ダッチロールを構成する2つの動作をアニメーションで表現したイラスト
米空軍の飛行マニュアルからスキャンしたダッチロールダンピング技術

ダッチロールとは、航空機の機体運動の一種で、機尾の振れ（ヨー）と左右への揺れ（ロール）が位相をずらして組み合わさった運動です。このヨーとロールの連動は、基本的な飛行力学モードの一つです（他に、フゴイド、短周期、スパイラルダイバージェンスなどがあります）。このモードは、ヨーと左右へのロールを同時に行う航空機の運動に似ています。[1]この運動は通常、ほとんどの軽飛行機で十分に減衰されますが、ダッチロールモードが十分に減衰されている一部の飛行機でも、対気速度の低下や高度の上昇に伴い減衰が低下することがあります。ダッチロールの安定性は、ヨーダンパーを設置することで人工的に高めることができます。[2]重心からかなり上方に配置された翼、後退翼、上反角翼は、ロール復元力を増加させる傾向があり、したがってダッチロールの傾向も強まります。そのため、高翼機はわずかに下反角になっていることが多く、輸送機クラスの後退翼機にはヨーダンパーが装備されています。同様の現象は、車で牽引されるトレーラーでも発生する可能性があります。

安定性

航空機の設計において、ダッチロールは、正の横方向安定性よりも相対的に弱い正の方向安定性から生じます。航空機が縦軸の周りをロールすると、ロール運動の方向に相対風に横滑りが生じます（翼が水平でない場合に揚力の横方向成分が生じるため）。横方向安定性が強くなり（横滑りによって前方に回転した下向きの翼をよりまっすぐな気流が通過するため）、航空機は水平飛行に戻り始めます。同時に、方向安定性がいくぶん弱まり（揚力が大きくなった翼による抗力の増加と、ヨーによる垂直尾翼への空気力の両方による）、航空機を知覚された相対風に合わせることで横滑りを修正しようとします。特定の航空機では方向安定性が横方向安定性よりも弱いため、ヨー運動の回復はロール運動の回復よりも大幅に遅れます。ヨー運動が元のロールの方向に継続している間、航空機は水平飛行に移行します。その時点で、反対方向に横滑りが導入され、プロセスが逆転します。

方向安定性と横方向安定性の間にはトレードオフの関係がある。横方向安定性が高ければ、螺旋安定性は高くなるが、振動安定性は低下する。方向安定性が高ければ、螺旋不安定性は高くなるが、振動安定性は高くなる。[3]

機構

ダッチロールが発生する最も一般的なメカニズムはヨーイング運動であり、これはさまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。後退翼航空機がヨーイングすると (たとえば右に)、相対的な風に対して左翼の後退角は右翼よりも小さくなります。このため、左翼は右翼よりも多くの揚力を発生させ、航空機は右にロールします。この動きは、航空機のヨー角が垂直安定装置が事実上風向計となりヨーイング運動を逆転させるポイントに達するまで続きます。航空機が左にヨーイングすると、右翼の後退角は左翼よりも小さくなり、その結果、右翼は左翼よりも多くの揚力を発生させます。次に、ヨー角が再び航空機の風向計が反対方向に戻るポイントに達すると、航空機は左にロールし、このプロセス全体が繰り返されます。ダッチロールの半サイクルの平均継続時間は 2 ～ 3 秒です。

ダッチロールモードはエルロンまたはラダーのいずれかの操作によって励起されますが、飛行試験では通常、ラダーシングル（ラダーを特定の角度まで短く鋭く動かし、その後中央位置に戻す）またはダブレット（同じ動きを反対方向に2回行う）によって励起されます。大型航空機の中には、エルロン入力の方が励起しやすいものもあります。その周期は、軽飛行機では数秒から、旅客機では1分以上に及ぶことがあります。[要出典]

テックス・ジョンストンは、ダッチロールについて次のように説明しています。「後退翼航空機に固有の特性です。これはヨー角から始まります。35度の後退翼航空機では、ヨー角と同時にヨー角の方向へのロール角も発生します。ロール角は、翼上の気流経路の変化に伴う揚力係数の変化によって引き起こされます。例えば、左ヨー角の場合、左翼は後方に傾き、気流は翼断面上の通常の前後方向の経路から翼幅方向に移動されます。これにより揚力が減少します。同時に、前進する右翼は翼弦方向の流れが大きくなるため、揚力が増加します。この2つの条件が組み合わさって左ロール角が発生します。同様に、右ヨー角の場合も右ロール角が発生します。つまり、振動が発生します。」[4]

見出しに沿って転がる

ダッチロールは、操縦桿とラダーを使った操縦技術を向上させるために訓練生に一般的に教えられる調整操縦にも付けられる名称です（専門家は誤称だと考えています） 。機首を一定方向に向けるためにラダーを操作しながら、機体を左右に交互に最大60度ロールさせます。より正確には、これはラダー調整の練習演習であり、ロール入力時にエルロンの逆ヨーと呼ばれる影響を修正する方法を訓練生に教えます。

この調整技術は「機首ロール」と呼ばれる方が適切です。機首が左右に振れる（ヨーイングする）ことなく、正確な機首方位を維持するように機体をロールさせます。ヨー運動はエルロンのみを使用することで発生します。エルロンの抗力によって、揚力翼（エルロン下げ）は降下翼（エルロン上げ）よりも多くの仕事をするため、より大きな抗力が生じ、揚力翼が押し戻され、機体はエルロンに向かってヨーイングします。ロール運動によって生じるこのヨーイング効果は、逆ヨーと呼ばれます。このヨーイング効果は、エルロン操作と同じ方向にラダーを操作することで正確に抑制する必要があります（左スティック、左ラダー、右スティック、右ラダー）。これは、正しく行われるとシンクロナイズドコントロールと呼ばれ、習得してうまく適用するのは困難です。エルロンで操作する適切なラダー量は、航空機によって異なります。

名前

ダッチロールという名称の由来は定かではない。しかし、飛行機の左右非対称な動きを表すこの用語は、アイススケートにおける類似した動きへの言及から借用された可能性が高い。1916年、航空技術者のジェローム・C・ハンセイカーは次のように発表した。「ダッチロールとは、飛行機の（左右の）動きにおける3番目の要素である左右へのヨーイングとローリングの組み合わせである。この動きは7秒から12秒の周期で振動し、減衰する場合としない場合がある。アイススケートにおける『ダッチロール』または『アウターエッジ』との類似性は明らかである。」[5] 1916年当時、ダッチロールとは、スケートのアウターエッジで（飛行機で説明した動きに類似して）左右に繰り返し滑ることを指す用語であった。 1916年までに、この用語はスケートから航空工学に持ち込まれましたが、おそらくハンセイカー自身によるものでしょう。1916年は、GHブライアンが1911年に航空機の横方向の動きについて初めて数学的な分析を行ってからわずか5年後のことでした。[6]

注目すべき事件

参照

参考文献

  1. ^ チェリク、ハルン (2024).飛行力学と制御 (tr. Uçuş Dinamiği ve Kontrolü)。ノーベル出版。ISBN 978-625-371-938-8。
  2. ^ ステンゲル、ロバート・F. (2005).飛行力学. プリンストン大学出版局.
  3. ^ デイヴィス、デイビッド・P. (1971). 『大型ジェット機の操縦：ジェット輸送機とピストンエンジン輸送機の飛行特性における重要な違い、およびジェット輸送機の操縦に関するその他の側面の説明（第3版）』航空登録委員会、p. 100. ISBN 9780903083010。
  4. ^ ジョンストン、A.M.「テックス」（1992年）。テックス・ジョンストン：ジェット時代のテストパイロット。ニューヨーク：バンタム社。140ページ。ISBN 9780553295870。
  5. ^ ハンサカー, ジェローム・C. (1916). 「飛行機の動的安定性」.米国科学アカデミー紀要. 2 (5).米国科学アカデミー: 282.書誌コード: 1916PNAS....2..278H. doi : 10.1073/pnas.2.5.278 . PMC 1091005. PMID  16576144 . 
  6. ^ ブライアン、GH（1911）『航空の安定性』p.123。
  7. ^ 航空安全ネットワークにおける事故の説明
  8. ^ HistoryLink、2017年7月23日投稿。1959年10月19日、スノホミッシュ郡でボーイング707ジェット旅客機が墜落。[1] 2020年10月31日アーカイブ、Wayback Machine
  9. ^ 「航空調査報告書 A05F0047、飛行中の舵喪失、エア・トランザット エアバス A310-308 C-GPAT、フロリダ州マイアミ、南90海里、2005年3月6日」（PDF）。カナダ運輸安全委員会（TSB）。2007年11月22日。A05F0047 。 2025年6月26日閲覧。
  10. ^ 航空安全ネットワークにおける63-8877の事故概要。2014年10月21日閲覧。
  11. ^ Humphrey, Jeff (2013年6月20日). 「携帯電話の動画がKC-135の致命的な墜落を捉えていた可能性」ワシントン州スポケーン. 2016年3月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年10月21日閲覧。
  12. ^ “調査委員会、5月のKC-135墜落事故の原因を決定”. 2014年3月14日. 2017年3月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年10月21日閲覧。
  13. ^ Davis, Kristin (2014年3月13日). 「5月のKC-135墜落事故は、パイロットの誤作動とパイロットエラーが原因」. Air Force Times . バージニア州スプリングフィールド. 2014年10月21日閲覧。
  14. ^ Camden, Jim (2014年3月13日). 「キルギスタンでの墜落事故前にタンカーの尾翼が飛行中に分離」. Spokesman-Review . ワシントン州スポケーン. 2021年1月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年10月21日閲覧。
  15. ^ 米空軍航空機事故調査委員会報告書; KC-135R, T/N 63-8877; 第22空中給油航空団 マコーネル空軍基地、カンザス州; 場所: キルギス共和国チャルドヴァルの南6マイル(PDF) (報告書). 2013年12月31日. 2014年10月21日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2014年10月21日閲覧。
  16. ^ ジョンソン、オリバー。「アグスタウェストランド：AW609は墜落当日に高速テストを実施していた」。2021年11月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年12月28日閲覧。
  17. ^ 中間報告書 2021年11月19日アーカイブWayback Machine ANSV
  18. ^ 「FAA 事故・インシデント通知：通知作成日：2024年6月12日」FAA、2024年6月12日。 2024年6月14日閲覧。
  19. ^ 「FAAとNTSBはサウスウエスト航空のボーイング737 MAXの異常な横揺れを調査中」AP通信、2024年6月13日。
  20. ^ 「事故：サウスウエスト航空B38M、2024年5月25日飛行中、ダッチロール」アビエーション・ヘラルド、2024年6月12日。
  21. ^ 「航空調査予備報告書 - DCA24LA206」。NTSB 。 2024年11月22日閲覧。

記事

  • Wayback Machineの FltPlan から Dutch Roll を停止する方法(2015 年 7 月 22 日アーカイブ)
  • ダッチロールとは何か？そしてそれを防ぐにはどうすればよいか？

ビデオ

  • ウェイバックマシンで「飛行機はこうやって飛ぶのではない」 （2020年5月7日アーカイブ）ツポレフ旅客機の試験飛行中に発生したダッチロール。ヨーダンパーの故障が原因とみられる逸話的な情報もある。機体は無事着陸した。
  • ダッチロールアニメーション
  • オートフライト #12 ヨーダンパー