九一式魚雷
3M-bV\omega &\cdots (Eq.\ 6)\end{array}}}
ここで、Eq. 6 の定数 57.3 は、1ラジアン = 57.2958° による。
Eq. 6 の bVω は、ダンピングモーメントであり、b は次式で定義される。
b = − ( δ C m g H / δ α H ) × ( ρ S l / 2 ) × l H {\displaystyle b=-(\delta C_{mgH}/\delta \alpha _{H})\times (\rho S{\mathit {l}}/2)\times {\mathit {l}}_{H}\,}
ここで、魚雷の角度モーメントは、次式の頭上げ挙動である。
ω l H / V = ( δ C m g H / δ α H ) × ( ρ S l / 2 ) × l H × V × ω {\displaystyle \omega {\mathit {l}}_{H}/V=(\delta C_{mgH}/\delta \alpha _{H})\times (\rho S{\mathit {l}}/2)\times {\mathit {l}}_{H}\times V\times \omega \,}
九一式航空魚雷は、初期の加速度制御機構を備えたロール安定制御システムで称賛を得た。九一式航空魚雷は、すでに脱落式の空中姿勢安定木製尾翼(框板)を備えていて安定した雷撃が実現できていた。しかし、魚雷の射出速度が 130 ノットから 180 ノットに引き上げられたので、転動(ローリング)問題が出現した。単なる安定板による減衰方式ではなく、ローリングを舵によって安定させる加速度制御システムが必要となったのである。
安定器(ロール安定制御システム)が導入される以前は、九一式航空魚雷は、当時の他の航空魚雷と同様に深刻な問題を抱えていた。高速で荒っぽく射出されると、魚雷は空中で2回転以上することがあった。大波の立つ荒れた海面に突入するとき、魚雷はさらに激しい衝撃を受け、スピン回転を受けることがあった。そうなると、魚雷は走行方向が逸れたり、浅海面では海底に突き刺さったり、水深 100 m 以上に沈下して水圧で壊れたり、水中から飛び上がったり、水面を飛び跳ねたりし、反対方向に走り出すものさえあった。確実な雷撃は、一部の精鋭搭乗員だけが静かな海で行うことができた。
連続回転している魚雷は制御を失う。ジャイロスコープや深度計が正常に動作していても、そのような激しい外乱を受けた状態の魚雷は、比較的緩やかな軌道修正動作を目的として作られた尾部の舵では走行方向を制御することができない。
0° の範囲を超えたロール状態のときには、この重量物の滑動弁はケース端部に密着したまま、したがってロール傾きを修正する操舵出力ポートをオン状態にしたまま、魚雷のロール角度が正立 ±10.0° の範囲に戻ってくるのを待っている。
正立 ±10.0° の範囲に戻ってきたときには、傾きは減少していき、ジャイロが操作するパイロット弁はそれまでとは逆方向に進むので、それに追随する円筒形重量物の滑動弁は逆方向に追随して働き、それまでの修正操舵出力ポートの回転とは逆回りの、もう一つの修正操作出力ポートを排他的にオンにする。これによって、魚雷のロール傾きが ±10.0° の範囲相当に戻ってきたときに「当て舵」(それまでとは逆回りの操舵)をして、ロール傾きを戻す回転角速度にブレーキをかける。
この当て舵操舵はジャイロがロール角度に比例してパイロット弁を再度反対方向に操作入力するまで続くので、結果的には魚雷のロール角度は、パイロット弁の操作入力と重量物の滑動弁の空気圧応答のわずかな時間遅れ(タイムラグ)を含んで、左右に微かなロール回転を残して揺れながら空中・水中を直進し、次第に正立位置に近づくように修正されていく。原理的に完全な傾き角度ゼロへの収束にはならず、わずかな揺れは残り、修正操舵の時間遅れ(タイムラグ)も残るが、航空魚雷の安定制御用として実用上支障なく、それ以上の理想追求の最適化は不要なことも確認された。