翼面荷重の変化？

質問

適当なカテゴリーがみつからなかったのでここで質問させてください。
たとえばセスナのような上半角のない機体で、安定して直進飛行している状態から
なんらかの方法で重心を片方に移動したとすると、どうなるでしょうか。
重心の移動方法は、たとえば片側の翼の内部に水を入れることのできるタンクを
組み込んでおいて、コクピットからポンプで注水するなどの方法で、です。
仮に右を重くしたら、右の翼の翼面荷重が増大したと言えますか？
そして、右に傾いて右に旋回するのでしょうか？

回答No.3

jedimaster · ベストアンサー

翼面荷重は総重量を翼面積で割ったものです。
ご質問のケースでは重心位置が変化するだけで重量は変化しませんから、教科
書的には翼面荷重は変化しない、となります。
(左右の翼を別々に考えることは通常行いません)
ついでに言うと、大型機などには大型のフラップが付いていますが、フラップ
を一杯に降ろしても航空力学上は翼面積は変化しないものとします。
翼面積ではなく、揚力係数が大きくなるという扱いになります。

ご質問に話を戻します。このケースでは、
パイロットが修正操作をしなければ(エルロンを中立位置に保てば)機体は重く
なった側に傾きます。
傾くことで揚力は減りますから、修正操作をしなければ(エレベーターをその
ままの位置に保てば)、機体は降下します。
傾くことのもうひとつの効果として、傾いた側に片滑りします。

旋回するかしないかについては、「旋回する」が正解です。
飛行機はもともと方向舵(ラダー)を操作しなくても、エルロンを操作して機体
を傾けるだけで旋回します。
その理由は、水平尾翼が下向きの揚力を発生していることによります。水平尾
翼が下向きに発生する揚力モーメントは、機首を機体が傾いた側に偏向させる
力として作用することがその理由です。
それではなんのためにラダーがあるかというと、釣り合い旋回をするためです。
ラダーを踏まずに旋回すると、滑り計のボールは傾いた側に振れます。
これは機首の方位変化の角速度が足りないため、遠心力と重力の合成ベクトル
が、飛行機の軸の真下方向に向いていない状態。ご質問のケースはこのような
旋回となります。

お礼

経験に基づいた詳しい回答ありがとうございます。

補足

ていねいに説明してくれてありがとうございます。

重心を移動した場合、その移動の程度にもよると思いますが、ある程度傾くと釣り合ってそれ以上傾かなくなるのでしょうか。
そうだとすると、釣り合うまでの、傾きつつある状態というのは左右の翼面荷重が同じでない状態といえませんか？　荷重の差が傾く原因になっていると。

また、同じ実験をセスナでなく、無尾翼の飛行機で行うとどうなるでしょうか。無尾翼ですと、後退翼になるかもしれませんけど。
旋回せずに横すべりのまま直進降下するのでしょうか。

回答No.2

nobugs

上半角がない直線翼では、傾いても左右の揚力は変わりません。
翼面加重は変わらず、重心が移動します。
ですので、傾いて横滑りを起こしますね。
傾きにより、平面的な翼面積が減少し降下をしていきます。

お礼

的確な回答どうもありがとうございます。

補足

回答ありがとうございます。
仮に、上反角のある飛行機のばあいどういう結果になる
でしょうか。

回答No.1

inotarougoo

・翼面荷重は重くなっていません。
・右に傾きます
・右に旋回しません

右の翼が重くなった時点で
・1）機体が右に傾く
・2）翼が揚力を作らなくなるので右斜めに落下していく
・3）右翼を地面に向けて落下していく
・4）機首を下にしてきりもみしながら垂直落下
となるのではないでしょうか。

飛行機の旋回と車の旋回では理屈がかなり違います。
飛行機のゲームなどで試してみると分かり易いですよ。
３次元の空間での移動ですから、移動できるオモリを持って
プールの中を泳ぐことをイメージしてみたらよく分かるのでは
ないですか？

お礼

回答ありがとうございます。
ゲームなど試してみます。