苦しまぎれの旋回理論 その4

前回突然出てきた新しい旋回理論のビロー失速説…。

いままで誰も唱えることがなかった新しい説にみなさん驚かれていることだと思います。

しかし…。

このビロー失速説がでたお陰で、いままで謎だったハンググライダーの挙動や飛行特性が、見事にすべて説明する事が出来るようになったので

す!

ということで、今回からはその解説をしていきます！


先ずは新説ビロー失速説でベーシックな旋回についての説明からしていきましょう！

まずパイロットが左旋回のために左に体重移動したとします。

このとき、ビローシフトの発生により右側のセールが張って揚力が増しますが、しかし、抗力も同時に増します。

つまり、ハンググライダーは旋回方向に対して反対方向の右にノーズを向けたがるのですが…。

更に…。

重心位置が体重移動により左に偏るため、結果的に空気力は重心を中心に作用(前々回参照)するため、これも右側にノーズを向けよ

うと働きます。

つまり…。

二つの力が合わさり、本来ならばハンググライダーは強烈に右にノーズを向けようとするはずですが…。

ここで効いてくるのが例のビロー失速なのです！



ハンググライダーがビローシフトや重心位置の移動のために旋回する方とは逆方向を向こうとすると…。

横滑りがその時発生するために、左側の翼にビロー失速が発生、抵抗が大きくなって、強烈にハンググライダーが右に向くのを抑え

てくれるのです！

ハンググライダーはこの両者の力が釣り合ったところで、わずかな時間ですがそのまま真っすぐに飛ぼうとしますが…。

右側の翼の揚力が強く、重心位置も左に偏っているために左にバンクがつき始めるわけです。



そして、バンクがついた結果、左側に横滑りに入るのですが、このときもともと左側の翼に発生していたビロー失速の範囲が新た

な横滑りのために更に大きくなるわけです

その結果…。

左側にノーズを向けるヨーの力が更に増強し、ハンググライダーはめでたく旋回に入れるのです！



この後、ハンググライダーはしばらくは最初のヨーの慣性力により旋回を続けますが、いずれその慣性力も衰えヨーの力が不足してきます…

が！

ヨーの力が不足した時点で、ハンググライダーはバンクがついている限り再び横滑りに入るわけであり…。

再度その横滑りで左側の翼にビロー失速が起こり、再びヨーの力が出てノーズを旋回方向に向けてくれる…。

つまり、これを繰り返してハンググライダーはきれいな旋回を続けてくれる…。

これが私が考えたビロー失速によるハンググライダーの旋回なのです！




リフトにはじかれた場合、反対側にハングが旋回してしまう理由。



「苦しまぎれの旋回理論 その1」で、ビローシフト説を否定するために用いたこの現象…。



これもビロー失速説を使うと簡単に説明できてしまいます！

リフトにより上げられた左側の翼を抑え込んでやろうと体重を乗せてもバンクは戻らず…。

結局は右にバンクがついているので右方向に横滑りを始めるわけですが…。

この横滑りにより、右翼にビロー失速が発生してしまうのです！



結果、左に体重移動をしているにもかかわらず、ビロー失速の起こった右翼の抵抗が大きくなってしまい、ハンググライダーは右側に旋回する

わけです！


これで従来からあったハンググライダーの旋回説、ビローシフト説を完全に斬ってしまいました！

続いて次回は後退角説も斬って、そして、ハンググライダーのいままで説明が困難だった現象も、全部説明してみせたいと思います！

苦しまぎれの旋回理論 その3

ひょんなことから雑誌社の協力を得た私は、ハンググライダーの旋回理論を解き明かす為にいくつかの実験をこころみました。

その中で、思いもよらない「事実」を発見したのですが、実はそれをきっかけに新しいハンググライダーの旋回理論を考えつくことになったの

で、今回はその経緯をご紹介いたします。

その思いもよらない事実とは、ハンググライダーが旋回しているとき、必ず旋回側の翼の付け根の後縁部分が失速していたことです！

これはカメラを機体上部に積み、100本ほどのタフト(毛糸)をつけて風の流れを調べたときに発見しました。

この現象は何度見ても同じ…。

下にその時にその現象を紹介した「FLYAIR」のページを載せますが、分かりにくいので図でも説明しておきます。

これはネット上に動画も掲載していましたが、古いので残念ながら現在は見ることができません。






このときの実験で、旋回しようと体重移動をすると、必ず体重移動したほうの翼の付け根後縁部分に失速が発生しているのを発見することが出

来たのです！

そして、その失速はハンググライダーが向きを変える速度にほぼ比例してその失速範囲が大きくなっていたのです！

この部分で失速が起こっていれば、そこで抵抗が大きくなる筈！これはハンググライダーの旋回の謎を解く重要なキーになるのでは！

でも、なぜこの部分に失速が…。

そんないままで知らなかった新しい事実を目の当たりにしながら、ひょっとしたらこれでハンググライダーの旋回理論が分かるかも知れないと

思い、私は興奮しそして懸命にその失速の理論を考えてみました。

そして…。

次のような理論に行きついたのです！



先ず割り箸の袋のような長方形の紙があるとします。

そして、その真ん中に折り目をいれて飛行機の翼の上反角に見立てます。

これを正面から見た場合は下の図になるのですが…。



ちょっとこれを横に少しだけひねってみてください。

で、あなたの目線方向から風が吹いていると想像してみてください。



手前になる翼では風が翼を斜めに流れ下るため、揚力が発生することがお分かりいただけますか？

逆に遠いほうの翼では風が流れ上るため、下方向の揚力が発生します。

これが飛行機が常に水平を維持できる「上反角効果」の理論で、飛行機は水平がとれず横滑りに入っても、それにより偏向した風が入る為に翼

の揚力に変化が生じて元の水平に戻るのです！

しかし…。

もし飛行機が失速ギリギリで高い仰角で飛んでいたとすると…。

上図の揚力が強くなっていた手前側の翼が先に失速してしまうのがお分かりいただけますでしょうか？

これが世にいう「スピン」現象で、飛行機はこのスピンに入ると失速したほうの翼に大きな「抗力」が発生してそのままスピンを続けることと

なります。


で、ハンググライダーの旋回理論とそのスピンがどういう関係があるの？と、思われるかもしれませんが…。

ハンググライダーの翼をよく見て下さい。

下の図で示した赤線の部分が上反角になっていませんか？



ハンググライダーはもともと翼の中央がほとんど失速角に近い角度で飛行しています。



何かちょっとした要因ですぐに失速が始まってもおかしくないわけであり…。

ハンググライダーには「ビロー」があるために、その部分だけが飛行機の上反角と同じ効果をだし、斜め方向の風、つまり、横滑りにに入ると

翼のどこよりも早く後縁部分に「失速」が起こってしまうのです！


こらが私が考えた旋回時の謎の失速の理由です！

ハンググライダーは旋回時、横滑りに入ると翼の根本の後縁部分が失速に入り、飛行機でいう「スピン」の状態になるのですが、失速が起こる

範囲がごく小さい上に翼の根本で発生するため、結果的にハンググライダーに適度なヨー(横方向の動きのこと)の力を発生して上手く旋回に入

ることができる…。

つまり…。






このように極めてシンプルな原理で旋回している…。

ちょっと後退角の風見鶏効果と似ていますが、軽度なスピンが伴うのでより強力にノーズの向きを変えようとします。


これが私が考えたビローがあることによる翼の部分失速による旋回説…。以後ちょっと長いのでビロー失速説といいます。

突然出てきた奇想天外なハンググライダーの新旋回説…。

皆さんはきっと驚かれていると思います。

しかし…。

この新しいビロー失速説を使うと、前回、前々回で述べたビローシフト説、後退角説で説明しきれなかったことが見事に説明出来るのです！

そればかりじゃありません。

いままで説明できなかったハンググライダーの不思議な特性や現象が、今のところすべてきれいに説明ができるようになったのです!!

それらについてはまた次回！

苦しまぎれの旋回理論 その2

ハンググライダーはなぜ旋回出来るのか？

舵も何もついていないハンググライダーが空を思うがままに飛べるその理由を知ることは、一見とても簡単そうに思えるのですが、実はハン

ググライダーは舵がないからこそその旋回の理論の説明は難しく、いままで誰も満足にそれが出来た人はいませんでした。

これは具体的にどういったことから説明出来ないのか？について、前回では過去に言われていたフラッター説、ビローシフト説の矛盾点につい

てご説明しました。

そして今回…。

もう一つ唱えられているハンググライダーの旋回理論の「後退角説」をご説明しますが、実はこの説でさえも矛盾点があるのです…。



「後退角」とは翼が後ろに後退した翼のこと…。

翼が後ろに後退していると、「風見鶏効果」が生まれます。



上の図を見ていただければ分かりますが、後退角を持つ翼に偏った方向から風が入ると、その左右の翼に当たる空気力の差により、翼は風が来

る方向に向きを変えようとします。

風がくる方向に常に向きたがるので、これを風見鶏効果と呼んでいるのです。

ハンググライダーにはもちろん後退角がありますが、体重移動により傾いた機体は、その傾いた方向に横滑りをするため、風見鶏効果でそちら

に向きを変える…。

つまり旋回出来る！

これがハンググライダーの旋回を説明する後退角説なのです!

この説、一見理にかなっているようなのですが…。

実はどうしても腑に落ちない点がいくつかあるのです‥。


まず一番目‥。

風見鶏効果は空気の力で現れるわけですから、空気力が強くなるほど、つまり、速度が速くなるほど横滑りした方にその向きを変えたがるはずです！

しかし‥。

実際のハングの動きを観察してみると、これの反対！！　つまり、速度が速いほど向きを変えるのに時間がかかり、低速の旋回の方がなぜか強くノーズの向きを変える力が出ているのです‥。

これは、初心者が初級機で速度不足のままランディング前の高度処理をしているのを見ればよく分かるのですが、ハングは旋回時ほんの少し横滑りしたかな？と、思った次の瞬間、クルッと向きを変えてしまいます！

この旋回を見ると、どうしても後退角説による旋回の説明に疑問がわいてしまうんです‥。

二番目‥。

一昔前、ウイングレットというものが流行りました！

翼端についているアレ！ですが、最近ではカーブドチップが主流なので見かけなくなりましたね。

このウイングレット。装着して飛んでみると不思議なことが起こるんです‥。



風見鶏効果でハングが旋回しているのであれば、重心位置よりはるか後ろに垂直尾翼のようなウイングレットがあれば、より風見鶏効果が強く表れて旋回がスムーズになるはずなのですが‥。

実際には反対なのです！

ウイングレットを装着すると、旋回が若干ですが遅れてしまうんです‥。

この傾向はどのハンググライダーにウイングレットを装着しても結果は同じ‥。

感じとしてはせっかくハングが向きを変えたがっているのに、それをウイングレットが束縛しているような感覚なんです‥。

トドメに三番目‥。

過去多くの方がハンググライダーの旋回理論を解き明かすために、模型を作ってその重心位置を横にずらして飛ばしてみました。

この模型はもちろんちゃんと飛ぶようにねじり下げもついていますが、ビローはありません。

で、この模型を飛ばしてみると‥。



重心をずらした方と反対側にノーズを向けて、そして、横滑りに入ってしまうのです！

ちょっとあのスムーズなハングの旋回とはイメージがつながりません‥。

この理由は分かっています！

支えのない物体に外力が加わると、その物体は重心位置を中心に回転運動をしようとします。

重心がずらされたハングの模型は、重心を中心に考えれば上の図の場合、右側の方が空気力が大きくなります。

つまり、右の方が抵抗が大きくなるのです！

その結果、ハングの模型は右に向いてしまうのです‥。



過去、ハンググライダーの旋回に疑問を持ち、そしてその理由を解き明かそうとした方たちは、この辺で何がなんだかわからなくなりサジを投げてしまっていたんです。

私もやはり同じようにここから先に進めずにいたのですが‥。

１０年ほど前のことです。昔「FLYAIR」という雑誌があったのですが、この編集長をしているNヶ谷さんに一連のこの話をしたところ‥。

「面白い！どうです！！ハングの旋回の理論を調べるための企画を雑誌で立ててみませんか？　スタッフと機材はこちらで提供します！」

とういうことになって、本格的にこの問題について取り組めるチャンスをいただいたことがあったんです。



その結果、実は摩訶不思議な現象を発見し、私はその現象をヒントに今までにない全く新しいハンググライダーの旋回理論を思いついたのです！

それについては次回！