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ヘリコプターの高度について

2012/05/31 19:16

ソ連のアフガニスタン侵攻に関する本で、『アフガニスタンは高度の高い山岳地帯のため、ソ連軍のヘリは地面から十分な高さを保つことができず、アフガン兵のスティンガーミサイルの標的となった』、という説明がありました。素人の私には、だったらミサイルが届かない高さまで高度を上げれば良かったのでは？　と思えてしまうのですが、これは空気の密度の関係で、定められた以上の高度に達してしまうと、墜落してしまうという事情があったのでしょうか？物理のカテゴリーでいいのかどうかわからないのですが、お分かりの方、よろしくお願いしたします。

kojiramone
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物理学
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funflier
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2012/06/01 05:27 回答No.7

No.６です。少々追記します。以前ラジコンヘリでの話と、地面効果に触れた分です。 http://okwave.jp/qa/q5895586.html http://okwave.jp/qa/q7097434.html 他の方で勘違いされていると思うのですが、今回の場合に与圧で高度限界が決まるという表現は二重に間違っていると思います。旅客機などの客室の高度（空気密度・圧力に換算した場合の高度）は酸素マスク無しで済むように快適性の上から与圧が行われ、通常8000ft／2400ｍを上限とするようにしており、これは飛行高度を指すものではありません。また、人間は与圧なしでも3000ｍ程度は耐えられます。3800ｍ程の富士山に一般人でも酸素ボンベを背負わずに登頂している筈です。航空機の与圧が高度を決めるのは、この客室高度を8000ft上限に保ったまま高度を上げると高いほど外圧との圧力差（Δｐ）が上がり風船の様に膨らむ圧力に胴体が耐える限界のある、高高度を飛ぶジェット旅客機の場合です。

funflier
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2012/06/01 04:51 回答No.6

ヘリコプターの運用高度の限界はご質問中にもある様に空気密度が関係しますが、これは主に２つの要因があります。一つは発生揚力が減るということ、もう一つはエンジン出力が減ることです。揚力に関し、数式的には下記で表されます。（揚力）Ｌ＝１／２・ρ・（Ｖtip＾２／３）・Ｓ・ＣＬavalage ρ：空気密度 (海面上で重力単位系なら１／８kg・s^2／ｍ＾４、または　ＳＩでは　1.225kg／m^3　、Ｌの答えは前者ならｋｇで、後者ならＮ　で出ます。）Ｖtip：ローター先端速度　ｍ／ｓ（この式の場合は結局　先端速度の　１／√３≒５８％　を代表速度とする）Ｓ：ローター各ブレードの面積の総和　ｍ＾2 ＣＬaverage : 平均揚力係数　（無次元、ピッチ角度で決まる。）つまりは空気密度に比例します。揚力を上げようとすると回転数かピッチ角（コレクティブ・ピッチ、メインローターの迎え角）または両方を上げなくてはなりませんが、回転数は先端速度が音速以下でなくてはならず（造波抗力の急増の関係でマッハ0.7以下程度）、ピッチ角度も飛行機同様失速角があるのでおのずと限界があります。（実機ヘリの回転数はガバナーで常時ほぼ一定に保ったまま、ピッチだけを変えて揚力を加減します。）エンジンも酸素を使って燃料を燃焼させる以上、空気密度が減る、即ち含まれる酸素量が減ると出力低下します。出せる出力を「利用馬力」と言い、その時点で必要な出力を「必要馬力」と言います。上昇時やホバリングでは必ず「利用馬力≧必要馬力」の関係でなくてはならず、空気密度が減ると出力低下でこの差がどんどん無くなっていきます。これは過給機（ターボチャージャー等）の無いピストンエンジンで顕著であり、ガスタービンエンジンの方がこの点優れています。また当然搭載人員・貨物の量で重量も変わり、重いほど必要馬力は増すので上昇・ホバリング高度は下がります。これらが高度に限界がある理由です。これは飛行機でも言えます。酸素量はそのときの気象でも変わり、同じ高度でも温度が高い・湿度が高い条件程少なくなり結局出力低下となります。ヘリには地面効果内でホバリングする際には必要馬力が少ないという現象もあり、地面に近ければ同じ海抜高度でも高度は上げられるという結果になります。この為地面効果内での高度はIGE(in ground effect)、効果外はOGE（out ground effect)と区別したりします。実際の高度データ例を見ると（「航空機年間2008-9」、酣燈社）ピストンエンジンヘリ：ロビンソンＲ-22　ホバリング限界2865ｍ（地面効果内=IGE・全備重量）ロビンソンＲ-44　ホバリング限界2728ｍ（IGE）1372ｍ（OGE）ベル／川崎　ＫＨ-4　（←ターボチャージャー付き）実用上昇限度6218ｍ、　　　　　　　　　　　ホバリング限界5517ｍ（IGE）4770ｍ（OGE）ガスタービン（ターボシャフト／ジェット）ヘリ：ＭＤ530Ｆ　ホバリング限界　4328ｍ（IGE）3660ｍ（OGE）ボーイングＣＨ-47　ホバリング限界　2415ｍ（IGE）ベルＵＨ-1　実用上昇限度6096ｍ、ホバリング限界2804ｍ（IGE）1372ｍ（OGE）ボーイングＡＨ-64　実用上昇限度6400ｍ、ホバリング限界2804ｍ（IGE）　　　　　　　　　　1372ｍ（OGE）ロシア製を見ると、ミル　ハインドＭｉ-24　実用上昇限度4500ｍ、ホバリング限界1500ｍ（OGE）カモフ　Ｋａ-32　実用上昇限度5000ｍ、ホバリング限界4300ｍ等となっています。ただこれらは好条件下での公表値でしょうからペイロード満載等、条件によってはこれより必ず低くなります。こういったヘリコプターだと12440ｍの高度記録も持っていますが、 http://www.fai.org/fai-record-file/?recordId=754 http://ja.wikipedia.org/wiki/SA_315_(%E8%88%AA%E7%A9%BA%E6%A9%9F) もともとベースとなった機体に上位機のエンジンを積んだ強化型であり、あくまでペイロードなしの記録挑戦時のもので実用高度そのままではない、ということになります。

noname#211894

2012/05/31 20:46 回答No.5

地上高では無く、標高　海抜での高度が、飛行できる高度になります。ジェット推進で、無理矢理速度を出してぶっ飛ぶジェット機に比べて、ローターで空気をかき回して飛んでいくヘリコプターでは、空気の密度はものすごく重要です。＞墜落してしまうという事情があったのでしょうか？スッカスカで、そこまで上がれません。水面下では速度を出して上下動出来ますが、水面を飛び出してしまえば幾らあがいてもそれ以上は上がれません。ですが、墜落・・・水面下には行かないのです。水中から速度を出して浮上すれば、惰性でかなり上がれますけどね。聞いたところでは、富士山の山頂に、ＯＨ－６を分解して運び、組み立てて飛ぼうとしても、上がれないそうです。麓から離床して、速度を持って上昇すれば、富士山を楽に越せるのですけれどね。また、ヘリコプターが持つロケット弾や機関砲は、射程が３～４ｋｍです。高さじゃ無いですからね。直角三角形の斜め線の長さですヘリコプターは、飛んでいるだけではありません。着陸して兵員や物資を下ろし、離陸しなければなりません。速度も遅いですしね。狙われやすいです。

gadovoa
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2012/05/31 20:17 回答No.4

ヘリコプターの最高高度は機種にもよりますが、大体3,000m位です。一方アフガンの首都カブールの標高は1,800m ソビエトが侵攻するにはそれ以上に高い山岳地帯を越えてこなくてはなりません。ヘリでは越えられない位の山をギリギリ向かってきたらスティンガーでなくても打ち落とせます。ちなみにスティンガーは対ソビエトとしてアメリカが与えたものです。アフガンと戦闘になったアメリカは自分達が与え、戦闘指導した相手に苦戦しているのです。政治によって敵が変わるとは何とも悲しい限りです。アメリカの言う正義なんてもはや存在しません。さて、アメリカはアフガンが持っているスティンガーを恐れるあまり、高度10,000m以上の高高度で戦闘機を飛行するため、スティンガーには当たりませんが、戦闘機も敵には当てられないのです。山岳戦の恐ろしさはソビエト軍の戦いから学んだため、アメリカ軍は山岳戦で戦おうとはしません。アメリカとアフガンの戦闘比率を考えると民兵数十人を倒すために、戦闘機一機を失うわけにはいかないので、たとえ戦闘で有利に立っていても不利なのは変わりません。

mimazoku_2
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2012/05/31 20:04 回答No.3

単純に飛ぶだけならば、高度は上げられます。但し、予圧が効いていないので、実質的には８，０００ｆｔ（２，４００ｍ）位が実用限度になります。けど、爆音を立てて飛行するのですから、高度を上げると発見されやすく、単なるシューティングゲームになります。ヘリはあくまでも低高度で飛行しないと意味がありません。目安は地表から、１００（３０ｍ）ｆｔ～２００（６０ｍ）ｆｔとなります。（地形に沿って飛行する。）空気密度の関係で言えば、もっと高度を上げられますが、予圧が無ければ、無理。また、ある程度の高度からは、空気密度が変化するので、上昇に時間が掛かるのと、ローターのピッチ角だけでは、対処できなくなります。カテゴリー的には、航空力学（ここでは見ない）とか、飛行機マニアが詳しいですね。で、あなたを悩ます写真を置いてゆきましょう。（ちょっとイジワルかな？）私の私物で、かなりお金が掛かった、オモチャです。