W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
(1)
まえがき
この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,通商産業大臣が改正した日
本工業規格である。これによって,JIS W 0114 : 1992 は改正され,この規格に置き換えられる。
今回の改正は,対応国際規格である ISO 1151-4 の改正に伴うものである。
日本工業規格
JIS
W
0114
: 2000
(ISO 1151-4
: 1994
)
飛行力学−概念,量及び記号−
第 4 部:航空機の安定性及び
操縦性の研究に使用する概念,量及び記号
Flight dynamics
−Concepts, quantities and symbols−
Part
:4 Concepts, quantities and symbols used in the study
of aircraft stability and control
序文 この規格は,1994 年第二版として発行された ISO 1151-4, Flight dynamics-Concepts, quantities and
symbols-Part 4
:Concepts, quantities and symbols used in the study of aircraft stability and control を翻訳し,技術
的内容及び規格票の様式を変更することなく作成した日本工業規格である。
なお,この規格で点線の下線を施してある箇所は,原国際規格にはない事項である。
ISO 1151
は,Part1∼9 で編成されているが,これらの各 Part に一致する日本工業規格は,次のとおりであ
る。
ただし,ここに示す規格の名称は,前付け部及び主題部(
“飛行力学−概念,量及び記号−”
)を省略した。
Part 1-JIS W 0111
第 1 部:航空機の対気運動
Part 2-JIS W 0112
第 2 部:地球に対する航空機及び大気の運動
Part 3-JIS W 0113
第 3 部:力,モーメント及びそれらの係数の微係数
Part 4-JIS W 0114
第 4 部:航空機の安定性及び操縦性の研究に使用する概念,量及び記号
Part 5-JIS W 0115
第 5 部:測定で使用する量
Part 6-JIS W 0116
第 6 部:航空機の幾何学的性質
Part 7-JIS W 0117
第 7 部:飛行点及び飛行包囲線
Part 8-JIS W 0118
第 8 部:航空機の動的挙動の解析に使用する概念及び量
Part 9-JIS W 0119
第 9 部:飛行経路に沿った大気の動きのモデル
上記の一連の日本工業規格は,理論的及び実験的研究で使用する比較的重要な用語を,主要な概念ととも
に規定し,さらに,できるだけ対応記号を与えることを目的とする。
上記の各日本工業規格において,用語“航空機”は,大気中又は宇宙の飛行を目的とする輸送機関を意味
する。通常,航空機は,一つの平面に関して本質的に左右の対称性をもっている。この平面は,航空機の
形状特性によって定まる。この平面上に,二つの直交方向(前後及び上下)を定め,この平面に垂直に,
左右方向を定義する。
対称平面が一つある場合には,それを航空機の基準平面とする。対称平面が二つ以上ある場合,又は対称
平面がない場合には,基準平面を選ぶ必要がある。前者の場合には,対称平面の一つを基準平面とする。
後者の場合には,基準平面は任意である。どの場合でも,選択した結果を明記しておくことが必要である。
2
W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
どの軸の周りの回転角,角速度及びモーメントも,その軸の正の向きに見たときに時計回りを正とする。
座標軸は,すべて三次元,直交かつ右手系であって,この座標系は,x 軸の周りを正の方向に
2
π
回転すれば,
前に,z 軸が占めていた位置に y 軸がくることになる。
重力場が,均一な場合には,重心は,質量中心に一致する。重力場が均一でない場合には,上記の日本工
業規格の定義においては重心を質量中心に置き換えることができる。この場合には,その旨を示しておく
ことが望ましい。
章及び箇条の番号
JIS W 0111
∼0119 では,箇条の引用の指示が容易になるように,箇条の番号に,対応する ISO 1151 の“Part”
の番号を最初の数字にした 10 進番号方式を採用した。
参考 本文中に,例えば 2.2.3 とある場合には,ISO 1151-2(≡JIS W 0112)の 2.3 であることを示す。
4.0
適用範囲
この規格は,航空機の安定性及び操縦性の研究に用いられる概念,量及び記号について規定する。
4.1
操縦装置 4.1.4 に規定する定義を除き,この箇条に規定する定義は,次に示す主操縦装置(7.2.1.1)
を備えた航空機に適用する。
− 縦操縦装置(4.1.1.1)及び横操縦装置(4.1.2.1)としての操縦かん又は操縦輪
− 方向操縦装置(4.1.3.1)としてのペダル
備考1. 混乱するおそれがなければ,4.1.1∼4.1.4に示す記号から文字
δ
を省いてもよい。
2.
操縦装置の変位を示す記号は,従来から使われてきたものであって,慣例に従って決められ
る記号とは必ずしも一致しない。
4.1.1
縦操縦装置
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.1.1.1
縦操縦装置 操縦士が,縦揺れモーメント(1.5.5)を変えることができる操縦装
置(7.2.1.1)。
−
pitch control
4.1.1.2
縦操縦装置
の変位
適切に選んだ基準軸系内で,縦操縦装置(4.1.1.1)に付けた基準点
の変位。この変位は,航空機の前向き(6.0.4)を正とする。
D
δm
displacement of the pitch
control
4.1.1.3
縦操縦装置
に加える力
操縦士が,縦操縦装置(4.1.1.1)に加える力。この力は,航空機の
前向き(6.0.4)(
“押す力”
)を正とする。
E
δm
effort on the pitch control
4.1.1.4
縦トリム装
置
操縦士が,縦操縦装置に加える力(4.1.1.3)を変えることができる
操縦装置。
備考 多くの場合に,この装置は想定する飛行状態(8.1.2)に
応じて縦操縦装置に加える力(4.1.1.3)を弱めたり不必
要にするために使われる。
−
pitch trim control
4.1.2
横操縦装置
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.1.2.1
横操縦装置 操縦士が,横揺れモーメント(1.5.5)を変えることができる操縦装
置(7.2.1.1)。
−
roll control
4.1.2.2
横操縦装置
の変位
a
) 操縦かん:適切に選んだ基準軸系内で,横操縦装置(4.1.2.1)
に付けた基準点の変位。この変位は,航空機の
左舷向き(6.0.4)を正とする。
b)
操縦輪:横操縦装置の回転角。この変位は操縦士から見て,
時計回りの向きを負とする。
D
δi
displacement of the roll
control
3
W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.1.2.3
横操縦装置
に加える力
a
) 操縦かん:操縦士が,横操縦装置(4.1.2.1)に加える力。この
力は航空機の左舷向きに力を加える場合を正と
する(6.0.4)。
b)
操縦輪:操縦士が,操縦輪に加えた力によって生じるモー
メントを操縦輪半径で割ったもの。上記のモーメ
ントが操縦士から見て時計回りの向きを負とす
る。
E
δi
effort on the roll control
4.1.2.4
横トリム装
置
操縦士が,横操縦装置に加える力(4.1.2.3)を変えることができる
操縦装置。
備考 多くの場合に,この装置は想定する飛行状態(8.1.2)に
応じて横操縦装置に加える力(4.1.2.3)を弱めたり不必
要にするために使われる。
roll trim control
4.1.3
方向操縦装置
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.1.3.1
方向操縦装
置
操縦士が,偏揺れモーメント(1.5.5)を変えることができる操縦装
置(7.2.1.1)。
−
yaw control
4.1.3.2
方向操縦装
置の変位
適切に選んだ基準軸系内での,方向操縦装置(4.1.3.1)に付けた基
準点の変位。この変位は操縦士が左足で航空機の前向き(6.0.4)
に押す場合を正とする。
D
δn
displacement of the yaw
control
4.1.3.3
方向操縦装
置に加える
力
操縦士が,方向操縦装置(4.1.3.1)に加える力。この力は操縦士が
左足で前向き(6.0.4)に押す場合を正とする。
E
δn
effort on the yaw control
4.1.3.4
方向トリム
装置
操縦士が,方向操縦装置に加える力(4.1.3.3)を変えることができ
る操縦装置。
備考 多くの場合に,この装置は想定する飛行状態(8.1.2)に
応じて方向操縦装置に加える力(4.1.3.3)を弱めたり不
必要にするために使われる。
−
yaw trim control
4.1.4
揚力制御装置 この形式の制御装置は,ヘリコプタに使用する。この制御装置は,メインロータの
ブレードのコレクティヴピッチを変化させるものである。通常,これは操縦士の横にある 1 本のレバーで
ある。
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.1.4.1
コレクティ
ヴピッチコ
ントロール
ヘリコプタの操縦士が,メインロータのブレードの平均ピッチ
角 を 変 化 さ せ る こ と で 揚 力 (1.6.2.8) を 制 御 で き る 操 縦 装 置
(7.2.1.1)
。
−
collective pitch control,
lift control
4.1.4.2
コレクティ
ヴピッチコ
ントロール
の変位
適切に選んだ基準軸系内での,コレクティヴピッチコントロー
ル(4.1.4.1)に付けた基準点の変位。この変位は航空機の上方への
向き(6.0.4)を正とする。
D
δz
displacement of the
collective pitch control
4.2
安定性パラメータ この箇条では,航空機の安定性を単純化して解析するときに使用する概念及び
量を規定する。
これらの解析は,機体空力モーメントの成分の係数(1.7.2.8)が,次に示す飛行変量(8.1.1)の連続かつ微分
可能な関数であると仮定したモデルに基づいている。飛行変量は,迎え角
α
(1.2.1.2)
,横滑り角
β
(1.2.1.1)
,
その他の中でその変化が微小である 3 個の舵面変位
δ
l
,
δ
m
,
δ
n
(それぞれ 1.8.3.11,1.8.3.12,1.8.3.13)であ
る。
多くの場合に,独立変数,一定であると仮定する変数及び変数間の関係を指定する必要がある。
例えば,縦の安定性の検討では,
4
W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
a)
定常旋回(8.2.8)における飛行の場合を除く。
b)
通常,次の二つの場合を考慮する。
1)
舵面固定の場合
− 独立変数は,迎え角
− 角速度 p, q 及び r(1.3.6)は,0
− 縦操縦の舵面は固定[
δ
m
(1.8.3.12)
一定]
2)
舵面自由の場合
− 独立変数は,迎え角
− 角速度 p,q 及び r は,0
− 縦操縦の舵面は自由。すなわち,その位置
δ
m
は,迎え角だけによって決まるので,ヒンジモーメン
ト(1.9.1)は 0 のままである。関数
δ
m
(
α
)
は,微分可能であると仮定する(不可逆なサーボ制御装置で
舵面を制御する場合を除く。
)
。
4.2.1
空力中心
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.2.1.1
舵面固定で
の,迎え角
に対する空
力中心
縦操縦の舵面が固定で迎え角が変化するときに,その点 P に関
する空力縦揺れモーメント係数
p
A
m
)
(C
(1.7.2.8)
が一定のままで
あるような前後軸(1.1.5)上の点 P。
δ
m
=一定で
0
)
(
A
m
=
α
∂
∂ C
−
aerodynamic centre for
the angle of attack
motivator fixed
4.2.1.2
舵面自由で
の,迎え角
に対する空
力中心
縦操縦の舵面が自由で迎え角が変化するときに,その点 P に関
する空力縦揺れモーメント係数
p
A
m
)
(C
(1.7.2.8)
が,一定のままで
あるような前後軸(1.1.5)上の点 P。
0
)
(
p
A
m
=
α
∂
∂ C
−
aerodynamic centre for
the angle of attack
motivator free
4.2.1.3
舵面固定で
の,横滑り
角に対する
空力中心
舵面が一定で横滑り角が変化するときに,その点 P に関する空
力横揺れモーメント係数
p
A
I
)
(C
及び空力偏揺れモーメント係数
p
A
n
)
(C
(1.7.2.8)
が一定のままであるような航空機基準平面(6.1.1)
上の点 P。
δ
1
=一定で
0
)
(
p
A
1
=
β
∂
∂ C
, 及び
δn=一定で
0
)
(
p
A
n
=
β
∂
∂ C
−
aerodynamic centre for
the angle of sideslip
motivators fixed
4.2.1.4
縦操縦装置
の変位に対
する空力中
心
迎え角が一定で縦揺れ舵面が変化するときに,その点 P に関す
る空力縦揺れモーメント係数
p
A
m
)
(C
(1.7.2.8)
が,一定のままであ
るような前後軸(1.1.5)上の点 P。
α
=一定で
0
)
(
m
p
A
m
=
δ
∂
∂ C
−
aerodynamic centre for
the pitch control
deflection
4.2.1.5
方向操縦装
置の変位に
対する空力
中心
横滑り角が一定で方向操縦の舵面変位が変化するときに,その
点 P に関する空力偏揺れモーメント係数
p
A
n
)
(C
(1.7.2.8)
が,一定
のままであるような航空機基準平面(6.1.1)上の点 P。
β
=一定で
0
)
(
n
p
A
n
=
δ
∂
∂ C
−
aerodynamic centre for
the yaw control
deflection
5
W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
4.2.2
静安定余裕 4.2.2.1 及び 4.2.2.2 の定義において,前後軸 x(1.1.5)は,翼の基準軸系の軸 x
b
(6.6.11)
に
平行であると仮定する。
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.2.2.1
舵面固定で
の,静安定
余裕
次の式によって規定される量。
l
x
x
2
1
−
ここに,x
1
: 質量中心の前後軸座標(1.1.5)。
x
2
: 舵面固定での,迎え角に対する空力中心
(4.2.1.1)
の前後軸座標。
l
:
基準長さ(1.4.6)。
備考1. この量は,一般に基準長さ(1.4.6)に対する%として
示される。
2.
使用する基準長さは,一般に空力平均翼弦長(6.6.17)
である。
3.
静安定余裕は,対応する空力中心が質量中心の後ろ
に位置する場合に,正である。
−
static margin motivator
fixed
4.2.2.2
舵面自由で
の,静安定
余裕
次の式によって規定される量。
l
x
x
3
1
−
ここに,x
1
: 質量中心の前後軸座標(1.1.5)
x
3
: 舵面固定での,迎え角に対する空力中心
(4.2.1.2)
の前後軸座標。
1
:
基準長さ(1.4.6)。
備考1. この量は,一般に基準長さ(1.4.6)に対する%として
示される。
2.
使用する基準長さは,一般に空力平均翼弦長(6.6.17)
である。
3.
静安定余裕は,対応する空力中心が質量中心の後ろ
に位置する場合に,正である。
−
static margin motivator
free
4.2.3
圧力中心
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.2.3.1
圧力中心
その点に関する空力モーメント(1.6.2.9)が 0 である点。
次の条件で与えられる特殊な飛行状態(8.1.2)の場合については,
ï
î
ïï
í
ì
0
0
0
A
A
A
=
=
=
N
L
Y
この用語は、前後軸座標によって規定される前後軸(1.1.5)上の点
P
を意味する。
A
A
p
Z
M
x
−
=
ここに,Y
A
及び Z
A
:
機体軸系(1.1.5)の原点に関する
空気力成分(1.6.2.2)
L
A
, M
A
, N
A
: 機体軸系(1.1.5)の原点に関する空力
モーメント成分(1.6.2.10)
−
centre of pressure
4.2.4
安定性
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.2.4.1
静安定
航空機が定常飛行状態(8.1.3)からはずれたり,その飛行状態が続
いた後に元の定常飛行状態に戻る性質があれば,航空機は静的
に安定である。
−
static stability
6
W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.2.4.2
舵面固定で
の,縦の静
安定
縦操縦の舵面変位(1.8.3.12)が一定の場合の航空機の縦の運動
(8.2.9)
に関する静安定(4.2.4.1)
備考1. この安定性は,次の場合に得られる。
0
m
<
∂
∂
α
C
ここに,C
m
: 質量中心に関する縦揺れモーメント係数
(1.5.6)
。
2.
推進力(1.6.1.4)による縦揺れモーメントが 0 である
場合には,舵面固定での,静安定余裕(4.2.2.1)が正
のときに,この安定性が得られる。
−
longitudinal static stability
motivator fixed
4.2.4.3
舵面自由で
の,縦の静
安定
縦操縦の舵面が,そのヒンジ回りに自由である場合の航空機の
縦の運動(8.2.9)に関する静安定(4.2.4.1)(4.2 参照)
。
備考1. この安定性は,次の場合に得られる。
0
m
<
∂
∂
α
C
ここに,C
m
: 質量中心に関する縦揺れモーメント係数
(1.5.6)
。
2.
推進力(1.6.1.4)による縦揺れモーメントが 0 である
場合には,舵面自由での,静安定余裕(4.2.2.2)が正
のときに,この安定性が得られる。
−
longitudinal static stability
motivator free
4.2.4.4
動安定
じょう乱(8.1.8)又は制御入力(8.1.7)を受けた後に,定常飛行状態
に戻れば航空機は,動的に安定である。
−
dynamic stability
4.3
航空機の飛行性評価に用いる量 次の量は,主として実用的な評価基準であり,ここに示す現象に
ついて結論を下すために,通常,図表の提示が必要である。それぞれの場合において,一定に保つ飛行変
量(8.1.1)は明記しなければならない。
備考 用語の一部分と丸括弧“( )”を付けてある用語では,紛れを生じるおそれがなければその部
分を省略してもよい。
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.3.1
(1g 当た
りの)操舵
力(こう配)
次の式によって定義される量。
n
m
∂
−∂
δ
E
ここに,E
δm
: 縦操縦装置(4.1.1.3)に加える力。
n
: 荷重倍数(1.5.9)。
−
manoeuvering
force(gradient)
4.3.2
(1g 当た
りの)操舵
変位(こう
配)
次の式によって定義される量。
n
m
∂
−∂
δ
D
ここに,D
δm
: 縦操縦装置の変位(4.1.1)。
n
: 荷重倍数(1.5.9)。
−
manoeuvering
displacement(gradient)
4.3.3
マッハ数に
対する操舵
力(こう配)
次の式によって定義される量。
M
E
∂
∂
m
δ
ここに,E
δm
: 縦操縦装置(4.1.1.3)に加える力。
M
: マッハ数(1.3.3)。
−
force by Mach
number(gradient)
4.3.4
マッハ数に
対する操舵
変位(こう
配)
次の式によって定義される量。
M
D
∂
∂
m
δ
ここに,D
δm
: 縦操縦装置の変位(4.1.1)。
M
: マッハ数(1.3.3)。
−
displacement by Mach
number(gradient)
7
W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
番号
用語
定義
記号
対応英語
4.3.5
校正対気速
度に対する
操舵力(こ
う配)
次の式によって定義される量。
c
V
E
∂
−∂
m
δ
ここに,E
δm
: 縦操縦装置(4.1.1.3)に加える力。
V
c
: 校正対気速度(5.6.1)。
−
force with respect to
calibrated
airspeed(gradient)
4.3.6
校正対気速
度に対する
操舵変位
(こう配)
次の式によって定義される量。
c
V
D
∂
−∂
m
δ
ここに,D
δm
: 縦操縦装置の変位(4.1.1)。
V
c
: 校正対気速度(5.6.1)。
−
displacement with respect
to calibrated
airspeed(gradient)
航空専門委員会 構成表(順不同)
氏名
所属
(委員会長)
東 口 實
東京工科大学
岩 村 敬
運輸省航空局
海老原 正 夫
科学技術庁航空宇宙技術研究所
榊 達 郎
社団法人日本航空技術協会
山 田 秀次郎
社団法人日本航空宇宙工業会
森 迫 勝
石川島播磨重工業株式会社
宮 崎 崇 男
富士重工業株式会社
香 春 民 生
日本航空株式会社
諏訪部 洋 光
全日本空輸株式会社
大 宮 英 明
三菱重工業株式会社
土 屋 美 則
東芝株式会社
金 子 敦
川崎重工業株式会社
宮 脇 紘 一
株式会社日本エアシステム
小 泉 一 哉
社団法人日本航空技術協会
穐 山 貞 治
工業技術院標準部
(事務局)
池 川 澄 夫
工業技術院標準部
8
W 0114 : 2000 (ISO 1151-4 : 1994)
規格原案作成委員会 構成表
氏名
所属
(委員長)
松 木 正 勝
日本工業大学
(副委員長)
渡 辺 晃
日本飛行機株式会社技術本部
(委員)
久 郷 達 也
通商産業省機械情報産業局
津 金 秀 幸
通商産業省工業技術院標準部
平 沢 愛 祥
運輸省航空局
後 藤 忠 司
海上保安庁装備技術部
中 西 忠 雄
防衛庁装備部
伊 藤 誠 一
科学技術庁航空宇宙技術研究所
守 田 正 公
社団法人日本航空技術協会
中 込 常 雄
日本工業標準調査会
久木田 実 守
株式会社富士キメラ総研
塩 田 克 彦
日本航空株式会社技術研究所
吉 井 正 洋
株式会社日本エアシステム整備本部
服 部 博
石川島播磨重工業株式会社航空宇宙事業本部
麹 盛 謙 二
川崎重工業株式会社航空宇宙事業本部
香 坂 哲 也
株式会社島津製作所航空機器営業部
多和田 孝 造
帝人製機株式会社航空機技術部
曽 我 章
日本航空電子工業株式会社航機事業部
今 村 和 夫
富士重工業株式会社航空宇宙事業本部
清 田 紀 男
三菱電機株式会社鎌倉製作所
太 田 明
三菱重工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作所
宇田川 知 行
横河電機株式会社航空宇宙特機事業部
播 磨 克 彦
アエロスペック研究会
山 田 秀次郎
社団法人日本航空宇宙工業会
(事務局)
高 崎 信 之
社団法人日本航空宇宙工業会調査部