飛行機の離陸の仕方

質問

飛行機（空港で乗る普通の飛行機）は、
離陸時に突然、下に加速度が発生し、その後、その加速はしばらく続いていると感じられます（慣性力として、下に力を感じますので。）。
これは、気のせい（期待が後ろに傾いていることが原因等）なのでしょうか？
それとも、離陸した直後、何かしらの方法で、一気に上昇し、その上昇速度も増加させているのでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.5

Yosha · ベストアンサー

>離陸した直後、何かしらの方法で、一気に上昇し、その上昇速度も増加させているのでしょうか？

主にジェット旅客機の離陸の際のパイロットの操作と機体の動きについてお話します。　

エンジンを離陸出力にセットしながら、離陸滑走を開始します。　機速が離陸速度に達するまでは通常操縦桿(コラム)は動かす必要はありません。

横風が強いときなどは、コラムを風上側に回すこともあります。　このときに翼上のスポイラーが立つ機種もあります。
nrbさんの　「飛行機が初期加速する時は、上に向かって揚力が発生するのを防ぐためにスポイラーを使います（下に向いて飛行機を押さえつける）」は、絶対にしません。　上記のスポイラーが立つ機種をご覧になって想像されたものと思います。
パイロットによっては、強い横風のときに操縦桿を押す人もいますが、機首を上げるまでは、主翼は機体を持ち上げるよりかなり小さい揚力しか発生しませんのであまり意味がありません。

したがって、機体はひたむきに加速を続けていきます。　このとき、速度の加速に伴う座席後方への体の押し付けを感じます。

機速が離陸速度に達したら機首が離陸角度(15～25度)になるまで静かに操縦コラムを引き機首を上げていきます。　このときの操縦かんの引き方に個性が出ます。　急激な機首上げ操作をすると、　特に機体が長い機種では、　Kon1701さんの　「飛行機の場合、離陸時に機首を上げますが、後部は一瞬下がってしまうので、沈み込むように感じます。」　ということになります。　
機の前方では、機が浮揚する以前に機首の浮き上がりによる上方の加速度を受けます。

機首上げの操作は連続的に行いますが、途中から機体は浮上を始め、機首上げの操作が安定すると、ほぼ一定の上昇率を保ちますので、これ以降は上下の加速度はなくなります。　つまり、上向きの加速がが発生するのは、機体が浮上を始める時から、一定の上昇率を保つまでの間だけです。　機体の傾斜による座席後方への押しつけも上方への加速と感じることは多少あると思います。

離陸滑走から上昇へ移るということは、速度の上昇分を機の上昇分へと変換することです。　再度言いますが、このときにのみ上方向の加速度が生じます。

離陸直後の上昇率は多いときには　3,000ft/min を超えることがあります。　時速に換算すると、55km/h 弱です。　15秒程度で　０　から　55km/h までの(上方への)加速をします。　自動車に置き換えて考えると、どの程度かが想像できると思います。　別の見方をすると、　3,000ft/min　は、15.24m/sec　ですので、８階建てのビル(30m)を２秒弱で突き抜ける計算となります。　かなり速い速度です。

離陸数分後、離陸上昇速度から定常上昇速度へと加速していきますが、その変化は徐々ですので、下方向の加速度(浮き上がり)は体感できません。
定常上昇速度へ移行後の上昇速度はほぼ一定ですので、上昇率は高度とともに少しづつ減少していきます。　このときの変化は極めてゆっくりです。

上昇/降下から水平へ、水平から上昇/降下へ移行する際は、なるべくＧを感じないように操作しますが、Auto-Pilot　によってはすこし±Ｇを感じることがります。

補足

詳細なご回答、ありがとうございます。

　スポイラーが立つのは、強い横風のときであり、飛行機を押さえつけるためではないのですね（本題とはずれますが、着陸時は、機体を押さえつけ、減速するためなのでしょうか？）。

> 機首を上げるまでは、主翼は機体を持ち上げるよりかなり小さい揚力しか発生しませんのであまり意味がありません。

　これは新しい情報です。
また、機首を上げるという動作は、勉強してみます（そのためには、抗力が必要だと思いますので。）。

回答No.7

Yosha

>スポイラーが立つのは、強い横風のときであり、飛行機を押さえつけるためではないのですね（本題とはずれますが、着陸時は、機体を押さえつけ、減速するためなのでしょうか？）。

「コラムを風上側に回すこともある」　とは、　そうすることにより、風上側のエルロンが上がり、風下側のエルロンががりますので、風上側の主翼の抗力が減少し、風下側のそれが増加します。　結果、機首を風下側に動かす力が働きますので、横風による機首の風上側へ偏向する力を緩和させる効果があります。　
しかし、エルロンを風上側に取ることにより風上側のスポイラーが立つ構造の航空機については、スポイラーが立つために風上側の主翼の抗力が増加しますので、機首が風上に向く力が働き逆効果となりますので離陸滑走中エルロンを使用するのは良くないことです。

レシプロ時代にはこの操作が、横風による風上側の主翼の浮き上がり(あおられ)を防ぐためもあり(こちらの方が主目的)、必ずと言っていいほど行う操作ですが、ジェット機になると　「機首を上げるまでは、主翼は機体を持ち上げるよりかなり小さい揚力しか発生しません」　のと、機首の風上側への振られ方もそれほど大きくないため、必ずこうするとは限りません。　

再度言いますが、機首上げまで、主翼の揚力は比較的少ないので、抑えつける必要はありません。　スポイラーが立つのは構造的なもので、立てたくなくても立つので仕方がないということです。　

着陸時は、おおせの通りで、必ず、スポイラーは立てます。　ジェット機はブレーキによる減速を第１義としていますので、主翼の揚力を減少(スポイル)させて、タイヤの接地圧を増加させることにより、ブレーキの効きを高めています。　よく言われる逆噴射は、高速のときには有効ですが速度の減少に伴い激減しますので、機の減速の補助として使用します。

>機首を上げるという動作は、勉強してみます（そのためには、抗力が必要だと思いますので。）。

機首を上げるという動作は、主翼の揚力を増加させるためですので、当然抗力は増加します。　機首上げによる、機体の抗力も増加します。

回答No.6

hiro1863

質問者様が何を疑問に思っているのかいまいち文面から判断できないのですが・・・
「離陸時に突然、上に加速度が発生し、その後、その加速はしばらく続いていると感じられます」
ということに対して何か疑問をお持ちのようですが、物理学的に何の不思議もない当然の現象ではないでしょうか？そもそも、機体が上昇しているということは、上方向への速度を持っているということで、上方向への速度が0の状態（離陸前）から、上方向への速度を持つ状態(上昇中)へ移行する間には、必ず、上方向への加速度が生じます。その間は、体は下へ押し付けられるような感覚を覚えます。下方向に慣性力が働くからです。
見当違いな回答でしたらすいません。

補足

ご回答ありがとうございます。
> 必ず、上方向への加速度が生じます。その間
の「その間」が、一定時間続くのが不思議でした。

回答No.4

nrb

ある意味当たってますね・・・・・

飛行機が初期加速する時は、上に向かって揚力が発生するのを防ぐためにスポイラーを使います（下に向いて飛行機を押さえつける）

その後に所定の離陸安全スピードに達すると揚力が発生するようにパイッロトが操縦するので飛行機が上に浮き上がります

したがって

そんな感じを受けてもおかしくは無いです
正常な感覚です

回答No.3

Kon1701

NO.2です。
加速が続いているように感じる、ということでしたら、実際に加速していることに加え、機体が斜めになっているためだと思います。
飛行機全体が傾いているので、目の感覚では水平近いと感じますが、実際には後ろ向きになっているので加速しているように感じてしまいます。
上昇速度自体はある程度加速してしまえば、ほぼ一定だと思います。

お礼

再度のご回答、ありがとうございます。
機体が斜めになっているために、前方への加速を斜め上の加速に感じる（他の方のご回答によれば、実際にも、本当に上にも加速しているようですが。）ということは納得いきます。

回答No.2

Kon1701

”離陸時に突然、下に加速度が発生”
これ、最後部付近の座席でのことですか？　飛行機の場合、離陸時に機首を上げますが、後部は一瞬下がってしまうので、沈み込むように感じます。飛行機自体は離陸から先、上昇を続けます。
あと、上昇をやめて水平に移る時、遠心力で体が浮くように感じることもありますね。

また、上昇中は機体が斜めになるので、重力は座席の斜め後方にかかります。背中に掛かる力が普通の椅子よりも大きくなりますね。これによる違和感によるものかもしれませんが・・・。

補足

すみません、

”離陸時に突然、下に加速度が発生”
は、
”離陸時に突然、上に加速度が発生”
の間違いでした。
失礼しました。

回答No.1

NNori

慣性力として下に力を感じるということは、機体は上に上がっていることを物語っているのではないでしょうか？
つまり機体は上昇方向に加速度が発生しているということです。

補足

すみません、

>離陸時に突然、下に加速度が発生し、その後、その加速はしばらく続いていると感じられます

は、

>離陸時に突然、上に加速度が発生し、その後、その加速はしばらく続いていると感じられます

の間違いでした。
失礼しました。