ヘリコプターの空力現象の一つ「貫流速効果」について以下の内容で解説していきます。
・貫流速効果とは？
・貫流速効果なぜ起きる？
・貫流速効果の影響
この記事を読んでヘリコプターの空力について理解を深めていきましょう。
貫流速効果とは？
貫流速効果は英語で「Transverse Flow Effect」と言います。
ヘリコプターがホバリング状態から増速していく過程で、メインローターディスクの前方では誘導流がほぼゼロまで減少し揚力が増加、ディスク後方では誘導流が増加し揚力が減少する。このディスク前方と後方での揚力の差を貫流速効果という。
貫流速効果は対気速度10〜20ktで発生します。
速度帯でいうと転移揚力が16〜24ktなのでその直前に当たります。
貫流速効果と転移揚力は同時に起きることはなく、必ず貫流速効果の後に転移揚力がきます。
貫流速効果はなぜ起きる？
貫流速効果がなぜ起きるのかを図を見ながら詳しく見ていきましょう。
下の図は貫流速効果が発生する際の、ディスク前方と後方での誘導流がどのようになっているかを表したものです。
無風時にホバリング状態から10〜20ktに増速している時をイメージしてくださいね。
Foreが前方でAftが後方です。
まずは図の下部にあるヘリコプターと空気の流れを見てみましょう。
ホバリングから増速していくとディスク前方は水平で綺麗な空気が入ってきます。しかし後方は下向きの誘導流が残っている中をブレードが通過することになります。
前方と後方では違った空気の流れの中をブレードが通過していること理解しましょう。
図の上部のブレードの絵を見てみましょう。
前方のブレードでは誘導流がほぼゼロまで減少していて、迎角が増えています。後方では誘導流が増加し迎角が減少しているのが分かります。
これによりディスク前方と後方で揚力の差が生まれてしまうということです。
貫流速効果の影響
貫流速効果はディスクの前方と後方で揚力差が生まれることですが、機体にどのような影響を与えるのでしょうか？
貫流速効果による機体への影響としては主に２つあります。
- 小刻みな振動
- 機体のロール運動
小刻みな振動
貫流速効果は対気速度12〜15kt付近で発生する小刻みな振動によって認識することができます。
振動が発生す原因は、ブレードがディスク前方の綺麗な空気と後方の乱れた空気を交互に通過するからです。
ブレードは、きれい・きたない・きれい・きたない・きれい・きたない……………と超高速で交互に通過するため小刻みな振動になります。
この振動を転移揚力によるものだという人がいますが、これはよくある勘違いです。
転移揚力が来る直前に振動が発生するので、このような勘違いが起きてしまうのかと思います。
転移揚力の前兆と捉えれば非常に分かりやすいですね。
機体のロール運動
メインローターディスクの前方で揚力が増加、後方で揚力が減少します。ジャイロ効果によって90°遅れた位置で作用するのでローターの回転方向によって左右どちらかにロールします。
時計回りに回転するメインローターであれば左ロール、反時計回りは右ロールします。
このロール運動はメインロータが長ければ長いほど顕著に現れると言われています。大型の機体の方が顕著に感じられるということです。
