G 力の倍数である許容負荷定格を超えて航空機を押すと、機体に損傷が生じ、オーバーストレスとしても知られています。
映画は私たちに生きがいを与えてくれます。ファンダムは、会話、シナリオ、陰謀論の最もありふれた部分でさえ議論し、議論するためだけに存在します.多くの映画はそれだけですが、時折、科学的な正確さが染み込んだ映画が登場し、事実を調査する必要があります.
航空機を十分に激しく飛行させると、実際には過剰な応力が発生し、一時的または永続的な構造的損傷を引き起こす可能性があります. (写真提供:Mike Mareen/Shutterstock)
トップガン:マーベリック はそのような映画の1つです。空軍の正確な描写とは別に、それはかなりワイルドな主張をします.たとえば、トム・クルーズが機体を曲げることについて言及しています。これは、航空機が変形するほど激しく飛行するパイロットを指します。
類人猿の子孫は、よく設計された金属の束を、その中に座っている間に本当に曲げることができるのでしょうか?
十分に激しく飛行した場合、航空機を曲げることができますか?
十分に激しく飛行すれば、航空機を曲げることは実際に可能です。これは、メンテナンスへの訪問のような単純なものから、資産の全損のような深刻なものまでさまざまです。この種の激しい飛行によって生じる航空機への損傷は、過負荷として知られています。先に進む前に、飛行中の飛行機に作用する力を理解することが重要です。
航空機に作用する力
飛行中の航空機は、飛行を維持する 4 つの力により、さまざまな方法でさまざまな応力を経験します。これらの力は:
- 揚力 (上向きに作用する翼によって生成される)、
- 重量（機体の自重により下向きに作用）
- 推力 (エンジンによって生成され、機体を前進させる)
- 引きずる (体を覆う気流によって生成され、前に進むのを妨げます)。
航空機に作用する力 (写真提供:AC Drone/Shutterstock)
航空機は、3 次元すべてで移動することができます。その結果、航空機は 3 次元すべてに応力がかかります。これらの負荷は、5 つのタイプのいずれかに分類できます。
- テンション（伸長応力）
- 圧縮 (破砕応力)
- トーション（ねじれ応力）
- せん断 (分離応力)
- 曲げ (変形応力)
航空機は、それに作用するこれらすべての応力について評価されます。つまり、最大許容負荷制限があります。それを超えると、コンポーネントは故障の兆候を示します。この状態は過度のストレスとして知られています .
過度の応力による損傷に耐えることができる構造部材で構成される航空機の機体 (写真提供:Mario Hagen/Shutterstock)
ただし、ストレスは単独で作用するわけではありません。飛行による構造的損傷については、航空機は G 力の倍数で評価されます。この評価は、9.8 m/s2 (平均海面での重力による加速度) の倍数で航空機に作用する力と相関しています。
航空機が過負荷になるのはいつですか?
飛行機には動的な重心 (CG) があり、飛行機が移動すると、横方向と縦方向の両方に移動する可能性があります。航空機のフレームに過剰な応力がかかるようにするには、CG が製造元によって決定された範囲外にシフトするような飛行条件の影響を受ける必要があります。
航空機の旋回速度と G 力の相関 (写真提供:航空保安サービス)
たとえば、重量配分が不十分な航空機では、CG がより重い側に移動する可能性があります。これを修正するために、パイロットは通常の合理化された飛行経路を乱す調整を行う必要があります。高速では、これによりさまざまな操縦翼面に異常なレベルのストレスがかかります。異常な応力限界がしきい値を超えると、変形する可能性があります。
ターンを実行するために極端な角度で航空機を傾けると、機体に過剰な負荷がかかります (写真提供:Konstantin Yolshin/Shutterstock)
同様に、航空機の構造も旋回時に応力を受けます。旋回するには、航空機は片側にバンクし、そのバンク角で利用可能な許容速度制限内で旋回する必要があります。速度を上げるにはバンク角を大きくする必要がありますが、これにより航空機のフレームに多大な負荷がかかります。これが、古い航空機が新しい航空機と同様に極端な操縦を実行できない理由です!
低高度飛行などの軍事用途では、地球表面の輪郭に適合することが不可欠です。これにより、パイロットが極端な角度で急降下したりフレアしたりして、航空機に深刻なストレスを与える可能性があります。
過度のストレスによる失敗のモード
過度のストレスの一般的な兆候には、ストレスクラック、ヘアライン骨折、せん断リベット、変形した機体などがあります。より多くの製造業者が金属ではなく複合材料を使用するにつれて、過度のストレスを検出することはより困難になっています.これにより、クリープ (構成要素への長時間の応力) または疲労 (構成要素の繰り返し応力) による故障のリスクが高まります。
すべての航空機は同じ G 値で過大な負荷をかけていますか?
最新の航空機は、高い G 力に耐えることができ、パイロットが不用意に航空機に過度の負荷をかけることを防ぎます。ただし、一部の仕事では航空機を限界まで飛行させる必要があり、重大な構造的損傷を引き起こす可能性のある力がかかる可能性があります。
低空飛行では、航空機が地球の輪郭に非常に接近して飛行するため、航空機の表面に多大な圧力がかかります。
民間航空機は G 負荷が小さいと評価されていますが、軍用機やスタント航空機は G 負荷がはるかに高いと評価されています。これは、彼らが急に方向を変えなければならないためであり、商業的な相手よりも頻繁に不利なバランス条件にさらされます.
結論
あなたは疑問に思うかもしれません...なぜ機体が曲がる速度で操縦を引っ張るのですか?関連する危険性に疑いの余地はありませんが、これには別の見方があります。
製造業者は常に、マシンを故障させるエッジを求め、次の反復でその限界を改善します。したがって、すべての反復がこの限界を押し広げ、非常に信頼性が高く、驚異的な速度で移動できる航空機の継続的な開発につながります。音速の数倍にもなります!
