パワーオフ・ストール

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ACS/PTS・オペレーション分野 FAA 陸上単発ー飛行機
低速飛行と失速
該当する資格 自家用操縦士, 事業用操縦士, CFI

基礎知識

このレッスンでは、空気力学、失速速度に関連する要因、および適切な回復手法に関するパワーオフ失速の知識を紹介します。訓練生は、ACSで必要なパワーオフストールを実行することができます。ストールは威圧的/恐ろしいかもしれませんが、それらがどのように機能するかを理解し、それらを実践することで、より快適に操作を置こうなうことができるようになります。失速は、任意の対気速度、任意の姿勢、または任意のパワー設定で発生する可能性があります。失速は、臨界迎角を超えると発生します。これが発生すると、翼上の滑らかな空気の流れが妨げられ、揚力が失われ、抗力が増加します。パワーオフストールは、着陸およびアプローチの条件と構成設定で行われます。失速は一般的に、航空機の失速の特徴に慣れ、航空機が危険な状態になる可能性を回避するために行われます。それらがどのように発生するか、それらを回避する方法、およびそれらから回復する方法を理解することが重要です。

空気力学

基本

  • 失速は、翼上の滑らかな空気の流れが中断され、揚力が急激に減少したときに発生する
    • これは、翼が臨界迎角(AoA)を超えると発生する
    • あらゆる対気速度、姿勢、エンジン出力設定で発生する可能性がある

詳細

  • AoAが約15-20度に増加すると、空気は翼の上部曲率に追従できなくなる1.png
    • これが臨界迎角(クリティカルAoAである
  • 臨界迎角に近づくと、空気が翼上面の背面から分離し始める
    • AoAがさらに増加すると、空気の流れは強制的にまっすぐに流れる
      • これにより、上面を流れようとする空気の渦が発生する
  • 臨界迎角に達すると、乱気流が上部翼全体に広がる
    • これにより、上面の圧力が急激に増加し、揚力が減少する
      • 揚力の低下と形状抵抗の増加(翼/胴体の広い領域が乱気流に曝される)のため、残りの揚力は飛行機と翼の失速へ対応できない

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失速特性3.png

  • ほとんどの翼は、根元から先端に向かって徐々に外側に失速するように設計されている
    • これは、ウォッシュアウト付きの翼を設計することによって行われる - 翼端は、根よりも取付角(AoI)が小さくなっている
  • 取付角(AoI:Angle of Incident) – 翼の翼弦と飛行機の縦軸の間の角度のこと
    • 翼の先端は翼根よりもAoAが小さい
      • これは、補助翼が高いAoAでも有効であり、飛行機の失速特性がより安定しているためである

失速速度に影響を与える要素

  • 失速は、飛行機に影響を与える全体的な要因に応じて、任意の対気速度、姿勢、または出力設定で発生する可能性がある

設定(着陸装置&フラップ)

  • 飛行中のフラップおよび/または着陸装置の伸長は抗力を増加させる
  • フラップ
    • 天界は通常、翼の揚力発生能力を高め、失速速度を低下させる
    • 対気速度に影響が見られます(白い円弧と緑色の円弧の下限)

重量

  • 飛行機の重量が増加すると、失速速度が上がる
    • 重量が増加すると、飛行機を支えるために必要な追加揚力を生み出すために、より高いAoAが必要になる

重心

  • 前方重心
    • 航空機の動作はより重くなり、その結果、後部CGが追加された同じ航空機よりも低速になる
      • これにより、高度を維持するために必要な翼の負荷と総揚力に追加される大きな負の負荷を生成するために尾翼面が必要になる
    • より高い迎角が必要なため、抗力が大きくなり、失速速度が速くなる
    • CGからエレベーターまでのアームが長いため、飛行機はより制御しやすくなっている
  • 後方重心
    • 降機の動作はより軽くなり、その結果、飛行機の負の負荷が少なくて済み、巡航速度が速くなる
      • 抗力が減少するため、より高速な巡航が可能
        • 抗力の低下によりAoAが小さくなり、スタビライザーの下向きへの力の作用が少なくなる
    • 尾翼の表面は負の負荷が少なく、高度を維持するために必要な翼の負荷と揚力が軽減される
      • 失速速度が低下する
    • CGが後方に移動するにつれて、失速からの回復が次第に難しくなる
      • エレベーターのCGへのアームが短いため、その分作用する力が少なくなり、回復が困難になる

ロードファクター

  • 飛行機の総重量に対する飛行機に作用する総荷重の比率
  • 飛行機の失速速度は、負荷率の平方根に比例して増加する
    • 例:45ノットで失速する飛行機は、4Gに曝されると90ノットで失速する可能性がある
  • 状況:加速した状態での失速(Accelerated Stall)- 急な旋回、または急な降下からの引き起こし

バンク角度

  • 増加した負荷係数は、すべての旋回バンク角度の特性によるもの
  • バンクが45度を超えて増加すると、飛行機に多大な負荷がかかる
    • 60度バンクでは、飛行機の構造に2 Gの負荷がかかる
    • 70度バンクでは、飛行機に約3 Gの負荷がかかる

雪、氷&霜

  • 翼面に少量発生しるだけで失速速度を上げてしまう
    • 翼の形状が変更され、スムーズな空気の流れが妨げられ、抗力が増加し、揚力が減少する

乱気流

  • 乱気流は飛行機を安定した状態よりもかなり高い対気速度で失速させる可能性がある
    • 垂直突風/ウィンドシアは、相対風速の急激な変化とAoAの増加を引き起こす可能性がある

パワーオフストールの発生が考えられる状況

  • 通常ならびに緊急アプロ―チによる条件と構成
  • ベースからファイナルへ旋回中のクロスコントロール
  • ピッチとパワーの組み合わせを使用せずに高い降下率から回復しようとしている
    • ピッチングするだけで、航空機が急速に減速して失速し、降下率がさらに増加してしまう
  • トラフィックパターンのファイナルおよびその他の区間での不適切な対気速度制御
  • 滑空距離を伸ばそうとする

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マニューバ操作の開始

操作始め

操縦前チェックリスト完了

  • エリアの安全を確保
    • 高度を選択 - 1,500 ’AGLより手前で回復する必要がある
  • 着陸構成:着陸フラップ
    • 低速飛行の開始時と同様の手順で設定するが、アプローチスピードは維持すること
    • 機首方向を記録しておく
  • よくある間違い - 操作前に指定された着陸装置とフラップ構成を確立できない

前方方向への失速

  • 1. 最初に確立した高度を維持しつつ、ゆっくりと通常のアプローチ速度に移行する
  • 2. フラップを天界(着陸フラップの設定)
  • 3. 視覚的に - 方向を維持し、ピッチ姿勢を支援するために機首から離れた位置で参照点を見つけておく
  • 4. 機首を通常のアプローチ姿勢へスムーズに下げ、その後はアプローチ速度を維持する
  • 5. 安定したら、エンジン出力をアイドル状態に絞り、機首をスムーズに上げていき、失速を誘発する姿勢に保つ必要がある
    • 着陸時のフレアをシミュレートした操作
    • 失速が発生するまで、ラダーによる方向制御、エルロンによる水平、エレベーターによるピッチ姿勢を維持する
  • よくある間違い - 直進失速時の不適切なピッチ、ヘディング、ヨー、バンクコントロール
    • 視覚的な参照点と計器類が併用される
  • よくある間違い - フライトコントロールの大まかな、または調整されていない使用
    • スローフライトの場合と同様に、スムーズな動きで飛行機を操作すること

旋回中の失速

  • 旋回中の失速では、指定されたバンク角が維持されることを除いて、前方方向への失速と同じ手順が適用される
  • エンジン出力が設定され、下降が確立されたら、目的のバンク角にロールする
    • エルロンの圧力は、バンクを一定に保つために継続的に調整する必要がある
    • オーバーバンキング傾向のため、遅い場合、反対側のエルロンが必要になることがある
  • よくある間違い - 旋回中の失速時の不適切なピッチ、ヨー、バンクコントロール
    • 機体の速度が低下し、制御の効果が低下するため、制御圧力を増加させること

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失速への認識

失速に近づいていることへの警告

  • 失速警告ホーン
  • 制御の有効性の低下
  • バッファ
  • 失速

視覚

  • 飛行機の姿勢

聴覚

  • 失速警告ホーン
    • 騒音は、対気速度と航空機の周りの空気の流れの減少とともに減少する傾向がある

感触

  • 制御圧力は次第に効果が低くなる(はっきりしない感触)
    • 操縦動作と航空機の応答の遅れが大きくなる
  • 失速直前での不快で制御できないピッチングまたは振動
    • バッファは、機体/水平安定板の上を流れる乱気流によって引き起こされる
  • よくある間違い - 失速の最初の兆候を認識できない
  • よくある間違い - 失速を達成できない
    • 失速が発生したことを確認する

復航

  • 1. ピッチ姿勢と迎角はすぐに下げなければならない
    • ストールの基本的な原因は常に過剰なAoAであるため、原因を排除する必要がある
      • これは翼を効果的なAoAに下げる
        • 目的はAoAを減らすことだが、翼が揚力を取り戻すのに充分な範囲でのみ
      • AoAを減らし、ピッチ姿勢を希望の上昇姿勢(VY)に調整する
  • 二次失速の防止 - 水平飛行または上昇に急いで回復しようとしないこと

2. 最大許容エンジン出力を適用して対気速度を上げ、AoAを減らす必要がある

  • 回復を停止するのにエンジン出力は必須ではない。AOAを減らすことが回復の唯一の方法である
  • パワーオフストールにおいては、パワーは基本的に上昇姿勢を得るために使われる

よくある間違い - 不適切なトルク修正

  • エンジン出力が増加するにつれて、調整を維持するために右ラダーが必要になる

3. エルロンとラダーの協調使用で方向制御を維持し、速度VYで上昇すること

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エルロン&回復操作

  • ほとんどの飛行機は翼の根元から徐々に外側に失速するように設計されている(上記の失速特性を参照されたし)
    • 翼はこのように設計されており、エルロン制御が高いAOAで利用可能になり、飛行機に安定した失速特性を与える
    • 回復中、揚力は先端から回復が始まり、根に向かって進行していく
      • エルロンを使用して翼を水平にすることができる
  • 翼が完全に失速している場合(エルロンを含む)、エルロンを使用するとかえって失速状態が悪化する可能性がある
    • 例:右翼が落下し、翼を上げるために過剰なエルロンが適用された場合、右翼(エルロンが下)はより大きなAOAとより多くの(誘導)抗力を生成する
  • すでに失速している翼のAoAを増加させると、その翼の失速が悪化する
    • 一方の翼での抗力の増加と悪化した失速により、航空機が翼の方向にヨーイングし、スピンが発生する可能性がある

ラダー&回復操作

  • 過剰なエルロンが適用された場合、ラダー圧によってヨーがしっかり維持されていればスピンは発生しない
    • したがって、操作開始時と回復時にラダーを適切に使用することが重要である
  • ラダーの主な用途は、飛行機が揺れたり滑ったりする傾向を打ち消すことである
    • 多くの場合、片側の翼はパワーオンストールに落ちる
  • ラダーで方向制御を維持することは、スピンを回避するために不可欠である

回復操作中の一般的なエラー

  • よくある間違い - 回復操作中に過度な高度の損失または対気速度を得てしまう
    • 失速からの立ち上がりにおいて、上昇姿勢を確立して、失速からの回復に十分なだけ機首を下げる
    • 地表に近い高度における過度な対気速度と機首下げ姿勢は非常に危険である
  • よくある間違い - 失速の認識不良と回復の遅延
    • 回復を遅らせないこと、失速の最初の兆候で回復捜査を始める(トレーニング目的かつACSによって別の方法が要求されない限り)- 降下中において遅い対気速度かつ地面に近い場合、操作遅延は危険である
  • よくある間違い - 回復操作中の二次失速
    • 失速からの立ち上がりにおいて、急激に機首を持ち上げて再び上昇を始めないこと。すぐに二次失速が発生する可能性がある
    • 航空機の性能を監視するスムーズで制御された入力を使用して、航空機が上昇する準備ができていることを確認する
  • よくある間違い - フライトコントロールの大まかな、または調整されていない使用
    • スローフライトと同じように、スムーズな動きで機体を操作すること
    • スムーズかつ制御された回復操作が目標である。これは、二次失速を回避することにも役立つ

よくある間違い

  • 操作開始前に指定された着陸装置とフラップ構成を確立できない
  • 直進時および旋回時の不適切なピッチ、ヘディング、ヨー、バンクコントロール
  • 旋回失速時の不適切なピッチとバンクコントロール
  • 大まかな、または調整されていない制御手順
  • 失速における最初の兆候を認識できない
  • 失速を達成できない
  • 不適切なトルク修正
  • 失速の認識不良と回復の遅れ
  • 高度の損失または回復時の過度の対気速度
  • 回復中の二次失速

完成基準

訓練生は、パワーオフストールを生成する条件に慣れ、失速時に迅速かつ適切な行動を取る習慣を身につけます。

成功のポイント

本レッスンの各項目をレビューすること

臨界迎え角を超えると飛行機が失速する。失速は、任意の対気速度、任意の姿勢、または任意のパワー設定で発生する可能性があります。

レビュー

  1. パワーオフストールの空気力学について
  2. 着陸装置とフラップの構成、重量、重心、負荷係数、速度を失速させるためのバンク角など、さまざまな要素の関係について
  3. 意図しないパワーオフストールが発生する可能性がある飛行状況について
  4. 操作開始のテクニックとその際の最低必要高度について
  5. 降下飛行(直進または旋回)でのパワーオフストールのパフォーマンスについて
  6. 調整された飛行制御について
  7. パワーオフストールの最初の兆候の認識について
  8. 回復テクニックと回復完了までの限界最低高度について

参考資料

  • FAA-H-8083-3
  • POH/AFM