飛行機に働く力について、以前の記事に加筆して再掲載します。
右サイドスラストをつける理由は幾つか考えられますが、その一番は垂直尾翼が胴体の上側にしか無いからです。
画像はプロペラ後流のねじれをテープで表しています。
捻れの度合いは当然飛行スピード等によって変わりますが、曲がった流れは胴体上側にある垂直尾翼の左側に当たって機体を左ヨーさせようとします。
それを打ち消すのが右サイドスラストの役目です。
これは機体裏側で、裏になっても当然捻れの向きは変わりません。
ただ、通常、テールの下側に大きな垂直安定板は設置できないので、ヨー方向の力もかかりません。
もし特殊な形状の機体で垂直尾翼がテールの下側だけにあるなら、右ヨーの癖を左サイドスラストで相殺する事になります。
また他にも、モーターグライダーで胴体上のパイロンにプロペラがある場合でも、左スラストになる事があります。
高翼機の様な「プロペラよりも主翼が高い位置にある機体」では、プロペラでねじられた気流が主翼と胴体の空間によって整流されやすいので、垂直尾翼に当たる流れが真っ直ぐに近付きます。
カナライザーにはそんな働きもあります。
また、機体空気抵抗がスラストラインより上にあればダウンスラストも多めに必要になり、この多めのダウンスラストはPファクターによって右ヨーを発生します。
これらの事から、高翼機では右サイドスラストが少なくて済む事になります。
ここで、エンジンの排煙でプロペラ後流の様子が良く分かる動画がネットにあったので紹介しておきます。
動画の機体のエンジン排気口は胴体下面の真ん中にあります。
プロペラ後流に捻れが無ければ排煙は真後ろに行くはずですが、地上にいる時や上昇中、機体の左後ろ側に流れています。（4:00〜あたり）
飛行姿勢やラダー操作によって変化はあるとしても、通常状態では左の説明画像の黄丸位置あたりに流れているとみて良いでしょう。
プロペラ後流については、Flight Hobbyさんの動画が分かり易いですね。
ネットにはサイドスラストについてこんな動画もありました。
ここではPファクターや反動トルクについても触れています。↓
Pファクターについての事になりますが、
飛行機のセッティングで水平飛行だけを考えてダウンスラスト与えればPファクターを回避できることにはなります。
ただ、それをそのまま背面飛行させれば、上向きのスラストが強くなるためPファクターが余計に働く事となってしまいます。
もしパターン機で大きめのダウンスラストを与えるなら、通常飛行だけなら良いかもしれませんが、垂直上昇や垂直降下、あるいは背面飛行で余計な癖が出て来てしまいます。
どこに的を絞ったセッティングにするのか、パイロットの腕や考え方も影響してくる所です。
それと、動画では飛行機にかかる反動トルクについても触れていました。
ミュゼットの場合、翼端にかかる反動トルクの大きさは数十グラムから100グラム程度と算出されます。
この力の大きさは、フルパワー時では無いですが、中速でトルクロールした時に実感できるものです。
試しに、脚を手で支えてホバリングさせてみます。
主翼があると、ねじれたプロペラ後流が主翼に当たって、そこで本来の反動トルクと打ち消し合うので、捩れの力はそんなに強くは感じられません。
主翼を外してもテストしてみます。
捻られる感じや反応スピードに変化があった様にも思いますが、所詮数十グラムの範囲での増減なので、差は微妙な感じでした。
それと、プロペラの働き方についてもう一点。
「プロペラは空気に流速を与えて推力を発生させている」と思い込まないで欲しいという事です。
確かに、ドローンなどを見れば空気を押し出して飛行していますが、飛行機では異なります。
飛行機が通常飛行している場合、プロペラは、ゼリーの中にネジやスプーンをねじ込む様に進みます。
特に、ダイヤが大きくなるとその感じが強くなります。
まぁ、空気はゼリーほど重くはないので、ブレードに引きずられたり推力発生によって流れの向きが変わったりしますが、それがプロペラ後流のねじれにも繋がっているのです。
プロペラについてはこちらもご覧ください。
コメントをお書きください
塚越源夫 (水曜日, 28 9月 2022 13:05)
しばらくごぶさたしております。
自作の参考にさせていただきます。機会がありましたら、上反角についてもご教授よろしくお願いします。
(参考)アストロジュニアに5度と0度の主翼をつくりテストをしております。
ポルコ (水曜日, 28 9月 2022 13:41)
リンクをたどっていったところピッチスピードについても書かれていましたね。
現在、私のOreka80にはフタバのテレメトリーで電圧、電流、プロペラ回転数が
測れており、フライトコーチで飛行速度が測れていますので落ち着いたら
水平飛行時のデータを取得してみます。（コントラなので少し事情が違うかも？）
記事が書かれた時代と今では事情が異なりますが、私のOreka80は80Km/h～
100Km/hで水平飛行しているので、当時との速度の違いに驚きました。
角倉 (水曜日, 28 9月 2022 14:22)
塚越さん、お久しぶりです。
上反角は機体の種類や目的などによって大きく変わってしまうので、決め方が難しいですよね。
結局はテストしてみないと、となってしまいます。
まぁ、その辺、模型作りの楽しみかもしれません。
アストロジュニアの0度の上反角は少な過ぎますね。
ポルコさん
昔は結構なスピードで飛んでいたんですね。
データーはこんなところでも役に立ちます。
今の機体のデーターがどうなっているのか楽しみにしています。
ポルコ (水曜日, 28 9月 2022 17:08)
>>「空気を後方に押しやった反動で飛ぶ」と考えない方が良い。
そうなんですよね。プロペラが送り出す後ろ向きの風が推力になって
いるのであれば、GeeBee1のような飛行機は飛ばないのではと、昔から
思っていました。ただ、プロペラを翼と考え揚力で推力を得るのなら
ピッチだけではなく、ダイヤの影響も受けるのではないかと思います。
（同じ重量の機体なら翼面積が小さい機体よりも、翼面積の大きな機体
の方が浮きが良いと思うので）でも、ダイヤが大きくなることに伴う
面積の増加が空気抵抗となり推力の邪魔になるとも思うので、そう考える
わけがわからなくなります。
角倉 (水曜日, 28 9月 2022 23:05)
GeeBee R1の事まで考えた事はありませんが、模型の場合、エンジンの回転数の都合でプロペラが小さ過ぎるんですよね。
それでも飛ぶのが面白いところです。
実機ではプロペラが大きくて、主要な部分はカウリングの外側にあります。
それで、
ダイヤを大きくすればそれを回すためにトルクも大きくしなければなりません。
モーターの場合、トルクは電流に比例するので、電気を一杯流してやれば良い訳です。
が、同じモーターでそれをやると焼けてしまいます。
なので、同じモーターを使うのであれば、減速機を使ってトルクを増やす訳です。
それが出来ないなら、トルクの大きいモーターに積み換える事になります。