なぜ戦闘機などは上下反対で飛べるのですか？教えて！

航空ショーで戦闘機やヘリコプターが上下反対飛行をしたり宙返りをしていたのですが、なぜ落っこちないんですか？教えてください！

No.8 ベストアンサー 回答者： naniwacchi 回答日時： 2012/09/14 19:48

こんばんわ。

実験的に確かめてみるのであれば、こんなのはいかかがと。

紙飛行機で、おしりの方をピッと立てることがありますよね。
http://www.nhk.or.jp/suiensaa-blog/image/saved/2 …

あれがちょうど昇降舵に相当するところになります。
「上に立てて」上げると、機首が上を向き上昇する動きになります。

逆に「下向きに立てて」投げると、
くるっとまわってしまうがごとく、真っ逆さまに落ちてしまいます。
このとき、無理やり紙飛行機を上下逆さにして投げてあげれば。。。

参考URL：http://www.nhk.or.jp/suiensaa-blog/n001/127701.h …

No.7 回答者： psytex 回答日時： 2012/09/12 18:28

主翼の断面は、抵抗を小さく、揚力を最大にする層流翼と

いう形状をしています。
ただし、そうでなく、普通の平坦な形でも、迎え角をとれば
抵抗は大きくとも、揚力を生じます。
つまり、背面飛行でも昇降舵によって主翼の迎え角を保ち、
その抵抗の大きさに負けない推力があれば、落ちずに飛行を
続ける事ができます。

No.6 回答者： funflier 回答日時： 2012/09/12 15:10

No.４です。

No.５のご回答中のご質問ですが、
＞飛行機の操縦では、上昇/下降のため補助翼を上げ下げしますね。
「補助翼」は「エルロン（aileron)」とも呼び、上昇下降ではなく機体を横に
倒す方向（横転／ロール）させるためのものです。機体を上下に向けるためには
水平尾翼にある「昇降舵（elevator)」を操作します。もっと言えば、飛行機の
上昇下降は基本的に速度の増減で行うものであり、昇降舵は機首を上下させる
姿勢変更のための手段です。

＞背面飛行（継続的背面飛行）では、補助翼は、いつもと反対に操作するので
＞しょうね。
この部分は「補助翼」を「昇降舵」と読み替えます。正立状態で飛行している
飛行機は通常、重心・揚力・水平尾翼の下向き（機首上げ）方向の揚力の３つ
の釣り合いで成り立って水平を保っています。こうなるように昇降舵を常に
切った状態にしておくことを「（エレベーター）トリムをとる」と言います。
これが背面飛行だと水平尾翼も逆向き（操縦者から見て機首下げ、地上から
みれば逆に機体機首を地面から上げる方向）に揚力を出さないとなりません。
そして地面に対して機首を上げ下げする方向操作は正立時と向きは逆です。

このため操縦者からすれば、背面水平飛行では昇降舵を押し下げて自分の足側
が空側に向く方向に機首を向けなくてはなりません。この度合いは主翼の翼型
や取り付け角やそれまでのトリム状態で異なります。
実際背面水平飛行ではラジコン飛行機でもエレベーターを常にダウン（機体から
見た機首下げ）に若干当てたまま行います。
ですが、実機ではあくまで機体の「上」や「右」は操縦者からすれば同じです。
ややこしいのはラジコン飛行機の操縦で、常に「機体の外から」機体を見て
いるために、背面飛行時ではエレベーターによる機首上下を全く逆に操作しなく
てはなりません。「方向舵」も機体を外から見ているために左右操作が逆です。
これがラジコンでは間違いやすく難しいところです。
ただし「補助翼」はひっくり返った背面でも同じ方向に横転／ロールします。



No.５回答者様へ
お褒め頂いた様で有り難いのですが、この場では回答者間のやりとりが基本禁じ
られております。「教えてgoo」の「ご利用のお願い」に以下記述があります。
http://blog.goo.ne.jp/oshietegoo/c/2fd47a0436464 …
（引用）
「■回答ではない回答
　質問と関係ない内容や雑談、便乗した質問、回答者同士のやりとりや議論、個人的な　メッセージなど、質問に対する回答として成立しない内容を回答欄に投稿すること　　は、ご遠慮ください。」
このため、発起となったNo.５回答と本回答は削除対象になる可能性があります。

No.5 回答者： BASKETMM 回答日時： 2012/09/12 05:51

funflierさんの回答には感心いたしました。

一時的な背面飛行と、継続的な背面飛行を分けられたので、回答がよく分かります。

飛行機の操縦では、上昇/下降のため補助翼を上げ下げしますね。
背面飛行（継続的背面飛行）では、補助翼は、いつもと反対に操作するのでしょうね。

funflierさん、その他の方々、ご存じですか。

No.4 回答者： funflier 回答日時： 2012/09/11 23:08

まず「一時的な背面状態」と「継続した背面飛行」は区別しなくてなりません。

機体にかかる上下方向の加速度「G」が通常のプラス方向か、パイロットから
見れば常時逆立ちと同じなマイナス方向かが、それぞれの場合違ってきます。

宙返りの頂点は地上から見れば「背面状態」ですが、実際は実機飛行機・ヘリ
では「プラスG」の状態です。これは地上から見て正立で飛んでいるのと方向は
変わりません。翼やローターが揚力を出している方向も同じです。宙返りをする
には、開始と終わりの引き起こしでかかる+3G以上程度に耐える機体と相応の
エンジンパワーがあればよく、本当の意味では「背面飛行」でもありません。
実機の宙返り頂点では「重力＋揚力」が「遠心力」に勝ったプラスG状態を
維持して行いますが、宙返り頂点で「落っこちてこない」のはこの遠心力の
ためです。

連続した背面飛行には機体構造が上下逆さのマイナスGで主翼が通常と逆に揚力
を発生する状態でも耐える強度と、燃料・潤滑供給が出来るシステムが要ります。
戦闘機や曲技機はこれに対応した設計です。旅客機は「背面飛行」をしませんし
設計上・運用上許されていませんが、一時的には「なってしまった」または
「故意に行った」例はあります。旅客機でバレルロールをした例もあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%BC% …
この例ではプラスGを保ったロールであり、連続した背面飛行ではありません。

飛行機が連続した背面飛行で「落っこちてこない」のは通常とは逆向きに揚力を発生
して重力に対抗しているからです。ただ戦闘機でもこの背面飛行には燃料あるいは
潤滑供給の関係で時間制限があります。

ただし、実機ヘリでは背面／マイナスG状態を維持して飛行することはまずありません。
宙返りも頂点で前進速度を失って折り返した様に「リットル」の文字型になります。
これがラジコンヘリだと中の人間にかかるG変動を配慮する必要も無く、実機に比べれば
はるかに大きなGに耐える機体なので宙返りを真円に近づけるため頂点通過後にマイナス
ピッチを使って背面で浮かせるということもします。このためラジコンヘリでは
機体上下の区別無く運動出来、背面でホバリングあるいは連続して背面飛行を
することも出来ます。この場合「落っこちてこない」のはローターピッチ（コレクティブ
ピッチ）を通常と逆にして揚力発生方向を逆に、それも正立状態と同等に発生
することが出来るからです。

No.3 回答者： foomufoomu 回答日時： 2012/09/11 21:26

ヘリコプターの宙返りは、とても難しいらしいです。

たぶん勢いをつけて一瞬ひっくり返るだけじゃないでしょうか。
飛行機は、効率が悪くなりますが上下さかさまでも飛行できます。空気の流れに対して翼を一定の角度に保てば揚力が発生します。

No.2 回答者： cozycube1 回答日時： 2012/09/11 20:58

　一時的には「慣性の法則」です。

ボールを投げ上げれば、重力で下へ引かれても、すぐに落ちてくるわけではないですね。

　ヘリコプターの場合、上下反転すれば、必ず下向きの力を発生しますが、それでも「いったん上に向かう」ようにしていれば、すぐに落ちて来ることはないわけです。

　戦闘機といった飛行機ですと、さらに事情が違います。揚力は必ず戦闘機基準で、それを上向きに持ち上げているわけではないのです。戦闘機が上下反転しても、少し上向きの方向に向いていれば、空の方向に向かおうとする力になります。ですので、長時間上下反転していても、落ちずに飛び続けられます。

No.1 回答者： moconyan9 回答日時： 2012/09/11 20:05

パワーに対して機体がかるいので　こういうこともできます。

ちょっと　それますが、　Ｆ１も理論上は天井を逆さになって走れます。

ダウンフォースが　７００キロあるのに　車体は　６００キロなので　空力でタイヤを押し付ける
力のほうがつよいからです。


へんなたとえですが、ジャンボジェットでも
今の５倍くらいジェットエンジンをつければ　逆さにとぶこともできるかもしれません。
（しかし、機体の強化もしなければならないとはおもわれます。）