スピン

基礎知識

このレッスンではスピンに関連する要素の知識を紹介します。訓練生は、スピンと適切な回復テクニックを認識する方法を学びます。ほとんどの人はスピンを恐れています。 しかし、それらを理解することはそれらを回避し、恐怖の一部を取り除くのに役立ちます。スピンとは、航空機がコルクスクリューのような下向きのパスをたどる「オートローテーション」と呼ばれる状態へ悪化した失速です。スピンと回復の適切な手順を理解しないと、操縦士は絶望的な状況に置かれる可能性があります。スピンを理解することは、自信を高め、スピンに伴う不安を軽減するのに役立ちます。

スピン＆懸念

• スピンへの恐怖は人々の心に深く根付いており、多くの操縦士はスピンを嫌っている
  • 原因と予防/回復の適切な手順を学ぶことで、不安を和らげることができる
    • スピンへの認識を深めることは同時にその操作への自信を高める
• スピンは回復可能である！

空力

スピンに必要な条件

• 最初に両方の翼を失速させる必要がある。その後、一方の翼が他方よりも失速の度合いが軽くなる
• 機体は失速している必要がある
• 機体は調整のとれていない操作によって飛行している必要がある

基本

• オートローテーションは機体の両翼における迎え角がずれることから生じる
  • 下側の翼のAoA（迎角）は増加、臨界迎角を超える - 揚力は減少し、抗力は増加する
  • 上側の翼のAoA（迎角）は減少、揚力は増加し、抗力は減少する
    • 上側の方が失速が少ない

詳細

• 多くの場合、片翼が失速開始時に落下し、機首は下側の翼へヨーイングする
  • この失速中において、ラダーが特に重要な場面である - スピンを回避するための方向制御の維持
  • 飛行機がヨーイングを続けてしまっている場合、一方の翼はヨーイングの方向へ落下する（その際もう一方の翼は上昇する）
• 下側の翼
  • ラダーを使用してヨーイングを修正しない限り、機体は下側の翼に向かって滑り始める
    • これにより、機体は相対風に向かって（下側の翼に向かって）飛ぼうと、ヨーイングが増加していく
    • そのため飛行機も下側の翼に向かって引き続きロール（回転）してしまう
  • 下側の翼は、相対風による上向きな力の働きにより、AoAがますます大きくなっていく
    • その際の迎角は、臨界迎角をはるかに超えてしまうため、揚力が極端に失われ、抗力が増加する
• 上側の翼
  • 相対風が小さい迎角で当たるため、上側の翼のAoAは小さくなる
  • 上側の翼における失速は少なくなり、引き続きわずかな揚力が発生するため、機体はロールしてしまう
    • これがヨーイングおよびピッチングモーションを生成してしまう

スピンに関する様々な要素との関係

構成

• フラップ - 通常、翼の揚力を高め、失速速度は低速に遅くなる

重量

• 重量が増えると、追加重量を支える揚力を得るために高いAoAが必要になるため、失速速度は速くなる
  • より高速の対気速度でクリティカルAoAを超えてしまう

重心（CG）

• わずかな重量またはバランスの変化により、スピン特性が変わる可能性がある
  • 変化によって、CG内での操作が可能になる場合があるが、回復特性にも影響を与える可能性がある
• CGが後方に移動する - 飛行機はより低いAoAで飛行する（エレベータによる背圧と抗力を低減される）
  • これにより失速速度が遅くなる – 対気速度が低速時に臨界迎角を超える
    • 安定性が低下する
    • 飛行機がピッチダウンする傾向を失うため、極めて後方なCG位置はスピンからの回復を困難にする
  • エレベータからCGまでのアームが短いほど、エレベータによって生成する力が小さくなり、回復が困難になる
  • 極めて後方なCG位置はフラットスピンを引き起こし、回復が不可能になる場合がある
• 前方重心 - 飛行機はより高いAoAで飛行し、より高い対気速度で失速する（揚力と抗力が増加する）
  • 機首はピッチダウン傾向にあるので、回復はより簡単になる
  • また、CGからエレベーターまでのアームが長いため、より多くの力が発生し、失速からの回復が容易になる

調整された操縦

• 調整されていない操縦による飛行がスピンをもたらす
  • 失速 + ヨーイング = スピン

スピンが起こりうる状況

• 失速 + ヨーイング = スピン
• 主な原因は、調整されていない操作による旋回中に失速させてしまうことである
• スピンは調整されていない操作、または臨界迎角におけるエルロン偏向によって発生する可能性がある
• 飛行のクリティカルな段階には、離陸/出発、進入う/着陸、およびエンジンの故障が含まれる
• よくある間違い - 意図しないスピンの差し迫った兆候を認識できない

耐空カテゴリー＆タイプ証明

• スピンが許可されていない航空機を意図的にスピンさせないこと
• スピンが承認されているかどうかを確認するには：
  • 型式証明書とデータシート
  • AFM / POH –制限セクション
  • 「承認されたスピンを含むアクロバティックな操作は禁止されています」と記載された飛行機のプラカード
• また以下について確認すること：
  • 重量とバランスの制限
  • 推奨される操作開始および回復手順
• 飛行機が認定されていない場合は、スピンを試みないこと
  • 時々人々は自分の操縦を正当化しようとする
    • 耐空性基準の専門性
    • 飛行機は認証中にスピンテストされた
  • 通常のカテゴリーの飛行機では、一回以上または3秒以上回転を続けず、一回転のスピンで回復することだけが求められる
    • 360度一回転では安定したスピンが得られないため、航空機の長時間のスピンは困難または不可能になる可能性がある
• 14 CFR Part 23
  • 通常カテゴリーの飛行機に対しては、真のスピン状態での制御性を調査するための要件はない
  • 一回転のマージンは、遅延した失速（スピンではない）回復における制御性のチェックである
    • したがって、スピンに関するプラカードが貼られている飛行機では、完全に発達したスピンからの回復が可能であるという保証はまったくない
• よくある間違い - スピンが許可されていない飛行機をスピンさせようとする危険

スピンの手順

出発前

• 飛行機の重量、CG、操縦性に影響を与える可能性のある余計な/固縛されていない身の回りの品の確保について特に重点を置く

操作前

• チェックリスト完了
• エリアをクリア - 自身の高度に対して上下エリアの安全をよく確認すること
• 高度 - 3,500 ’AGLを超えるため、1,500’ AGL以上でリカバリを完了できる
  • 3秒間の回転で約500'が失われる
• よくある間違い - スピン操作開始前に適切な構成を確立できない

操作

開始段階

• 操縦士はスピンに必要な要素を（偶然または意図的に）用意する
• パワーオフストールと同様
  • 機首を失速に至るようピッチ上げの姿勢を取るのと同時に、エンジン出力をアイドル状態になるまで絞る
  • 失速が近づいたら、エレベータの背圧をかけながら、所望のスピンの方向にフルラダーを（限界まで）スムーズに入れる
• エルロンを中立（水平）に保つ
• スピン操作開始時にアイドル状態になるまでエンジン出力を絞る
• よくある間違い - スピンのエントリーが達成されたときにスロットルを閉じることができない
• よくある間違い - スピンエントリ中にフルストールを達成および維持できない
• よくある間違い - スピンエントリー、ローテーション、またはリカバリー中のフライトコントロールの不適切な使用

初期フェーズ

• 飛行機が失速してロールが始まってから、完全なスピンに発達するまで
  • 初期スピンは、スピントレーニング/回復テクニックの序盤において最も頻繁に使用される
  • ほとんどの航空機で最大2回転かかることがある
  • 空力と慣性力のバランスがとれていない
  • 指示された対気速度は失速速度に近い/下回る必要があり、旋回指示計はスピンの方向を示す
• 初期回復
  • 360度の回転が完了する前に、回転の反対側にフルラダーを入れる

発生フェーズ

• ほぼ垂直な飛行経路にある際、飛行機の角回転速度、対気速度、および垂直速度が安定したときに発生する
• 空力と慣性力のバランスが取れており、スピンの釣合が取れている

回復フェーズ

• 翼のAoAが臨界迎角を下回り、オートローテーションが遅くなると発生する
  • 機首が急になり、回転が止まる – 1/4だけ回ってから数回転続く
• ステップ1 - パワーアイドル（Power）
  • エンジン出力によりスピン特性が悪化し、結果としてスピンがフラットになり、回転が増加してしまう
• ステップ2 – エルロンニュートラル（Aileron）
  • エルロンは回復に悪影響を与える可能性がある
    • 回転方向に対して入れられたエルロンをより回転を速め、回復を遅らせる可能性がある
    • 一方でスピンの反対側に入れられた場合は、下げられた方のエルロンがより深い失速を強いる原因となる場合がある
• ステップ3 – 回転方向とは反対のラダーを入れる（Rudder）
  • （完全に止まるまで）フルラダーを回転とは逆方向へ入れる
• ステップ4 - エレベータフォワード（Elevator）
  • 失速を打開するには、エレベーターへポジティブかつ素早く前方への入力を適用する
  • フルラダー適用直後、その位置でしっかりホールドすること
    • これにより、AOAが減少し失速から脱することができる（つまりスピンの回転が止まる）
• ステップ5 – ラダーニュートラル
  • ニュートラルでない場合、増加した対気速度はヨーイングまたは横滑り効果を引き起こす
  • 失速から脱しておらず、かつフルラダーが反対方向に保持されている場合、スピンは今度は新しい方向に対してすばやく再開されてしまう
• ステップ6 – エレベーターの背圧
  • 壊れたら、機首を上げて飛行を水平にする - 二次失速と負荷制限の超過に注意すること
• よくある間違い - 回復中に速度が速すぎるか、さらにストールが加速してしまう
  • スピンが停止してストールを脱したら、スムーズに機首を上げて水平飛行を維持すること
    • 失速が加速したり、二次失速させたりするような攻撃的な操作を避けること
    • スピンが停止し、失速が止まったら、機首をスムーズに上げて水平飛行を維持するか、上昇を確立する。高度を下げて対気速度を上げているときに機首を低くしないこと
• よくある間違い - スピンエントリー、ローテーション、またはリカバリー中のフライトコントロールの不適切な使用
• よくある間違い - 高度の損失を最小限に抑えて回復できない
• 燃料タンクに作用する遠心力により、エンジンが動力を停止する場合がある。そのため、エンジン出力が利用できないことを常に想定しておく
  • エンジン出力を失った場合、最高の滑空速度を得られるピッチを維持し、最も近い適切な着陸エリアに対して緊急着陸する

安定したスピンの維持

• 翼を失速させておくために、エレベータはフルで背圧を維持
• 回転の方向に対してフルラダーを維持し、ヨーイングを続ける
• ニュートラルエルロンを維持する
• 高速スパイラル
  • 機首が低い姿勢、翼が失速していない、対気速度が急激に増加している、降下率が高い
  • スピンは、ノーズダウンの姿勢、連続回転、バフェットの可能性、一定の低速対気速度、失速した翼、安定した降下率…これら要素を持つ
• よくある間違い - 高速スパイラルとスピンを区別できない
• よくある間違い - スピンエントリー、ローテーション、またはリカバリー中のフライトコントロールの不適切な使用

オリエンテーションの維持

• 外側の参照点を選択し、旋回釣合計を使用する
• ジャイロスコープの計器がひっくりかえってしまい、読み取る際に誤解を招く可能性がある（機首方位計、姿勢指示器）
  • 旋回釣合計は、スピンの方向に関して最良の参照を提供できる
• よくある間違い - スピン中の見当識障害

潜在的なスピンの認識

• 失速（およびスピン）回復の継続的な練習
  • スピンは失速中のヨーイングに依存する

よくある間違い

• スピンエントリの前に適切な構成を確立できない
• スピンエントリー中に完全な失速の達成および維持ができない
• スピンエントリが達成されたときにスロットルをアイドルにすることができない
• 差し迫った意図しないスピンの兆候を認識できない
• スピンエントリー、ローテーション、またはリカバリー中のフライトコントロールの不適切な使用
• スピン中、失見当識に陥ってしまう
• 高速スパイラルとスピンとを区別できない
• 回復中の過度の速度または加速操縦失速
• 高度の損失を最小限に抑えた回復に失敗
• スピンが許可されていない飛行機をスピンさせようとする危険

完成基準

訓練生は、スピンの発生と維持に関わる要因を理解し、スピン状態から回復することができます。

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

特に地面に近い場合、スピンは危険です。スピンが発生する理由とそれを防ぐ方法を理解することは非常に重要です。失速中に調整が維持されている限り、スピンは発生しません。スピンを開始すると、アイドル状態へのパワーを下げ、ニュートラルエルロンを維持し、正反対のラダーを前方のエレベータ圧力とともに適用してスピンを解除することにより、回復が行われます。

レビュー

1. スピン訓練に関連する不安要因について
2. スピンの空気力学について
3. 航空機は、耐空性カテゴリーと型式認定に基づいて、スピン操作が承認されている
4. 構成、重量、重心、スピンへの制御協調などのさまざまな要素の関係について
5. 意図しないスピンが発生する可能性のある飛行状況について
6. 差し迫った意図しないスピンを認識して回復する方法について
7. 意図的なスピンのエントリー手順と最小エントリー高度について
8. 安定した回転を維持するための制御手順について
9. スピン中の向きについて
10. 意図的なスピンの回復手順と最小回復高度について

参考資料

• 14 CFR PART 23
• TYPE CERTIFICATE DATA SHEET
• AC 61-67
• FAA-H-8083-3
• POH/AFM