航空機 DC-9 型の特徴を教えて欲しいのです。

質問

ＤＣ－９型の航空機について特徴を調べていたら、下記の様な説明を見つけたのですが、所々もう少し教えて頂きたく思い質問します。

申し訳ありませんが、出来るだけ、解かりやすく教えて頂きたいです。

エンジンをリアに持ってきたため必然的にＴ字尾翼を採用したのでしょうね。
Ｔ字型の尾翼の長所は、垂直尾翼が小さくても、大きな効果が得られる。

Ｑ1　何故？　Ｔ字型の尾翼の長所は、垂直尾翼が小さくても、大きな効果が得られるのでしょうか？

同じ規模のＢ737と比べても随分小さいですよ。また水平尾翼のモーメントアームも大きく、小さなエレベータ角で十分な効果が得られます。全体が小さく済むので、重量も軽く、空気抵抗も小さくなります。

Ｑ2　何故？水平尾翼のモーメントアームも大きく、小さなエレベータ角で十分な効果が得られるのでしょうか？

短所は、ディープストールが問題視されてますね、これは、通常の飛行機は迎角を大きく取って主翼が失速しても尾翼が持ちこたえて機尾を支えます。すると、機体は自然と頭を下げた格好となり、ゆるく降下する間に失速から回復します。が、Ｔ字尾翼の場合迎角を大きくして主翼が失速すると、その乱れた後流に水平尾翼がすっぽり入ってしまいます。こうなると失速から回復する事が出来ずに最悪墜落です。
ながながと書きましたがようするに、Ｔ字型尾翼はレスポンスが良すぎる様です。

後半部分は、何となくイメ－ジがつきます。

Ｑ１とＱ２を簡単に教えてください。

回答No.2

funflier · ベストアンサー

No.１です。

引き合いに出されている文章の出典は解りませんが、ここで言及している、
「迎角を大きくして主翼が失速すると、その乱れた後流に水平尾翼がすっぽり入って
しまいます。こうなると失速から回復する事が出来ずに」というのが主翼失速後のこと
を指しているのに対し、前回答で挙げたディープストール対策の装備、「vortiron」、
「strake」、「タブ不追従時にエレベーターを油圧でダウン」というのは主翼が失速角に
近くなった時に乱流を発生して水平尾翼に当て、ここからのエレベーターダウンによる
回復操作を確保するためのものです。
ですので、失速まで何も回復操作せず放置し、失速して初めて効果を出す装備と
いう位置づけではない訳です。あくまで失速に入らないように限界まで操舵が出来る
ようにするものです。

「乱流」という言葉を使うと、乱れた空気流はなんでも「乱流」になってはしまいますが、
翼面を流れる境界層においては、層流より乱流の方が剥離しにくいという特徴が
あり、航空機ではこの「乱流境界層」を積極的に使っている場合があります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%AB%E3%83%86%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%83%8D%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%BF
先の　vortiron　と　strake　はこの乱流を発生して水平尾翼の境界層が保たれる
ようにする装備です。胴体や主翼から剥離した「乱れた後流」をキャンセルする
目的という訳ではないのです。ついでに言えば、ボルテックスゼネレーターは
ＤＣ-9のフラップにもついています。フラップを降ろした際、根元付近だけが
トリプルスロッテッドになっていますが、この部分の上面にあります。
（ですが、通常運航の機体で見ることはまず不可能な位置です。）

vortiron　と　strake　が、失速後にも有効なのかはそれについて書かれたものを見た
事はないので解りません。想像では胴体と主翼から剥離した、「大きく」乱れた空気を
「細かい」渦状の流れにする効果はあると思います。油圧でのエレベーターダウンは、
タブは空力動作なので正面からの空気速度が減ると当然効きにくくなるので失速時
には有効というより必要な装備です。ただ、これらが有効に作用するような運航自体、
普通あり得ないことです。

その引用されている文章に「Ｔ字型尾翼はレスポンスが良すぎる様です。」ともある様
ですが、前後の文脈が解りませんがいささか唐突に思えますし、その根拠が解りません。
安定性でいうと、ＤＣ-9には、どの後退翼機にも必須のヨーダンパー以外に常時作動する
自動安定装置は無く、空力的にピッチとロールは安定がとれています。他の機体では、
極端な例はＭＤ-11で、空気抵抗減を狙って水平尾翼面積を削り、燃料移動で重心
を制御する方式にした結果、安定装置なしで飛ぶのが困難な機体になり、またエアバス
のある機種では完成後に水平飛行で微妙にピッチングすることが解り、自動補正する
ためのコンピューターを追加したりしています。資料というのは書いた人の思い込みも
入っているので、複数参照した方がいいかもしれません。航空評論家を自称する人達
の言う事故直後の原因推測も、半分位は聞いただけで「絶対違う」と解るいい加減なもの
ですし、基本用語から間違っている解説をしている例を複数見ています。その手の人が
書いたものなら全部鵜呑みにするのも個人的には疑問です。

回答No.1

funflier

＞Ｑ1　何故？　Ｔ字型の尾翼の長所は、垂直尾翼が小さくても、大きな効果
ここのwikiでも触れています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%BE%E7%BF%BC#T.E5.AD.97.E5.B0.BE.E7.BF.BC
「水平尾翼による端板効果により、垂直尾翼の効果が強まる」ということです。
単純に、空気をせき止めて向きを変える能力が増していると思っていいと思います。

＞Ｑ2　何故？水平尾翼のモーメントアームも大きく、小さなエレベータ角で十分な効果
この記述のある資料自体、私は見たことがないのですが、推測すれば、ＤＣ-9の
垂直尾翼は43.5°の後退角を持っていますので、単純に、この根元に水平尾翼を
付ける場合に対し、上端に付ける場合では水平尾翼の前後位置は後退します。
さらに上方に位置することで重心から遠くなるので、その分モーメントアームは
長くなります。こうした理由と思います。

宿命であるディープストール対策はいくつかされています。
・vortiron（ボーティロン、vortex generating pairon）：主翼中ほど下面に、前縁から
少し飛び出るくらいの板状のものがついています。境界層制御板と間違えられる
こともありますが、これは大迎角時に乱流を発生して水平尾翼に当てて、
エレベーター操舵を確保するためのものです。
・strake(ストレーキ）：機首部のやや下側に、長方形の板が出っ張っています。
これも、失速角付近で乱流を発生して水平尾翼が胴体空気流の影に入って
効きが悪くなることへの対策です。
・ＤＣ-9のエレベーターはコントロールタブによる人力操舵（エルロンも、ラダーは
常時油圧操舵）ですが、ノーズダウン側に対し、エレベーターがタブに追従してない
とシステムがみなすと、油圧によりエレベーターの強制ダウンが行われます。
これもストール回復手段です。
・他に失速速度に対し、自動　stall recoveryが作動します。失速速度の１２０％で
スラットが降り、失速を超えて９６％になるとsutick pusherがエレベーターダウン
を行います。（他の飛行機にもある失速警告（stall warning）は１１０％で作動）

お礼

funflier様

有難う御座います。

もう少し教えて頂きたいのですが？

短所は、ディープストールが問題視されてますね、これは、通常の飛行機は迎角を大きく取って主翼が失速しても尾翼が持ちこたえて機尾を支えます。すると、機体は自然と頭を下げた格好となり、ゆるく降下する間に失速から回復します。が、Ｔ字尾翼の場合迎角を大きくして主翼が失速すると、

＞ここまではＯＫです

その乱れた後流に水平尾翼がすっぽり入ってしまいます。こうなると失速から回復する事が出来ずに最悪墜落です。
ながながと書きましたがようするに、Ｔ字型尾翼はレスポンスが良すぎる様です。

＞文章では、乱れた後流に水平尾翼がすっぽり入ってしまいます・・・と書かれていますが、

ボーティロン：これは大迎角時に乱流を発生して水平尾翼に当てて、エレベーター操舵を確保するためのものです。

strake(ストレーキ）：機首部のやや下側に、長方形の板が出っ張っています。これも、失速角付近で乱流を発生して水平尾翼が胴体空気流の影に入って効きが悪くなることへの対策です。

教えて頂いた、上記２点は、乱流を水平尾翼に乱流を当てると言う意味と理解したのですが、

＞乱れた後流に水平尾翼がすっぽり入ってしまいます・・・この文との整合性がとれていない様な気がするのですが？

それとも、乱流に乱流をぶつけると乱流で無くなるのでしょうか？

申し訳ありませんが、御教授お願いいたしましす