超~眠いです。昨日の睡眠時間は1.5時間です。
最終ダッシュが午前2時を回っていました。
その後、あれこれモンモンと考えている内に寝るタイミングを外してしまったのです。

何をモンモンと考えていたかというと、タイトルのとおり。
オートジャイロはマイナスピッチなのに何で浮力が発生するのか?
これに尽きます。

諸説色々とあるようですが定説的には大体こんな感じです。

イメージ 1

ポイントはローターは回転軸に対してマイナスピッチである。ここ重要です。
オートジャイロの軸は傾いていますが、あれはあくまでも地上から滑走離陸をする時に、ローター回転に必要な向い角を付けているだけで手投げ発進するのではあればあまり意味がありません。

ということで軸傾きや地面水平に対してのピッチはどうでも良いわけで、ここでは軸に対するローターピッチによるてこの原理での回転モーメントが重要なのです。
よってこの図ではローターは左に進むベクトルが生まれます。

ローターが前進するのと相対する気流、翼型により緑色の揚力ベクトルが生まれるわけです。
一般的な翼型からなるベルヌーイの揚力説は大体こんな感じです。

確かにローターは相当高速に回転しますから、たとえ小さな揚力でもかなりの合力となるのは分からんでもないです。
しかし、これは全体的な揚力の極一部に過ぎないのではと思うのです。

何故ならば私が実験しているローターなんか翼型らしき効果は到底望めないほどの殆ど板状態なためです。
でもしっかり機体を浮かせるほどの揚力を生み出しています。

グライダーをやっているとこの翼型説はよく聞きます。
確かに無いよりはまし程度の揚力を翼型が発生するのは確かです。
しかしそれだけでグライダーは滑空しているわけではありません。
その殆どは翼の腹に風を当てることで機体を押し上げる力で飛行しているように思います。

翼型はあくまでも翼の剛性強度を高める上で、出来るだけ対面する空気抵抗の少ないものがより優れているように思います。
特に最近のハンドランチは新素材を使い極薄の翼を作りますが、それが何よりの証拠ともいえます。
あれには勝てない・・・

翼のもっこり上面を空気が早く流れて吸い付けらるベルヌーイ説だけで揚力を説明するなら、極太の翼が一番良く浮くことになりますから・・・
もちろん翼の抗力も考慮しないといけませんがね。

よってこのローターの浮力説も一利はあるが万事ではなく、寧ろローター腹に直接当たる風により吹き上げられていると考えるのが自然です。
そのためにはある程度ローター回転を上げてローターで面を作り上げることが重要になってきます。

それからもう一、当初疑問に思ったのは、
マイナスピッチで回転すれば、下向きの力が発生するんじゃないか?
という疑問です。

これは風車を考えれば分かりますが、
風車に風を当てて回転させた時、風車の後方の風は増大するのか?
もし増大したらしたらエライことですよねー、エネルギー問題なんかなくなっちゃいます。(笑)
風エネルギーは風車を回すのに使われ、後方の風は弱くなります。

風力発電では風のエネルギーをどれだけ取り出せるかがポイントですが、どう頑張っても理論値で50%が最大と言われています。
つまり100%だと風が抜けないので風車も回転しないということです。
最低半分は通過させないとダメということですね。

ですから、ローターがいくら回転していても相対的な落下気流以上の吹き降ろし効果は発生しようが無いということです。
つまりマイナスピッチでローターが回っても発生するのは揚力だけであるということになります。

これはあくまでも相対気流で自由に回転するジャイロローターの話です。
モーター付けてそれ以上に回すのは別ですよ。

ヘリのオートローテーションはこのジャイロ効果を使っていますが、
良く言われるマイナスピッチにして回転数を保つはもちろんですが、その時に揚力も発生しているということです。
もちろん着陸直前には持続した慣性モーメントを利用して、プラスピッチで吹き降ろし揚力を生み出し軟着陸するわけです。

揚力の説明は難解です。
未だこれといった決め手の説明がないと聞いていますが、私のイメージはこんな感じです。

イメージ 2

綺麗ですねー、水面と空気の水平線(境界線)です。
水と空気は性質が近いものですが、明らかに水の方が分子の密度が高いのが分かります。
昔、子供の頃に水面に石を投げて遊んだことがありますが、その石が水面で激しくジャンプする力、それが揚力と同じだと思います。
もちろん水と空気ではあまりにも分子密度が違いますが、空気の中で密度の差が風です。

つまり翼の腹に風を当てることで下面の空気密度が上がり、それを翼の腹で弾くわけです。
主翼の下に水面と空の境界線があるようなイメージでしょうか。

結果、石が水面に弾かれるように翼は上にジャンプする、それが揚力の大部分ではないかと思います。
飛行機は背面飛行も出来ますが、翼型理論だけでは説明するのが厳しいですからね。

グライダーを飛ばしていると見えないの空気の壁が見えてくる時があります。
その空気ウェーブの上をサーフィンのように滑空するのが大好きです。

まーこれが私なりに思っている揚力の理解です。
寝不足です。勉強不足です。間違っているかもしれませんので参考にしないように・・・

ということで南の島でゆっくりと昼寝でもしたものです。
沖縄旅行に行けなくなったのが未だ悔やまれます。
インフルめ~