し出されるんですが、
プロペラは複数の翼で回転面を成すため、円筒形の後流となって流れて行きます。
このプロペラ翼面による後流と翼端渦の後流を混同している説明もよく見ますが完全に別物ですから要注意。
プロペラの吹きおろし後流は単なる円筒形の空気圧として後方に流れ、一切の渦を伴いません。
（扇風機の風がこれに近い。風圧は感じても回転は無いでしょ）
よって機首が横を向いてしまうヨ―軸の不安定性と、単純なプロペラ後流は無関係です。
（この単純な円筒形の圧力である事を利用し、プロペラを圧力を発生する単なる円盤と仮定、
その効率計算などを単純化する手法などもある）
当然、この翼端渦の帯が尾翼の位置に当たるかは機体ごとの形状にもよります。
ただし大抵の機体はプロペラの回転面の頂点から僅かに上まで垂直尾翼があり、
このためこの直撃を食らいやすいのです。
当然、渦の間隔（ピッチ）も問題になりますが、大抵の機体には二枚以上のプロペラがあり、
どれか一つの後流が当たってしまうのです。
この点、マーリンムスタングがこの問題に悩まされたのはエンジン出力の問題ではなく、
プロペラ枚数が四枚に増えて、その直撃確率が上がったからでしょう。
ちなみに翼端渦の強さは揚力の大きさに応じて変化するので、
プロペラのピッチを変える事でその強さが変わります。
離陸時、旋回時に影響が出たのは強力な揚力を発生させ、推進力を稼ぐため、
深いピッチでプロペラを回していたのも一因でしょう。
（当然、渦の幅（ピッチ）とプロペラのピッチ（角度）に直接の因果関係は無い。
渦の幅（ピッチ）は単純に気流速度による）
さらに困ったことに、垂直尾翼はテコの原理で方向舵の力を最大にするため、重心点から最も離れた位置に置かれてます。
これによって、わずかな力でも、ここが押されると機首が大きく横を向いてしまうのです。
（逆に最大の重量物であるエンジン正面、すなわち重心直前で生じるＰファクターの影響が小さいのも判る）
この時、機首がどっちを向くかは渦の向きを決定するプロペラ軸の回転方向によります。
このため、当時の戦闘機では垂直尾翼を少し傾けて搭載、機種が横を向くのを防ぐ対策としてました。
ムスタングの場合、左に向けて1度の角度が付けてあったのですが、この写真で辛うじて判りますかね。
機首を右に曲げるように垂直尾翼が付いていた、という事は
ムスタングには機首を左に振る癖があった、という事になります。
が、この程度の対策ではもはや追いつかなくなってしまってたわけです。
ではどうするか、という事でここでまたNACAが登場するのでした。
この点は次のページで見て行きましょう。
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