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飛行機の“ローリング”、“ピッチング”、“ヨーイング”

グラウンドスクール

フライトシムで遊ぶ上では知らなくても問題ないものの、知っていた方が何かと便利な知識を解説する講座。

今回は飛行機の運動を説明するため使用される、3つの軸について解説していきます。

Table of Contents

飛行機の軸と回転運動

飛行機の動きを説明するため、機体の重心位置を貫いて直角で交わる3本の軸を想定しますが、これらの軸は一般的に「3軸」と呼ばれます。

この軸は

  • X軸:飛行機の前後を貫く軸
  • Y軸:飛行機の左右を貫く軸
  • Z軸:飛行機の上下を貫く軸

と定義され、回転角度は右回転を正方向として、+(右回転)または-(左回転)で回転角度や方向を示しますが…

上の図のように

  • X軸:ローリング
  • Y軸:ピッチング
  • Z軸:ヨーイング

と呼ばれることの方が圧倒的に多いんじゃないですかね?

クルマやバイクが好きな人なら、少なくとも一度は聞いたことがあるフレーズだと思います。

ローリング

ローリングは機体の前後方向を貫く軸を中心とした、左右の回転運動です。

回転方向は機体を後ろから見たときに↓

時計回り(CW)の方向を+、反時計回り(CCW)を-として表します。

ロール運動は、左右の翼の揚力差によって制御され、具体的には、意図的に左翼と右翼に発生する揚力をアンバランスな状態にすることで、機体の中心線を通るロール軸を中心とした回転運動を発生させています。

ピッチング

ピッチングは、機体の左右を貫く軸を中心とした、前後方向の回転運動です。

機体を左側から見たときにCWとなる方向、つまり機首が上がる動きを+、機種が下がる動きを-として表します。

ピッチ運動は水平尾翼に発生する揚力によって制御されます。

ちなみに、飛行機の水平尾翼は、よほど特殊な設計の飛行機を除いて、常に下向きの揚力を発生させ、+方向の力が働いているのが一般的。

ヨーイング

ヨーイングは、機体を上下に貫く軸を中心とした、左右方向の回転運動です。

機体を上から見下ろした時に、CW方向を+、CCW方向を-として表します。

一般的には、垂直尾翼の後端に取り付けられた、ラダーを動かすことで制御されますが、垂直尾翼の無い“全翼機”の場合は、左右で独立して作動するスポイラーを使用して、空気抵抗でヨーイングするそうです。

全翼機の代表例 “B-2 爆撃機”(Wikipediaより引用)

また、エンジンを2発以上搭載した飛行機の場合は、左右のエンジン出力をアンバランスにすることで、ヨーイングを制御することが出来ますが…。

逆にいえば、片側のエンジンが飛行中に停止してしまったら、強制的にヨーイングが発生するということでもあります。

まとめ

飛行機は

  • ローリング(左右に傾く動き)
  • ピッチング(上下に傾く動き)
  • ヨーイング(左右に振り向く動き)

の3つの回転運動を組み合わせることで、空中を3次元的に移動することが出来ます。

この3つの回転運動は一般的に3軸と呼ばれ、飛行機の運動だけでなく、乗り物全般の運動を解説する時にも用いられます。

ちなみに、各回転軸は

  • ローリング:X軸
  • ピッチング:Y軸
  • ヨーイング:Z軸

とも呼ばれ、それぞれの回転軸の運動量は

  • X軸:機体を後方から見たとき
  • Y軸:機体を左から見たとき
  • X軸:機体を上から見たとき

に時計回り(CW)の運動量を+、反時計回り(CCW)の運動量を-で表します。

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