自家用座学資料 科目1-2

機体の性能と運用限界
公益財団法人日本学生航空連盟
2011年6月作成
最終改定 2022年 6月

1使用機体の限界事項
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対気速度限界計器標識、加速度計標識（装備している場合）
操縦席搭載重量（最大、最少）
機体総重量
許容重心位置範囲
運用様式限界
制限荷重倍数
最少装備品
曳航索安全装置（ウイーク・リンク）
タイヤ空気圧曳航用レリーズ
横風限界
標識
その他

2

運動包囲線図
制限運動荷重倍数

An

D
n1+n2

正の失速

Vsl

Va
n4‐負の失速

Vd

曲技A

実用U

ｎ1

7.0

5.3

ｎ2

7.0

4.0

ｎ3

‐5.0

‐1.5

ｎ4

‐5.0

‐2.65

飛行速度Ｖ

n3

Vaまでは大きな操作でも制限荷重倍数を超えない

3

限界事項
対気速度限界飛行規程第2章の限界事項
ASK21•超過禁止速度（VNE)•悪気流速度（VRA）•設計運動速度（VA)•設計航空機曳航速度（VT)•設計ウインチ曳航速度（VW)

対気速度限界280km/h(IAS)
200km/h(IAS)
180km/h(IAS)
180km/h(IAS)
150km/h(IAS)

高度が増加するに従い、空気密度が減少するために、真対気速度が指示対気速度よりも速くなる
高度3000mにおけるVNEは267km/h

4速度の種類・違い•指示対気速度（IAS)・・・・・速度計に現れる速度
位置誤差、器差や気温、空気密度などによる誤差を生じる。
• 位置誤差・・・ピトー管や静圧孔の取り付け位置による誤差。
• 器差・・・・・計器自体の精度に関わる誤差• 空気密度・・・高度、気温など空気密度の違いによる差。
密度が小さいと表示は小さくなる（参考）•較正対気速度（CAS)・・・・IASに器差などの修正をおこなったもの•真対気速度（TAS) ・・・・CASを気温と高度によって密度補正したもの
TASがフラッターに対しての安全性にかかわっている5

限界事項
重量
• 最大離陸重量• 自重 カタログ– AS社製造時– 20111年耐空検査後の自重

600kg
約360kg
370kg
389kg• 揚力発生部を除いた（主翼以外）最大重量

410kg– 胴体および尾翼重量装備品重量– 搭乗者、パラシュート の前席、後席最大重量– 積載物最大重量（翼根荷物室）

180kg
220kg
20kg

限界事項を確認してください
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•

有視界飛行状態であれば夜も飛べるのか？
雨中は飛べるのか？
子供2名（合計重量30㎏）とともに3人で飛べるのか？
重心位置が前方に外れていたら何が起こるのか？
同後方に外れていたら何が起こるのか？
飛行総重量が限界を超えていると何が起こるのか？
どのようなときに「制限荷重倍数」を超えるのか？
– 万が一超えたら何をしなければいけないか？

• 運動包囲線図で「負の荷重」がかかるのはとういう場合か？
• 滑走路30度右手から5m/sの風が吹いている。横風成分は？などなど

7性能：揚力と抗力、滑空比
2揚力(Lift) L = 1/2 ρ・S・V ・Cl
2抗力(Drug) D = 1/2 ρ・S・V ・Cd（ρ 空気の密度、S 翼面積、V 速度、Cl 揚力係数、Cd 抗力係数）
滑空比 = 揚抗比 = L/D = Cl/Cd• 滑空比は、揚力、抗力はともに空気密度、翼面積、速度の二乗に比例するので相殺されてClとCdの比で求められ、値は迎角によって変化する。
• 揚力と抗力が重力（G)と釣り合ったところで「等速滑空飛行」が行われ、迎角変化などでそのバランスを変えると上昇/下降や、減速/加速をする。

揚力 L

気流の方向

θXm

抗力D

θ

1m

重力W
8

静穏時の最良滑空比速度と沈下率を求める

1

Ａ基点（0、0）からポーラカーブへの接線を引く

0Ｃその速度での沈下速度-1-2

沈下速度

Ｂこのときの接点が最良滑空比速度-3（m/s）-4飛行速度（km/h）

20406080100120140160

1809 200向かい風の強さに応じた最良滑空比速度と沈下率を求める

向かい風のときには、ポーラカーブは見かけ上、座標軸に対して左に移動することになるＡ向かい風に応じた速度からポーラカーブへの接線を引く
例：向かい風10m/s＝36km/h

10向かい風成分-1
Ｃその速度での沈下速度

-2

沈下速
度

Ｂこのときの接点が最良滑空比速度-3（m/s）-4飛行速度（km/h）

20406080100120140160

18010 200下降気流の強さに応じた最良滑空比速度と沈下率を求める

下降気流中では、ポーラカーブは見かけ上、座標軸に対して下に移動することになる
Ａ下降気流に応じた沈下速度からポーラカーブへの接線を引く
例：下降気流 －1m/s

10-1下降気流成分Ｃその速度での沈下速度-2沈下速度Ｂこのときの接点が最良滑空比速度-3（m/s）-4

飛行速度（km/h）

20406080100120140160180

11 200大気の状態の影響

LD

度速
対地速度
率沈下率
下沈

上昇帯・沈下帯の影響
O

上昇・沈下の強さの分だけ曲線が上下に動く• 上昇帯の影響
曲線：上側に動く、見かけの滞空性能：良くなる• 沈下帯の影響

L

曲線：下側に動く、見かけの滞空性能：悪くなる

対地速度
D

度速
率沈下率
下沈

追い風・向かい風の影響
風速の分だけ曲線が左右に動くO• 追い風の影響
曲線：右側に動く、見かけの滑空性能：良くなる• 向かい風の影響
曲線：左側に動く、見かけの滑空性能：悪くなる12

マクレディー理論
ある状態での大気の平均上昇率を考慮して、最速クロスカントリーに最も有効な平均対気速度を導く理論
以下の仮定のもとに成り立っている
１、獲得した高度を使い切らないうちに次のサーマルに到達する
２、平均上昇率と平均沈下率は同様の強さである
サーマルがあるということは、インターサーマルでは平均上昇率（＝平均沈下率）の分だけ損していると考え、早く次のサーマルに向かうために沈下率に応じて増速するという理論
マクレディーリング
マクレディー理論に基づいて作られた、 沈下率に応じた最適速度標識のこと•

実績の平均上昇率をバリオメーター周囲のリングのゼロ位置にセット•

バリオ指針位置の指示速度が推奨速度13速度・重量と性能について性能が良いとは・・・
できるだけ少ない沈下で、できるだけ遠くまで飛べること
滑空比、沈下率速度に密接に関係する性能を調べるには・・・
飛行規程の第5章性能、ポーラーカーブ（性能曲線）
対気速度vs沈下率曲線:最良滑空速度、最少沈下速度などを求める
重量を大きくすると荷重を支える揚力は速度の二乗に比例
滑空比（揚抗比）は不変、翼面荷重が増し高速で性能を発揮する
重量増では機体に対して荷重倍数(n)が増すので最良滑空比速度、最小沈下率速度、失速速度は荷重倍数の「平方根」に比例して増す

全備重量460kg

480kg

560kg

580kg

600kg

失速速度6566717374

最小沈下速度6566727374

最良滑空比速度858794959714

重量の性能への影響
機体の重量が変化すると、
θ 三角形のサイズが変る。
 曲線は接線に対して平行移動する。
 最良滑空比は変化しない。

 重量が軽くなるとき• 沈下率が小さくなるθ• 最良滑空速度が遅くなる⇒ クライム時に適する
 重量が重くなるときO• 沈下率が大きくなる• 最良滑空速度が速くなる⇒クルージング時に適する
15

旋回時の性能
旋回中の荷重倍数 n = 1 / cos Θ （Θ バンク角度）（旋回中の）失速速度は荷重倍数の「平方根」に比例する。
バンク角度

０°

15°

30°

45°

60°

荷重倍数

1.00

1.04

1.15

1.41

2.00

失速速度倍数

1.00

1.02

1.07

1.19

1.41

失速速度（例）

70km/h

71km/h

75km/h

83km/h

99km/h2旋回半径 ｒ = V / G tan Θ（V 速度 (m/s) 、G Gravity (9.8) 、Θ バンク角度）

バンク角度15°

25°

30°

45°

60°

旋回半径＠90km/h

238m

137m

110m

64m

37m

L=G/cosΘ

ΘG
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失速
翼の迎え角を増加させることを考える。
 初めのうちは迎え角：増 ⇒ 揚力：増、抗力：増係数

 ある角度に達すると迎え角：増 ⇒ 揚力：減、抗力：急増
重力を支えれなくなり、落下する。
 このときの迎え角を失速角または臨界迎え角という。

失速角αS

 失速角になり、落下する現象を失速という。
この時、翼ではどのようなことが発生しているのか？

17

失速速度について
飛行規程の４章には、• 単座（４７０kg）の場合
エアブレーキ閉：６６km/h エアブレーキ開：７５km/h• 複座（５８０kg）の場合
エアブレーキ閉：７５km/h エアブレーキ開：８５km/h
この速度になったら失速するのか？ ⇒ あくまで失速速度の標準値
失速速度が変化する要素• 機体重量の変化

失速はある速度で起こるものではない！
迎え角が失速角に達した時に起こる。

• 荷重の変化（バンクの変化）• 重心位置の変化• 翼の汚れ、雨粒の付着やダイブ等による翼表面状態の変化• 滑り18

翼端失速
失速は一度に翼全体に渡って生じるものではない。
最も条件の悪いところから発生して全体に広がる。
 内側の翼• 内側なので速度は遅い• 迎え角は大きい

高速 外側の翼低速• 外側なので速度は速い• 迎え角は小さい⇒内側の翼が先に失速し易い。（特に翼端）
翼端から始まる失速を翼端失速という。

翼端失速に入ると…
• エルロンが効かなくなる。
• スパイラルダイブ ・ スピンの恐れ。

外滑り状態や急な操作は、翼端失速をさらに発生し易くする。
19

翼端失速への対策
主な対策として以下の方法がある。

幾何学的ねじり下げ
迎え角を小さくしている。

空力的ねじり下げ
翼形を変えて迎え角を小さくする。

テーパを弱くする
翼端での吹き下ろしが小さくなり迎え角が小さくなる。

前進角をつける
翼根側に境界層が流れ、集積する。
この集積により、翼根の気流が先に剥離して失速する。（翼根失速）
20

スピン（錐揉み） 完全に失速した後、滑りながら螺旋状に落下する状態をスピン（錐揉み）という。
 スピンが長く続くと舵が効かなくなり回復が不可能となる。極めて危険な現象。
 旋回中、失速間際で大きな外滑り又は内側翼の迎角増を与えると発生する。

迎え角 ： 小揚力 ： 大
抗力 ： 小係数

迎え角 ： 大揚力 ： 小抗力 ： 大
抗力係数

右翼 左翼

失速角αS

失速している限り、各翼の揚力・抗力の差は保たれ自転は持続する。

21

スピンからの回復①トップラダー
旋回方向と逆のラダーを踏み込んで、旋回を止める②スティックフォワード
引いていた舵を緩めて、翼の失速を回復させる
過度な荷重をかけないよう、ゆっくり舵を中立に戻す

22

スパイラルダイブ（螺旋降下）
スピンと一見似ている現象として、スパイラルダイブというものがある。
1.

雲上飛行中に下方が雲に塞がれる前に急いで降りる場合

2.

その他緊急事態で速やかに着陸したい場合などの際に、用いる手法である。対地的な目標に向かって、高度を処理する。
翼端失速からの回復の遅れや急旋回のあて舵不足で生じる。

スピンとの相違点
 失速していない。
気流は剥離していないため、舵は効く状態。

 回復手順が異なる。
失速はしていないため、当然手順が異なる。
① バンクを戻す。
② 姿勢をゆっくりと通常に戻す。（荷重に注意）
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飛行規程 第4章に通常操作が規定されている 。
それは理解と順守されなければならない。
飛行規程第4章を読み合わせする。
いつもの気付きでのDiscussion １
離陸前・日常点検での問題点の有無は確認したか・飛行前点検はは外回りも含めて実施したか 特に水平尾翼の取り付け・各舵面の動き、・主輪/前輪/尾論の汚れ・レリーズの汚れと動き・風防の汚れ。は大丈夫か
・特に初発は スタティックポート ピト―管・バラストの確認とPICへの報告
・・離陸時の風はおおむね頭に入っているか。
・離陸直前の再確認 DIVE LOCKED Canopy Locked Belt Secured
・上空にいる他機の把握は済んでいるか。
・ほかの滑走路での出発機・進入機は把握しているか。
・索切れ時 その時の風・滑走路などで 直進すべき高度
索切れ操作時 旋回が可能な高度は・離陸前のCheck Listはやったか。 CHAOTIC またはABCCDDまたはそれぞれの手順で。
準備良し出発用意
・無線コミュニケーションは保たれているか。
・対地/対空警戒良し 風良し パイロット準備良し。
・Pist・Winch・Pilotとのコーディネーション そして出発・

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通常操作でのDiscussion（２）
離陸 上昇初期 中期 後期 離脱
・離陸初動でひっぱり感を継続して感じているか
・曳航の引っ張りを感じながら 緩やかにピッチを上げ、途中速度計に一度くらいは目を当てる
・安全高度を確認するか。
・風の状態から、滑走路長で索切れ時の直進あるいは旋回など高度の取り決めはしているか。
・離脱時、離脱操作がR/L-turnのCall-out
場周 進入 着陸・サーマリングを終了する高度は。
・進入する他機は目視・無線でおおむね把握できているかな。
・滑走路の路面も把握して、どこで止まろうかまできめていてもよい。
・自分で順番を決めて、着陸の滑走路だって。PISTの指示と自分の意思が一緒ならなおさら良い。
・チェックポイントの高度 風に合わせて。
・風を考慮した進入速度を決めているか。
・風に合わせた進入パス角のイメージは。
・横風進入はいかに。

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ASK21 飛行規程第三章 非常時操作に規定されているものの確認
・きりもみからの回復
・キャノピーの放出 非常脱出
・雨中での飛行
・WING DROP
・グラウンドループ

その他のDiscussion
・索切れ
・滑翔時のロストポシジション・動翼の連結不良
・Dive BrakeのUnlock での離陸・Canopy Unlock状態での飛行・飛行中の体調不良
・予定しない場外着陸 等など

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