ピッチングモーメントとは

空気中を移動する航空機は、翼上を移動する空気によって揚力、または重量に打ち勝つ上向きの力を発生させます。 航空機が移動する1つの方法は、機首または飛行機の前部が上下に移動することです。これはしばしばピッチと呼ばれます。 ピッチングモーメントは、迎角として知られている、翼を横切るさまざまな角度の空気に対する上下の動きの測定値です。

ほとんどの固定翼航空機は、飛行機の本体である胴体に沿って約半分の位置に2つまたは4つの翼を持っています。 翼には、翼を上下に動かす可動補助翼があります。これは、航空機を回転させることとして知られています。 機体の尾部または後部に移動可能なエレベータパネルを備えた水平尾翼があり、ピッチの上下を制御します。 水平尾翼は、尾部の両側の平らなまたは水平な位置にある小さな翼のように見えることがよくあります。

可動ラダーパネル付きの垂直スタビライザーは、水平スタビライザーから垂直に上に配置され、ノーズを前後に移動します。これはヨー制御です。 すべての可動面は、パイロットコントロールホイールまたはスティックと、パイロットの足で制御されるラダーペダルに接続されています。 パイロットは、コントロールを使用して、バンクまたはロール、左右の方向転換、ノーズの前後へのヨーまたは移動を行うことができます。

航空機がエレベータの動き、エンジンの動力、または天候の乱気流によって上下に移動すると、翼と水平尾翼の両方を流れる空気の迎え角が変化します。 水平尾翼は逆さまの翼として設計されており、上向きのピッチングモーメントを発生させて機首を押し下げます。 航空機の他の部分は、異なる表面を移動する空気の影響である空力により、機首を上に押し上げようとしています。

水平安定板によって生成される力は、しばしばトルクと呼ばれます。これは、力の測定値に回転点からの距離を掛けたものです。 航空機の回転点は、通常、重心です。これは、飛行機を持ち上げて完全にバランスを取ることができる想像上の点です。 乗客の体重、手荷物、燃料によって重心またはCGが変化し、パイロットが計算を行って、航空機がCGの許容範囲内で飛行していることを判断します。

水平尾翼によって生じるピッチングモーメントは、主翼よりもはるかに小さい翼から発生します。 これは、トルク計算のために可能です。 所望の力の場合、翼は重心からさらに離れているため、小さくすることができます。 この理由から、ほとんどすべての航空機は遠端に水平尾翼と垂直尾翼を備えた長い尾部を持っています。

迎え角が大きくなりすぎると、翼の上下に空気がスムーズに流れなくなります。 乱流が発生し、空気は翼に沿って流れなくなり、翼は揚力を生み出しません。 これは空力失速と呼ばれ、飛行機は水平飛行を維持できなくなります。 CGの範囲はメーカーによって慎重に設計およびテストされているため、失速が発生すると航空機の機首が落ちます。 これにより、飛行機の速度が上がり、翼と尾部の気流が回復します。これは、航空機の設計されたピッチングモーメントが原因です。

パイロットがフライト前に誤って後方に過度に重量を加えた場合、航空機は失速から回復しない可能性があります。 水平安定板は、過剰な重量に打ち勝ち、機首を下げるのに十分な推力を発揮できません。 これは、後部または後部のCG状態として知られており、パイロットによって修正されなければ非常に危険です。

ピッチングモーメントは、地面効果と呼ばれる、地面の近くで発生する空力効果からも変化します。 地面効果は、翼の上と下での空気の動きの変化によって引き起こされ、揚力とピッチングモーメントに影響します。 これにより、着陸直前に機首がピッチダウンし、パイロットが理解できない場合に事故につながる可能性があります。