航空機の、離陸方法に関して。

質問

[戦前の航空機は、主翼の下に車輪が2つ、尾翼の下に小さ目な車輪が1つで、
戦後(現在)の航空機は、前脚が1つ、主翼付近に車輪が2つありますが、]

　なぜ、戦後の航空機は、滑走路に平行の状態で、離陸するのに対し、戦前の航空機は、機体を斜めにして、離陸するのでしょうか？戦前の航空機でも、(尾輪を主脚と同じ大きさにして、)平行の状態で、離陸する事は、出来ないのでしょうか？
　また、もし、出来るとするのならば、なぜ、その様に、しなかったのでしょうか？

　尚、私、(物理学や航空機に関して、造詣が深い訳でもありませんので、)なるべく、分かり易く、ご教授頂けると、有り難いです。

回答No.4

eroero4649 · ベストアンサー

https://youtu.be/3Okx0T5vpFc

ん？こちらでもあるように、昔の戦闘機も離陸するときは機体は水平に近い状態となっておりまするが。
要するに「なんで尾輪があんなに小さいの？」ってことでいいのですか？だとしたら回答はシンプルです。「空気抵抗を減らすため」です。尾輪が大きかったら格納できませんし、飛んでいる間に大きな尾輪が空気抵抗になります。
戦闘機はレーシングカーと同じで、より速度が速く、より旋回性能が高いほうが勝ちます。車輪があればそれは空気抵抗となり、速度にも旋回性能にも悪影響を与えます。

他の方も指摘しているように、操縦のしやすさでいえば、現代の飛行機のように前輪があるタイプのほうがいいのです。しかしそもそも複葉機の頃の飛行機は構造上前輪を作ることができなかった。
そして第二次大戦の時代になるまで、かかる負担に耐えられるだけの前輪を作る技術もまだなかったんです。前輪がポッキリ折れたら危ないじゃないですか。

そして時代はやがてジェットの時代になります。ジェットエンジンは巨大なガスバーナーみたいなものですから、斜めに噴射したら滑走路が溶けてしまいます。ジェットエンジンは飛行機が前輪式になれたからこそ実用化できたものだったといえるでしょうね。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。返事が遅くなってしまい、申し訳御座いません。補足が御座いますので、そちらの方にも、御回答頂けると、有り難いです。

補足

＞ん？こちらでもあるように、昔の戦闘機も離陸するときは機体は水平に近い状態となっておりまするが。
要するに「なんで尾輪があんなに小さいの？」ってことでいいのですか？

→いえ。申し訳ありません。私の言葉足らずでした。

　「現代のプロペラ機が、(主翼が滑走路に対して)平行の状態で、離陸するのに対し、戦前の航空機でも、(尾輪を主脚と同じ大きさにして、主翼が滑走路に対して)平行の状態で、離陸する事は、出来ないのでしょうか？」

という事で御座います。

＞尾輪が大きかったら格納できませんし、
→なぜでしょうか？

回答No.21

g27anato

No20補足に最終回答

これまで答えたとおり、素人の知識の範囲で答えてきました。

「浮力」については「浮力」で合ってると考えてます。

あくまでも自分の知識の範囲で答えたものです。
異論について否定するものではありません。
あとは御自身でも調べて確認するのが良いだろうと思います。

お礼

重ね重ね、御回答頂き、有難う御座いました。

回答No.20

g27anato

「空気抵抗は浮力に変わる」とは

これは物理の常識だと思っていたのですが…、

その疑問に素人の私が物理的な説明をするには、さすがに知識から浮かんで来る言葉が少ないです。

念のため確認しますが「空気抵抗」と「浮力」
は理解できてますね？

その前提で説明しますが、

機体が水平だと前方から翼に当たる空気はの殆んどは後方に流れてしまい、加速に邪魔な空気抵抗は少なくて良いのですが、それでは浮力に変わってくれる空気が少なすぎます。

機首を上に向けることで翼が斜め上向きになり、その斜めになった翼に前方から当たった空気は後ろに流れず下向きに変わるのですが、
その時に生まれる「空気抵抗」が翼を上に持ち上げる「浮力」に変わるということです。

物理の常識として、
動く物体の面に空気が当たる時の関係は、
・面が水平なら物体の面に沿って空気は流れ、
・面が垂直なら物体の面に対する空気抵抗となり、
・面が斜めなら物体の面に対して斜めの抵抗が生まれます。
…その理屈による斜めの抵抗が、機首を斜め上に向けた飛行機の浮力として利用されます。

申し訳ないけど私も素人なので、これ以上の説明は無理です。
空気抵抗と浮力の関係について理解できなければ、
これは初期的な物理の話になるので、あとは資料を探すなり御自身で調べてみてください。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。御返事が遅れてしまい、大変、申し訳御座いません。御回答が付いた事に気付かずにいました。どうか、ご容赦くださいませ。(重ね重ね申し訳ありませんが、)また、補足が御座いますので、そちらの方にも、また、御回答頂けると、有り難いです。
　空気抵抗と浮力の関係について、(まだ、疑問点は、多少、御座いますが、)大体は理解出来まして、御丁寧に御説明して頂き、どうも、有難う御座いました。

補足

＞「空気抵抗は浮力に変わる」
→これは、"浮力"というより、"揚力"ではないのでしょうか？

＞これは物理の常識だと思っていたのですが…、
→[現在(新課程)の中学生は分かりませんが、]私の頃は、中学生で、空気抵抗・浮力等については、学びませんでした。高校生では、(学ぶのかもしれませんが、)私は高校時代、物理を選択していなかったものでして…。

回答No.19

rmpk4197

＞機首を上げた時に尾輪に大きな重量がかかり、
→小さな尾輪でも、大きな重量がかからないのでしょうか？

　小さな尾輪であれば、初めから機首が上を向いています。この状態でしばらく加速すると機体が地面を離れますので、さらに機首をあげて上昇姿勢に移っても尾輪が地面に接触することはありません。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。御返事が遅れてしまい、大変、申し訳御座いません。御回答が付いた事に気付かずにいました。どうか、ご容赦くださいませ。

補足

＞小さな尾輪であれば、初めから機首が上を向いています。
→確かに、そうですね。

回答No.18

rmpk4197

飛行機は地面から離れる時機首を上げます。これは戦前の飛行機でも戦後の飛行機でも同じです。もしも尾輪式の飛行機に主脚と同じ大きさの尾輪が装備されていると、機首を上げた時に尾輪に大きな重量がかかり、尾輪と主翼の間で機体が折れてしまうでしょう。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。補足が御座いますので、そちらの方にも、御回答頂けると、有り難いです。

補足

＞機首を上げた時に尾輪に大きな重量がかかり、
→小さな尾輪でも、大きな重量がかからないのでしょうか？

回答No.17

g27anato

No13

「接地抵抗」なる単語が電気関連の用語として存在するとは…知識に有りませんでした。
それは失礼しました。
電気抵抗とは関係ないので、この回答において電気の事は頭から除いて下さい。

あくまでも車輪が「地面と接する」ことから生じる「摩擦抵抗」の事です。
たとえ車輪は回るものであっても、小さいものであっても、多少の摩擦抵抗は発生します。
その事を指しての表現と理解して下さい。

その接地（による）抵抗に加えて、速度が上がるに連れて空気抵抗が増えることも考え合わせたら、加速の限界について理解しやすいかと思います。

また、他の回答の中にある「仰角」にも疑問を示していたようですが、
私の回答にある「上昇角」も説明しておきます。
…離陸に必要な上昇する為の機体角度が必要だということを表現してます。

機体が地面と平行なら翼の揚力とフラップの動作だけで、機体を持ち上げるのに十分な浮力を得るには相当な速度が必要となり、それが長い滑走距離という話に繋がります。

「上昇角」は、機首が上を向くことで、空気抵抗は浮力に変わるという説明をさせてもらいました。

最後に再度…、
すいません、電気の事は忘れてください。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。御返事が遅れてしまい、大変、申し訳御座いません。御回答が付いた事に気付かずにいました。どうか、ご容赦くださいませ。(重ね重ね申し訳ありませんが、)また、補足が御座いますので、そちらの方にも、また、御回答頂けると、有り難いです。

補足

＞「上昇角」は、機首が上を向くことで、空気抵抗は浮力に変わるという説明をさせてもらいました。
→この文中の、「空気抵抗は浮力に変わる」とは、どういう事で御座いましょうか？

回答No.16

sky-dog

→"震電"は、機体名ですよね？"１８試局地"とは、どこかの、基地名か何かでは、ないのでしょうか？
＞１８試とは、昭和１８年に試作を指示された機種で正式採用には至っていない
＞局地戦闘機とは、基地を敵爆撃機の昼間空襲から守る防空戦闘機
旧陸軍では攻撃力と速度を重視した戦闘機が「重戦闘機」と呼称され
旧海軍では「局地戦闘機」のちに「乙戦」と呼称された
※防空戦闘機でも夜に来襲する爆撃機を迎撃するのは「夜間戦闘機（丙戦」
有名な「雷電」「紫電改」も局地戦闘機です
→不具合とは、具体的には、どの様な事例が御座いますでしょうか？
滑走すると機体が水平になりますが速度が出ると機首が先に持ち上がり
尾部は地面すれすれになり、その際に尾部が地面に接しないように
大きな尾輪ではなく小さな尾輪が付いています
ジャンボジェットも地面に接しないように尾部が斜めにカットされています
→尾輪式でも、車輪の大きさを、主脚と同じ大きさにすれば、バランスはとれると思うのですが
＞前輪ではなく後部に尾輪を取り付けると重心のバランスが取れなくなります
旅客機の写真を見れば一目瞭然です
機首にエンジンが付いている機体は、主翼が機体の中央より前に付いています
後部にエンジンを搭載している「震電」は主翼が後方に付き、本来の尾翼と
呼ばれる水平安定板は機首に付いています

お礼

御回答頂き、有難う御座います。御返事が遅れてしまい、大変、申し訳御座いません。御回答が付いた事に気付かずにいました。どうか、ご容赦くださいませ。御回答は、とても、理解しやすく、丁寧な御回答を、有難う御座いました。

回答No.15

sky-dog

→この文中の「機種」とは、「機首」の間違いで御座いましょうか？
＞はい、そうです
・"１８試局地"とは、何で御座いましょうか？
「震電」Wikipedia
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9C%87%E9%9B%BB
尾輪を主脚と同じ大きさにして、主翼が滑走路に対して)平行の状態から、離陸する事は、出来たのでしょうか？
＞尾輪を大きくすると不具合が有るので、尾輪は小さく作られたのでしょう
現在のジェット戦闘機や旅客機は前車輪式が機体のバランスが良いのでしょう
→なぜでしょうか？
主翼が機体の中央に近い位置に付いていて主脚も後方に付いている
機体の重量バランスの良い所に前車輪・主脚を配置しているから

お礼

御回答頂き、有難う御座います。(幾度とすみませんが、)また、補足が御座いますので、そちらの方にも、再々度、御回答頂けると、有り難いです。

補足

・"１８試局地"とは、何で御座いましょうか？
→"震電"は、機体名ですよね？"１８試局地"とは、どこかの、基地名か何かでは、ないのでしょうか？

＞尾輪を大きくすると不具合が有るので、尾輪は小さく作られたのでしょう
→不具合とは、具体的には、どの様な事例が御座いますでしょうか？

＞主翼が機体の中央に近い位置に付いていて主脚も後方に付いている
機体の重量バランスの良い所に前車輪・主脚を配置しているから
→尾輪式でも、車輪の大きさを、主脚と同じ大きさにすれば、バランスはとれると思うのですが…。

回答No.14

mimazoku_2

＞主翼が滑走路に)平行の状態で、離陸する事は、出来ないのでしょうか？」
にも、お答え頂けると、有り難いです。

これに付いては他の回答者が触れていますが、構造的に強度を上げる必要があり、コスト増になると思います。
また、状況によっては、ステアリング機能を追加しなければならないでしょうから、エンジン出力の小さい機体では辛いかも知れません。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。(幾度とすみませんが、)また、補足が御座いますので、そちらの方にも、再々度、御回答頂けると、有り難いです。

補足

＞また、状況によっては、ステアリング機能を追加しなければならないでしょうから、
→"状況"とは、例えば、どの様な事例が御座いますでしょうか？

・"ステアリング機能"とは、何で御座いましょうか？
→「(航空機の場合、)機体の主脚を、操縦桿で操作出来る様にする機能」
という事で御座いましょうか？でも、それなら、エンジンの大きさは、関係ない気も致しますが…。

回答No.13

g27anato

No1補足は、

尾輪が大きくてはいけないか？
ということに尽きるかと思いますが、

離陸滑走時は機体が地面と平行のほうが加速しやすく、
離陸時は機首を上げるか尾部を下げるかして、上昇角を得ることで離陸するのだろうと思います。

地面と平行のままでは接地抵抗が大きく、その体勢のまま離陸するのは操縦技術も含めて非常に難しいだろうと思います。
滑走距離も相当な長さが必要になるのではないでしょうか。

その上で、
日本の戦闘機は操縦席や燃料タンクの安全性を軽視してでも軽量化を最優先していたのは間違いありません。

車輪は重量負担も空気抵抗も大きく、それでいて飛行時は不要なので、
できれば小さく軽くしたい筈です。
その為に、3輪3点のうち2点で支点を確保できれば、
あとの1点は重量負荷の小さい機体の端に取り付ければ、必要最低限の大きさで済みますね。
…小さくて空気抵抗が少なければ格納の必要もなく尾翼下で良いということになります。

最初から地面と平行なら確かに加速しやすいという考えも有るかと思いますが、
接地抵抗という観点から限界が有るのも確かです。

プロペラの場合は浮力を得やすいという利点から、少ない加速で尾部を少しだけ上げれば接地抵抗点は2点に減りますから、そこから加速も一段上げられることになります。

概ねここまで挙げた理由によって、尾輪は大きくないほうが良いということになると思います。

尾輪が大きいと重量負荷も空気抵抗も大きくなります。
空気抵抗を減らす為に格納スペースを確保しようとすれば、更に重量が増えて飛行時の加速にも浮力確保にも影響が出てきます。
それは操縦操作性にも大きく影響すると考えられます。

飛行時に不要な物は極力削減して、離陸に必要な最低限の条件を満たしていれば良いという事ではないでしょうか。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。(幾度とすみませんが、)また、補足が御座いますので、そちらの方にも、再々度、御回答頂けると、有り難いです。

補足

・"接地抵抗"とは、何で御座いましょうか？
ネットで検索してみました所、「大地に埋設したアース電極と大地との間の電気抵抗。」と出て来たのですが、滑走路上に、アース電極が埋設されているのでしょうか？(少なくとも、)戦前の滑走路上に、アース電極が埋設されていたとは、思えないのですが…。

回答No.12

sailor

むしろ不利になる場合値お言うのは小さな尾輪式よりも大きな尾輪式の場合です。機体が水平に近い尾輪式の状態の方が急制動の際につんのめりやすくなる可能性が高いでしょう。タキシングの意味はその通りです。機体が水平に近いので地上で前方視界は小さな尾輪式より良好になるでしょう。

お礼

御回答頂き、有難う御座います。(幾度とすみませんが、)また、補足が御座いますので、そちらの方にも、再々度、御回答頂けると、有り難いです。

補足

＞むしろ不利になる場合値お言うのは
→この文は、「むしろ不利になる場合というのは」の間違いで御座いましょうか？

＞機体が水平に近い尾輪式の状態の方が急制動の際につんのめりやすくなる可能性が高いでしょう。
→この文の、「機体が水平に近い尾輪式」というのは、「大きな車輪の、尾輪式」という事ですよね？でも、小さな車輪の尾輪式でも、(急制動時、尾翼側だけが動き、バランスを崩し、)機体が損壊するという事故も、起きる可能性は高くないのでしょうか？