単発プロペラ機の回転トルク

Question

今迄何の疑問も持たなかったのですが、フッと疑問が湧いてきました。

単発プロペラ機の場合、機体に対してプロペラの回転と逆方向に力が働く（反作用）はずですよね？
慣性モーメントが桁違いですから、最初は機体はほとんど動かないでしょうが、時間が経つに従って（たとえ弱い力でも）機体はプロペラと逆方向に徐々に回転し始めるはずではないですか？

ヘリコプタの場合も同じことが考えられるのですが、ヘリでは機尾にメインロータと直角方向に回転するペラがあるので、この遠心力により機体の回転は止められています。

単発プロペラ機はどういう力で（機体の）回転が抑えられているのでしょう？

わかりやすく説明していただけると有難いです。

ichi-pei · Accepted Answer

この種の反作用は遅い飛行速度、つまり主翼の作用が弱い状態で表れます。ご質問にあるような「時間が経つに従って・・・」の最も具体的な例は、アクロ飛行で難易度の非常に高い「トルクロール」という演技で見る事ができます。

トルクロールというのは、機首を真上に向けてヘリコプターのように空中で静止した状態を保っていると、プロペラの反動トルクによって機体がゆっくりとロールをしはじめるもので、上手く行くとまるで機体が糸でぶら下がっているような不思議な気持ちにさせる演技です。

空中で静止しているので、主翼のエルロンは通常の飛行中のような効き目はほとんどゼロですが、それでもプロペラの後流を受ける（機体によります）ので、これで若干のロール速度を加減できることもあるようです。

またアクロ飛行では、他にもプロペラの反動トルクを積極的に使って「きりもみ」や「でんぐり返し」のような信じられない演技をしますが、この場合も飛行速度はかなり低め、つまり主翼の通常作用から外れた領域で行っていますし、逆にいえば速度が速すぎて失敗するケースもしばしばあるようです。

余計な話が多かったかも知れませんが、通常飛行で反動トルクを実感しやすいのは、離陸および上昇中の速度が低い状態で、その修正は主にラダーを踏み込みながら、必要に応じて若干のエルロンを操作する程度です。

しかしながら主翼スパンの短い複葉機（ピッツとか）ですと、この傾向はもっと強く表れますから、私なりにいえば、プロペラの反動トルクで方向が「ねじられる」のを「舵で押さえつけながら」離陸する、というフィーリングで、離陸開始から滑走路を真っ直ぐ進むだけでも、かなりスリリングなものがありますよ。

acuna · Answer

文献から得た情報ですが、太平洋戦争時の艦上攻撃機「天山」が、開発時、当時としては大きい１，８００馬力のエンジンと４枚プロペラの強力な慣性モーメントにより、離昇時に回頭してしまう問題が発生し、対策に苦慮した結果、垂直尾翼を３度ほどオフセットして解決したという事です。

また、ゼロ戦パイロットが、「ひねり込み」を利用するための縦旋回をするとき、ほとんど、左斜め旋回を利用したのは、プロペラの回転方向が、パイロット側から見て右回転の為、左旋回の方が応答も良く、旋回半径を小さくできたからだということのようです。（坂井三郎著作から引用）

ichi-pei · Answer

No.7です。

前回述べたとおり、回転のしやすさは機体のデザインにもよりますが、使っているプロペラ径の大きさの関係があります。ですから仮に主翼スパンと同じぐらいのプロペラを使ったら、相当に回りやすい！？はずですね。

＞機体の回転がなかったので、不思議に思ったのです。

そういう発想はたいへん結構なことですね。しかしプロペラが機体を回転させる反動はわずかですから、実際に風を受けている機体は、なかなか回りたがらないもので、これが無風に近い状態だと早くから回り出す傾向はあります。

ただ実際問題、機首を真上に向けてエンジン推力だけで空中に留まるというのは、例えば「ほうき」の柄を手のひらに乗せて立てる芸事よろしく、きわめて狭いバランスの上に成り立っている状態ですから、特にラダーとエレベータの操作は非常に忙しいものがあり、かなりのトレーニングを積む必要があります。

＞電動機ではトルクロールは無理でしょうね。

最近の電動機は、プロペラの推力が機体の重量を上回っているものが珍しくないので、不可能ではないと思います。ただし機体が小さいと動きが早く風の影響を受けやすいので、操縦が一層難しくなりますから、やはり大き目の機体の方が安定感はありますね。

tenten2048 · Answer

沢山回答がでていますが、＃7番の方が正解です。
失礼ながら他の回答にはPファクターと混同しておられる意見があります。
またダウンスラストもこの質問とは関係ありません。
質問者さんの疑問通り操縦者から見て右回転のプロペラ機の場合（例として零戦）
左旋回の方が回りやすいそうです。
私はRC飛行機を飛ばしますが、RCの世界でも着陸に向かう速度を落とした最終旋回は
左旋回でアプローチする方が「得意だ」という方が多いですね。

daichan001 · Answer

さらにもう一個
戦闘機を作っている三菱重工さんです
http://www.mhi.co.jp/nasw/tokusyu/aircraft_design/index_7.html

参考URL：http://www.mhi.co.jp/nasw/tokusyu/aircraft_design/index_7.html

daichan001 · Answer

ごめんなさいね私の知っている範囲で説明してみます
運転席側から見てプロペラが時計と同じ方向に回転をしているとき、逆の方向に機体は傾こうとします。
さらにプロペラが起こした風（プロペラ後流）はまっすぐ後ろに流れる訳ではなく胴体を回るように流れます。
（だから昔の戦闘機等は非常時の脱出方向は右側から飛び出すことになっています。でないと押し戻され胴体に体をぶつけるため）
そのプロペラ交流が垂直尾翼にあたりさらに機体を左に向かせます。
それらを打ち消すためにエンジンが少し右側に傾けて取り付けられています

daichan001 · Answer

ヒント
ダウンスラスト
サイドスラスト
で検索してみてください

bhoji · Answer

言われると、確かにそうですね・・そこで検索
Ｑ：http://www.warbirds.jp/ansq/1/A22list.html
Ａ：http://www.warbirds.jp/ansq/1/A2000366.html
関連：http://www.warbirds.jp/ansq/11/A2001614.html

since1983 · Answer

飛行機の場合はヘリよりもプロペラが小さいですし、主翼もあるのでトルクの問題はそれほど大きくないようです。問題が発生する場合は機体設計を左右非対称（エンジンマウントをずらす、垂直尾翼を傾けるなど）にしたりして解決することが多いようです。あとは二重反転プロペラでトルクを打ち消す、などが考えられますが、これはごく稀でしょう。

hiroko771 · Answer

左右2枚の主翼とプロペラ自体の長さを忘れてない？

単発プロペラ機の回転トルク

この種の反作用は遅い飛行速度、つまり主翼の作用が弱い状態で表れます。

No.7です。

沢山回答がでていますが、＃7番の方が正解です。

さらにもう一個

ごめんなさいね私の知っている範囲で説明してみます

ヒント

言われると、確かにそうですね・・そこで検索

飛行機の場合はヘリよりもプロペラが小さいですし、主翼もあるのでトルクの問題はそれほど大きくないようです。

左右2枚の主翼とプロペラ自体の長さを忘れてない？

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