滑空スポーツ講習会2019(実技講習）/滑空スポーツ講習会2019 仙台 EMFT 学科資料
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実技講習 開催日時 （１） 2019年9月14日(土）～16日(月・祝）たきかわスカイパーク（北海道滝川市） （２） 2020年1月4日(土）～5日(日）板倉滑空場(群馬県板倉町） （３） 2019年11月16日(土）～17日(日）関宿滑空場（千葉県野田市） 講師 公益社団法人 日本グライダークラブ インストラクター 櫻井 玲子 日時：2019年12月07日（土）10:30 – 12:00 / 13：00-17：00 場所：仙台 TKP仙台東口ビジネスセンター ２A 地図 主 催：公益社団法人日本滑空協会 後 援：国土交通省航空局 講 師：櫻井 玲子
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滑空スポーツ講習会2019(実技講習）/滑空スポーツ講習会2019 仙台 EMFT 学科資料
- 2. ＜内容＞ 1. グライダーの危険 2. 失速・スピンのメカニズム 3. ヒューマンファクターと Threat & Error Management 4. スピン事故防止に必要な訓練と環境 2019/8/25 2
- 8. 日本の失速・スピン重大事故の機種 ＜複座＞ ( )内機数 ASK13 (2) プハッチ (2) H-36 ディモナ (1) 三田3改1 (2) デュオ・ディスカス (1) FOX (1) L23 スーパーブラニック (1) IS29 (1) H-23C (1) SF25C (1) ジマンゴ (1) ＜単座＞ ( )内機数 ASW24 (2) ディスカスbT (2) ピラタスB4 (2) ベンタス2a (1) クラブリベレ (1) LS-4 (1) Ka6CR (1) Ka6E (1) PW-5 (1) 82019/8/25 8
- 13. 13 運動包囲線図内の飛行 す べ て ス ト ー ル に 近づく操作 ← ス テ ィ ッ ク を 引 く 操 作 → ス テ ィ ッ ク を 押 す 操 作 スティックを引く操作 2019/8/25
- 15. 15 グライダーでスピンに陥りやすい状況 • 第3・4旋回中での速度不足及びク ロスコントロール・スピン • サーマル旋回時の注意不足 • 低空索切れにおける低空旋回 • ガスト、ウィンドグラジェントの影響 • 動力機の低空でのエンジン使用の 試み • アウトランディング判断の遅れ • 疲労による注意力散漫 スピンに近づいていることは、何でわかるのか？ 2019/8/25 スピン重大事故（死亡・重傷事故）発生形態(1974～2019)
- 16. 16 スピンの特徴 翼が失速し、左右の翼の揚力と抗力が不均等であった場 合、失速迎角を維持しながら自転を継続している状態 スピン軸（自転軸） 2019/8/25 FAA Glider Flying Handbook 自転 スピンが持つ運動を持続する作用 失速時、機体の横安定性が失われるので、傾きを戻す力 が弱まり、アドバースヨーを上まわる抗力が発生するの で、自転が持続する。 リッチ・ストーウェル著 「緊急機動訓練（ＥＭＴ）」より出典 スピンの兆候・・・「意図しない自転」 失速するまで→旋回 失速後 →自転 旋回と自転の違いを認識できること。 1G失速の兆候はないことが多い
- 17. 17 クロスコントロール・ストール FAA Glider Flying Handbook エルロン：左 ラダー：右 左ラダーを踏むと、右翼が左翼よ り速く進むため、揚力が増え、左 にバンクし、ノーズは下がる。 もとのピッチ姿勢に戻すために、 エレベーターを引くと、クロスコン トロール・ストールに陥る。 第4旋回で低くなり、オーバーシュートした時の修正に、バンクを深める のではなく、ラダーを多めに使用して軸線を合わそうとした場合に、クロ スコントロール・ストールに陥ることがある。 2019/8/25
- 18. 300m以下のスピン スピンに入ったところでゲームオーバー 18 FAA Glider Flying Handbook 下を向きながら回転しているので、回復するとノーズダイブの状態 回復時の速度 エレベーターやや戻す：150km/h エレベーター中立：180km/h エレベーター押す：200km/h 増速～フレアー：失高 50-100m 150km/hからの引き起こし：約50ft上昇(プハッチの場合） 不時着適地は？風向は？ 高速からフレアーかけられるか？ 恐怖を感じながら、冷静に操作できるのか？ 2019/8/25
- 19. 臨界迎角前後のヨーイングの影響 左右非対称のCd/Clでも、横安定に よる復元モーメント発生 （上反角効果） 臨界迎え角を超えると不安定になる。 機体はさらに左ロールする。 ロールから発生したアドバースヨーも上 回る左ヨーを発生する。 左ラダーを踏んだ場合 Cd 左翼>右翼・ Cl左翼<右翼CdとCl 左翼>右翼 通常飛行 失速飛行 左翼 右翼 左翼右翼 Cd抗力 係数 Cl揚力 係数 Cd抗力 係数 Cl揚力 係数 臨界迎角 臨界迎角 リッチ・ストーウェル著 「緊急機動訓練（ＥＭＴ）」より出典 2019/8/25 19
- 20. 20 3舵のコントロールする軸 エレベーター ピッチ軸 エルロン ロール軸 ヨー軸 ピッチ軸 ラダー ヨー軸 ロール軸 ピッチ軸 1つの操縦系統を動かすと複数の軸の動きがある。 FAA Glider Flying Handbook 2019/8/25 20
- 22. ラダー使用時の機体の動き • 低速旋回中、ラダーを少しでも使用すると、バンクがつき、 ノーズが下がる。 • この状態でエレベーターを引いても機首は上がらない。 • エルロンとラダーを中立にすると機首を上がる。 単舵操作の段階で理解しているか？ • 初期スピンでノーズが落ちていくとき、糸は中立または内す べりを示すことがある。 スピンエントリー時の糸の動きは？糸は精密計器か？ 222019/8/25 22
- 28. 28 スピンからの回復操作（飛行規程） 1. フル・トップラダー 2. エルロン・ニュートラル 3. フラップ・アップ 4. スティック・フォワード 5. 旋転がとまったら、ラダー・ニュートラル 6. 高速ダイブからのリカバリー これは、意図的にスピンを入れたらできる操作。 アクシデンタル・スピンの場合、ラダーを踏んでスピンに入っているという認識が そもそもないので、何が起こっているのかわからないのが現実。 スピンと認識できず、機体の挙動がおかしいと思ったらやるべきこと。 引いている操縦桿の力を緩め、エルロン・ラダーを中立にする。 それでも自転が止まらなかったら、トップラダーとスティックフォワード量を増やす。 （スピンがフラットな場合。多くのスティックフォワード量が必要） 2019/8/25 TWIN Ⅱ Spin Recovery
- 29. 29 失速・スピンからの回復時の注意 1. 引いている操縦桿を戻す 量どれくらい戻せばよいのか？ 2. 旋回を伴う高速ダイブからの回復時の速度、制限荷重超過 3. スパイラルダイブへの転移 スピンとの違いは？ 見分け方は？ 回復方法の違いは？ 4. 2次スピンへの転移 回復操作時に使ったトップラダーを中立に戻さなかった場合、急激にエレ ベーターを引いた時に再度失速し、反対側にスピンに入ることがある。 2019/8/25
- 31. 31 回復にトップラダーを使用する理由 迎角の減少 SSA Soaring Magazineより出典 ラダーを使用して自転によるスピン軸のベクトルであるヨーを減らすと、慣性力によ るピッチアップ力が減少する。この動きにより機首は下向きとなり迎え角は減少す るため、エレベーターに気流があたりやすくなる。 回復操作は、トップラダー使用後、スティックフォワード 2019/8/25 迎角 速い旋転 遅い旋転 トップラダー 速い回転 ↓ 遠心力大 ↓ ピッチアップ 遅い回転 ↓ 遠心力小 ↓ ピッチダウン 遠心力
- 32. 32 スピンとスパイラル BGA Flight Instructor Manual スピンの特徴 スピン軸を中心に自転 ノーズダウン 旋回率大きい 低速 通常のG 非常に大きな降下率 スパイラルダイブの特徴 旋回（円弧） バンクは増大（結果的に安定） 旋回率はスピンより小さい すべてのコントロールは効く 高いG 2019/8/25
- 33. 33 失速速度に影響する要因 • 機体そのものの重量の増減 搭乗者・バラスト・荷物・水バラスト・燃料 • 高荷重の飛行姿勢 旋回・高速引き起こし・アクロ・ウィンチ索の張力 • フラップ位置 フラップ下げ→揚力係数・抗力係数の増加→失速速度が増加 • 抗力の増加 翼面のバグ・エアブレーキ・フラップ・エンジン・着氷 • 外部要因 ガスト・ウィンドシアー・ウィンドグラディエント • 密度高度 高高度、高温、多湿 2019/8/25
- 34. 34 機体重量と失速速度の関係 機体重量＝「実際の機体重量」 または 「運動による荷重が加わった総重量」 失速速度は機体重量の2乗に比例する。 一定の翼型では臨界角での揚力係数は一定。重量が変化するときはそれに釣り合った 揚力を得るために、速度が変化しなくてはならない。 機体重量、荷重倍数、バンク角が増加すれば失速速度は増加し、 減少すれば失速速度も減る。 FOX 飛行規程より 2019/8/25
- 36. 重心位置の影響 ○ 安定性が増す ○ 失速から回復しやすい ○ 高速飛行に適する × 着陸時の引き起こし操 作が大きくなる ○ 操縦性が増す ○ 低速飛行に適する × 安定性が減少 × 失速に入りやすい 重心 前方限界 後方限界 2019/8/25 36
- 37. 37 重心位置とスピン BGA Instructor’s Manual / FAA Glider Flying Handbook 2019/8/25 前方重心 スピン初動後、スパ イラルダイブになる。 後方重心 フルスピンになる。 重心が後方限界を 超えている フラットスピン
- 38. 38 縦の静安定（水平安定板の役割） FAA Glider Flying Handbook 機首下げ傾向の相殺 多くのグライダーはCPがCGの後方に あって、ノーズヘビー傾向に設計されて いる。 水平安定板はグライダーの常時機首下 げ傾向を相殺するために負の迎え角を つけてバランスさせている。 風圧中心 重心 下向き揚力を発生 主翼失速時に機首下げ 取り付け角の違いにより、主翼が水平 安定板よりも臨界迎え角に先に達す る。 水平安定板の揚力の働きにより、主翼 揚力で機体重量を支えられなくなっても 機首が下がり、回復しやすさに貢献して いる。 失速したら必ず機首は下を向くのか？
- 40. 40 旋回中の荷重倍数と失速速度 FAA Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge 水平飛行中の失速速度をVsとすると W = L = ½ ρCLSVs2 Vs = √(2W/ρSCL) 旋回飛行中の失速速度をVSθとすると W = L cosθより VSθ = √(2W/ρSCLcosθ) = √cosθ 1 ×Vs 荷重倍数n＝L/W または n=1/cosθ 2019/8/25 バンクをつけただけでは失速速度は増えない
- 44. 44 荷重の増加（ウィンチ索の張力） 2019/8/25 BGA Instructor’s Manual 揚力 索の張力 重量 抗力 100km/hで上昇中 合力 曳航初期上昇径路角45° 索角 5°100km/hで上昇中には 重量（重力）の 1.63倍の上向き 合力Ra（揚力とほぼ同じ強さ） が発生することで力が釣合う。 定常滑空時の1.63倍の 揚力が発生している 。 その時の迎え角は定常滑空 時よりやや大きい 。 100km/h定常滑空時は 4°とすると、 約7.5°。 水平飛行での失速速度60km/h 曳航中の失速速度 = √1.63VS1 ≒1.3 VS1 1.3x60km/h=78km/h
- 46. 46 ウィンド・グラディエントと低空旋回 デレック・ピゴット著 「滑空工学入門」より出典 2019/8/25 風速 10m/s 風速 5m/s 風速 13m/s 風下への旋回 風上への旋回 グライダーは翼幅が大きく、ロールの運動性がやや悪い。急旋回では上の翼は下の 翼の高さより10m以上高くなる。 ウィンド・グラディエントのために上の翼にあたる気流の速度は下の翼より大きい。 バンク角が深くなる傾向が強くなる。特に地面近くは、傾きの修正が難しくなる。 対気速度 90km/hでの旋回 より大きな揚力 より大きな揚力より少ない揚力 より少ない揚力 水平にしやすい 水平にしにくい 翼端対気速度 108km/h 翼端対気速度 80km/h 翼端対気速度 72km/h 翼端対気速度 100km/h
- 50. 単座グライダーのスピン特性 • 安定性よりも操縦性を重視している。 • スティック操作がすぐに姿勢の変化に反映される。 • ソアリング等で低速で飛ぶことが多い。 • 翼が薄い。最大揚力係数から急激に揚力が減少する。 • 翼のねじり下げを抑えてある。 • スキッドからだけでなく、ウィングドロップによるスピンも入り易い。 502019/8/25 50 Cｌ
- 52. 52 3. ヒューマン・ファクターと Threat & Error management 2019/8/25 52
- 54. 飛行中の意思決定のための3Pモデル FAA Aviation Instructor’s Handbook 状況認識 実行 決定 危険の認識 すべての行動の始まり ソアリング中、風が強く、沈下 が強くなってきた。滑走路に届 くか？ リスクレベルの検討 滑走路に届かないと判断した 場合に、プランBを用意してい るか？ リスクマネージメントの 実行 このままだと滑走路に 届くのは難しいため、 場外着陸の意思決定 をする。 状況認識に戻る。 場外着陸の経路はどう するか？無線で連絡す るか？注意点は？ 2019/8/25 54
- 55. リスクとなりえる状況をどう認識するか？ リスク要素 評価内容 パイロット 健康状態、精神・感情の状態、疲労度、極度の緊張等 スピン訓練の実施状況、機体の慣熟度等 機体 性能・運用限界・装備・耐空性、重量、フラップ・ダイブ位置、計器 の作動、速度や降下率等 環境 風向と風速・天候の変化、上昇気流・下降気流の状態、他機の動 向、地形や障害物の位置、ピストによる指示、法令・空域・空港規 則等の指定経路・高度、離着陸場の条件等 外圧 他者からの飛行完遂への期待や圧力。スケジュール上の圧力。 仕事・家庭・友人・先輩・教官からの圧力等。 2019/8/25 55
- 56. 56 TEM (Threat & Error Management)モデル UAS（望ましくない航空機の状況）が発生して しまった場合、パイロットがそのUASの対処に 失敗すると、インシデント・アクシデントとなる。 マネージメント 失 敗 マネージメント 失 敗 マネージメント 失 敗 アクシデント (Undesired Aircraft Status) 2019/8/25
- 57. 57 出発前の確認 スレット＆エラー・マネージメント スレット エラー マネージメント 気象 強風と大きな沈下帯 滑空比の計算間違いに よる高度の低下 計算結果に十分なマージ ンがあるかの確認 ATC 宇都宮ACAの通過 他機とのニアミス レーダーアドバイザリー と見張りの強化 空港 夕方の西日による視 程低下 他機とのニアミス 自機の位置を一方送信で アナウンス 地形 場周経路場の送電 線 索切れ時の送電線との 異常接近 事前に地図をチェック。場 外着陸の手順を決める。 組織 場外着陸した際の リトリブ要員確保 要員がいないので、無 理に滑走路に帰る。 事前に場外着陸時の手順 を決めておく。 その他 体重が軽いパイロ ットとの交代 バラスト搭載忘れによ る不適切な重心位置 事前に交代パイロットに注 意喚起する 2019/8/25
- 59. スピン事故例 状況 風向約300°風速約5m/s。滑走路は33。上 空では、2/8程度の積雲が4-5,000ftで、赤城 山から佐野市付近まで雲道があった。 飛行後、約2km北北西の佐野ICを100mで通 過して、高度約58mまで160km/hに増速し、 高さ約85mの鉄塔間の高圧線を、高度約 100m、対地速度約80km/hで越えたところで ピストに対し 「高度が下がったのでダイレクト に入る」との通報。 進入中、ピスト担当者から同機に、現在の使 用滑走路は風に正対する33との通報。機長 は滑走路15上のピスト横を通過時、ギヤを出 さず、エア・ブレーキも使用しないまま滑走路 上を 低高度で通過し滑走路のエンド付近で 中央付近に向け、旋回を開始した。 2019/8/25 59
- 63. グライダー・パイロットに求められる技能について 63 グライダー パイロットの技能 操縦技術 知識 判断 取組姿勢 通常操作 非常操作 モニター 航空機・空力・機材 環境（気象・地形） 人間の能力の限界 意志決定能力 リスクマネージメント能力 タスクマネージメント能力 状況認識（危険予知）能力 搭載機器マネージメント能力 CFIT*マネージメント能力 法令遵守 積極性 協調性 沈着性 コミュニケーション能力 計画マネージメント能力 リーダーシップ 緊急時の対応 不時着時のサバイバル リーダーシップ エアマンシップ （ICAO 定義） 正しい判断力、確固 たる知識と技術、そし て飛行目的を完遂す る心構えを常に持ち 続けるパイロット精神 飛行技術 計画・判断力 状況認識力 規則の遵守 SRM・TEM*能力 同乗者の安全確保 *CFIT=Controlled Flight Into Terrain *SRM=Single Pilot Resource Management *TEM=Threat and Error Management2019/8/25 63
- 64. 64 飛行を始める前に教えるべき内容 1. 人間の能力の限界 ・空間認識のメカニズム、空間識失調 ・視機能のしくみと限界を踏まえた効果的な見張りの方法 ・航空医学 2. 考える訓練 ・飛行のフェーズ毎にグライダーの危険はどこにあるのか？ ・危険はどのように予知するのか？ ・どうすれば危険が避けられるのか？ ・危険に陥った場合、どのように回復するのか？ 3. 根拠のある飛行の実施 ・航空力学・飛行規程の理解 ・その速度、そのバンク、その行動を決定した根拠は何か？ ・飛行毎に状況が異なるグライダー性能の把握（ポーラーカーブの理解） ・重量重心位置の飛行への影響 ・航空法の内容が実飛行において意味すること 2019/8/25
- 66. 旋回中の沈下率 出典：佐藤文幸「旋回中の沈下率について」 2019/8/25 66 nn w w cos 1 cos 1 直線 旋回 旋回中の沈下率比= バンク角 荷重倍数n 沈下率比 30° 1.15 1.23 45° 1.41 1.67 60° 2.00 2.83 （注）この計算は基準のポーラーカー ブの精度に強く依存しており、また、 旋回の曲率により風が胴体に真っす ぐに当たらないこと、及び舵面を動か すことによる抵抗増を考慮していない ため、この結果を参考程度にとどめる こと。
- 67. TWIN Ⅱ 旋回中のポーラーカーブ 出典：佐藤文幸「旋回中の沈下率について」 2019/8/25 67 速度[km/h] -3 -2 -1 0 0 50 100 150 200 旋回中の沈下率[m/s] 基準のポーラーカーブ バンク20° バンク40° バンク60° 理論曲線(バンク0°) 理論曲線(バンク60°) 最大滑空比 最小沈下率失速 理論曲線（0°） バンク角を増すと、沈下率は悪化し、速度を増さなければ失速するという実際の現 象を正しく再現できている。 定常旋回中に最小沈下率及び最大滑空比となる迎え角はそれぞれ直線飛行時と 同じであることが分かる。 ×は各バンク角の定常旋回において直線飛行時の失速時と同じ迎え角である点 ▲は同様に最小沈下率と同じ迎え角である点 ○は同様に最大滑空比と同じ迎え角である点
- 68. TWIN Ⅱ 旋回半径と沈下率 出典：佐藤文幸「旋回中の沈下率について」 2019/8/25 68 旋回半径[m] -3 -2 -1 0 0 50 100 150 沈下率[m/s] バンク20° バンク30° バンク40° バンク45° バンク50° バンク55° バンク60° 60° 55° 50° 45° 40° 30° 20° バンク角40～45度付近で旋回すると、旋回半径と沈下率が程よく小さくなる。 コアのみが強いタイプの上昇気流に対してソアリングの上昇速度のみを追求すると、失速と隣 り合わせになる可能性が高くなる（TWINⅡに限らず、他の機体でも同様）。 小さな旋回半径には、より速い速度と大きなCL値（迎え角）が必要。重量が重いほど早く最大 CL値に達してしまう。 旋回中は内側の翼がより低速で進むこと、及びエルロンの当て舵により旋回内側のエルロン付 近の迎え角が増え、図中の×よりも速い速度で失速が始まる。 90km/h 80km/h 105km/h 77km/hバンク0°の失速速度=75km/h
- 69. 危険に近づかない工夫 注意力散漫・一点集中になる状況の除去 • 状況認識能力を高めるためのシミュレーション実施 • 注意力をそらせる訓練等の実施 • 優先順位の判断 • 普段と異なる経路の飛行の実施 • 考える訓練、自分の考えを評価してもらう機会の設定 失速から遠ざけるためのマージン ・ソアリング速度の検討 ・旋回時にバンクをしっかりつける。 ・旋回時に内滑り気味で飛ぶ。 ・ベース～ファイナルを高めに持ってきて、ダイブを使用して降りる。 ・トリムを前気味に取る 69