フラップの話

Tags:

以前、ぼくが乗っている軽飛行機のフラップが故障しちゃった話を掲載しました(ここでも最後に増量して再掲)。今回は、飛行機の発達にとってフラップがいかほど重要だったかということをお題にしてみます。

飛行機の根本は主翼です。主翼を見れば、だいたいどんな性能で、どんな目的を持っている飛行機なのかがわかります。


翼の諸元。A翼弦長、B中心線、C最大翼厚、D最大キャンバー、E翼弦線、F前縁、G後縁。出展はhttps://commons.wikimedia.org/wiki/User:Toshinori_baba

主翼の決め手は「アスペクト比」。主翼の長さ(翼弦長)と幅の比率で、高性能グライダーでは22に達するものあり。ジェット旅客機では6くらい。


グライダー(アスペクト比22くらい)とF104戦闘機(同2.5)


この比率が大きければ大きいほど低速でも揚力が大きく、小さければ小さいほどスピードが出せてロール(横転)性能もよくなる。

グライダーの通常の速度は時速90キロぐらいで、F104はマッハ2まで到達。

一方、グライダーの場合、着陸もだいたい60~80キロで飛行速度とあまり変わらないが、F104だと278キロだそうで、マッハ2用の翼だとめちゃくちゃ遅すぎ。揚力以前に安定もへったくれもなくなってしまうぞ!どうしよう?

そこでフラップの出番です。

フラップは、通常の飛行速度の時は翼の後縁にたたまれており。着陸や離陸といった、低速度だけど揚力が欲しい、というときに展開して使用します。


典型的なジェット旅客機のフラップ。

みなさんが737やエアバスで旅行されているとき、着陸態勢において、にょごごご。。。。と翼のうしろからせり出してくるあれですね。

見ていると、翼の幅がほとんど倍くらいになるほど伸びてゆき。こんなに翼の形が変わっているのに、よく重心とかが変わっちゃわないのかと感心します。


もう一つフラップ全展の画像


飛行中に重心が移動してしまうとこうなる。この事故では、搭載していた貨物の拘束具が切れた?のか、重い貨物が機体後部に滑ったらしい。

https://www.youtube.com/watch?v=H9wmHji9SZg

 

フラップの作動原理としては、

まず、単純に翼面積を増やす、というのがある。面積が増えれば面積当たりで支えなければならない機体重量も減らすことができるわけで。この重量のことを翼面過重と言いますが、97戦という傑作機の翼面過重は96.44Kg/m2で、同世代のメッサー109の173Kg/m2に比べたら、ほとんど半分じゃね?つまりメッサーは「高速の一撃離脱」、97戦は「世界最高の旋回性能」を志向していた。

この差がパイロットの日常にどう影響したかというと、97戦はソ連のI16に振り切られて逃げられてしまい。その程度ならともかく、Bf109の方はフラップをもってしても着陸速度高すぎなどで事故多発の「後家製造機」になってしまいました。

ええええ!?97戦とbf109が同世代なの?そうです。

97戦の初飛行は1936年10月15日。Bf109は1935年5月29日です。

これは、ドイツが優秀すぎるというのもありますが、97戦がじっさいBf109に迫る名機だったということも決してよいしょではない事実と思っています。


97戦 出展 https://www.knet-web.net/m/xCatItem2.html?mID=3&sID=&uID=2784


Bf109  出展https://www.jiji.com/jc/d4?p=lfw522&d=d4_mili#photo2


I-16 出展 https://flyingheritage.org/Explore/The-Collection/Russia/Polikarpov-I-16-Type-24-(Rata).aspx

ちなみに、日本の戦闘機に「蝶型空戦フラップ」というのがあり。「空戦性能が向上する」らしい。


http://www.hasegawa-model.co.jp/hp/catalog/st_series/st30.html

 

ただ、フラップというのは、低速でこそ威力を発揮する(言い換えれば、高速で使ったら壊れちゃうぞ!)ものであり。

空戦性能の概念が「フラップで旋回半径を減少させる」という巴戦の思考で停止してしまったため、ハイスピードで一瞬に勝負を決する一撃離脱の米高性能戦闘機機相手にどこまで通用したか?くるくる回れれば撃墜されることもなかったでしょうけど。

97戦にもフラップはついていたが、着陸というより「高迎角時における失速を防いで空戦性能を向上させる」のが狙いだったらしい。実際は空戦性能良すぎで、フラップに頼るまでもなかったようですが。(外部リンクhttp://ktymtskz.my.coocan.jp/J/JP/abu5.htm に興味深い記述あり)

97戦の海軍版である96艦戦になると、試作機の時点で、機体が軽すぎて着陸速度になってもいつまでも沈下せず。思う着地点で接地できないという、艦上機では致命的な欠点があったが、フラップを付けたらすとんと降りれるようになり、正式採用されたらしい(吉村昭「零式戦闘機」)。


96艦戦

ここで、フラップのもう一つの側面、ブレーキとしての役割があります。

巡航速度300キロの飛行機も、着陸速度90キロだったら、なるべく短い時間にこの差200キロを減速したいわけで。

一方、スピードが命の飛行機は、あらゆる設計の努力が空気抵抗の減少に注がれており。減速はにがてだったりします。


シャーリーズ・セロン。女性が美しさを求めるのと同じくらい、飛行機にはスピードが重要、かもしれん。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%BC%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%82%BA%E3%83%BB%E3%82%BB%E3%83%AD%E3%83%B3#/media/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Charlize_Theron_by_Gage_Skidmore.jpg

そんななかで、速度をすみやかに落とし、かつ安全な降下を可能とするフラップは、現在の大型旅客機による大量輸送を実現する上で必須の発明だったと思います。


着陸態勢のエアバス

さて、実体験「フラップ故障」です。

とある吉日、穏やかな空の中を軽飛行機でお散歩。


小さな飛行機で飛んでいます

とある農場の滑走路に着陸態勢に入り。フラップ1、2、と順調に下げてゆき、フラップスリーだ、とレバー引いたとたん

ぷちん!あっ!

ケーブルが切れた音が。

とっさにフラップあげ、ノーフラップの体制で着陸。

地上滑走しながら、フラップ1、2、3と上げ下げしたのですが、フツーに動くじゃん?

これはケーブルが寸断に至らず、切れかかっている状態だな、つまりタキシング程度のほとんど風圧のない状況では上げ下げできるけれど、着陸速度でフラップに負荷がかかったらやばいね、と判断。

といって、田舎の農場の滑走路では修理もできないし、要するにノーフラップで行けば問題ないので、35分くらいの飛行でホームベースに帰ってきました。

で、ハンガーまでのタキシング中にまたがちゃがちゃ上げ下げしたら、今度は最大、フラップスリーの位置でぷちんと本当に切断してしまい、このポジションでスタックしちゃいました。

格納庫でケーブル再確認したら、機長席後ろのケーブル接合部分は問題なし。


ふだんはカバーがかぶさっています


フラップレバー(下の写真のハンドブレーキみたいなやつ)から、上の写真の接合部分まで伸びる単線でのケーブルのどこかが切れたらしい。これが各フラップに伸びる左右のケーブルのどちらかだったら、左右のフラップ角度に差が出てしまい、墜落なんてこともありうるのですが、その点はまずは単線の方で切れるように設計されており、問題なく飛行できました。


さっそく修理屋のお兄ちゃんに見てもらい。

フラップレバーとケーブルをつなぐコネクターが経年劣化で壊れちゃったということでした。ううむ定期点検ではOKだったはずなんだけど。


なんか頼りないコネクター。写真だどわかりにくいな

比較的軽微な修理でしたが、100ドルが飛んじゃいました。かなしいな。。。

この飛行機のフラップは、エアバスとかに比べたらおもちゃみたいな感じですが、ちゃんと3段階で展開できるようになってます。

下の写真右が全閉、右が全開です。


あまり変わらなかったりして。。。

効果も、あまり変わらなかったりします。全開で降りて、路面が滑るぞ!というときにさっとフラップを上げるとタイヤが地面に押し付けられて安定が増すというケースはある。

ぼくが飛んでいるブラジルの場合、田舎の滑走路でも長さ1000メートルはあるし、実はフラップなんて使わなくてもぜんぜんフツーに着陸できたりします。300メートル級ばかりの日本では、フラップは必須かもしれん。

こういうLSA(ライトスポーツエアクラフト)でも、機種により差があり。今乗っているCoyoteは上記のとおりですが、練習生の頃にのっていたParadiseはフラップを下ろすと、ぐん、と機首を下にふり、パイロットに「ノーズアップしすぎるな」と教えてくれる、えらそうですが頼もしい飛行機でした。


LSAの傑作Paradise

ファーストソロの時、いつもは教官とわいわいがやがや騒がしいコクピットが、ひとりぼっちでしーんとさみしい中(エンジン音はなぜか聞こえず)、フラップワン、ツーと下げていくたびに「キーン」とロック機構の音がコクピット内に響き渡ったのが、忘れられない思い出です。

ではでは。。。

Tags:

コメントを残す

ブログ作成者から承認されるまでコメントは反映されません。