エレベーターの働き
車には絶対ない動き、浮いたり沈んだり。これをコントロールするエレベーターについて説明しよう。
今日はピッチ方向の回転をコントロールする、エレベーターの話をしよう。
まずはエレベーターってどこについているのかのおさらいだ。
エレベーターは、水平尾翼の後縁についている。
ここで尾翼についてみんなの誤解を解いておかねばなるまい。
尾翼は、飛行機を持ち上げてはいない。逆に、下向きの揚力を生み出している。
考えてみてほしい。上の図で、水平尾翼からの揚力が上を向いていたらどうなる？
飛行機は回転してしまうんだ。だからその回転を止めるために水平尾翼は下向きの力を作るように設計されている。
じゃあエレベーターについて解説しよう。エレベーターは、コントロールコラムを押したり引いたりすることで動かすことができる。これは車のハンドルにはない動きだな。
コラムを引くと、エレベーターが上に上がる。エレベーターが上に上がるとどうなるか考えてくれ。
尾翼に当たる空気の流れに対して、当たる角度が深くなる。つまり、『尾翼に対しての迎え角』が大きくなるわけだ。すると、揚力曲線を覚えているかな？
迎え角が大きくなると、作り出す揚力が大きくなる。尾翼が作る、下向きの揚力が大きくなるわけだ。
混乱してほしくないんだが、今回の話は尾翼に限った話をしているよ。前回までの、『機体全体の』迎え角とは違って、あくまでも『尾翼の』迎え角だ。
よくわからない人は、感覚的にいこう。
下敷きを右手で持ってくれ。それを水平に持ってひゅっと横に動かす。
下敷きはまっすぐ動くよな？
エレベーターを上げるってのは、手首を反時計回りにひねって、その下敷きをちょっと傾けることに等しい。
そのままもう一度横にひゅっと動かす。
下敷きは下に押されるよな？
それとおなじことが飛行機にもおこってる。
すると…
分かるかな？飛行機は頭をあげるように回転するわけだ。
そして、飛行機の頭が上がるとどうなる？物理的に考えてくれよ。そう、いつも言ってる揚力の方程式だよな。
ピッチがあがると、迎え角が上がる。すると、またさっきの揚力曲線。今度は『飛行機全体』の迎え角だ。迎え角が上がると、揚力係数CLが増える。結果、全機揚力が増えて、飛行機は上昇するってわけだ。
少し難しかったかな？今日はここまで。次回はさらにニュートンに登場してもらって上昇すると何が起こるかを説明する。