操縦士勉強会コミュのTASとVertical Speedの関係

１０年間教官してましたがこんな質問今まで聞かれた事なかったです（笑）基本中の基本とは．．．日本とオーストラリアの訓練水準の違いを感じます。では、がんばって答えてみます。

VSとTAS（答え：変わる）

VSは定義的にTASのVertical Componentである。
水平飛行時はVSはゼロですが、極端な例を出すと垂直上昇中はVS＝TASとなる。
TASの数値が大きくなればなるほどVSの数値も比例して大きくなる。（水平飛行時以外は）

VSとGS（答え：変わらない）

気流に対して一定のフライトパスを維持している限りGSはVSに対して影響を与えない。例として離陸上昇中の向かい風により上昇角度は大きくなるが、上昇率に変化はない。

反論としてILS進入中にGSが変わるとVSも変わるじゃないかというのがあるかもしれませんが、あれは地面に対して一定のフライトパスを維持するためにパイロットが（あるいはAPが）わざとVSを変えているのであって、GSがVSを直接変えているわけではない。

Lift(揚力)との関係

これは難しい．．．どのような条件ででしょう？Lift自体がTASなどで変わってしまうので、他の条件を同じくしてLiftだけ変えてVSを比較する状況が浮かばないのですが．．．そして同じくLiftを変えるとそれに対してDragやFlight Pathなども変わってしまうので。

お役に立てずにすみません。

TASは高度によっても　かわるぞ〜　

＞うみひょうさん

さすが教官ですね。実際のフライトを例にとって説明していただいたので大変分かりやすいです。
日本の訓練は、丸暗記か学者みたいに計算式を出してくるか両極端なものばっかりなので大変です。
オーストラリアの教育水準の方が高いですよ。

それはさておき、Liftというと分かりにくいかもしれませんね。
要は、TAS一定でPitchを何度変えればVSがどれくらい変わるかということを考えています。
TASのsin(Pitch角)ではどうもなさそうなんですが、どなたかその関係を知っていませんか？

> 要は、TAS一定でPitchを何度変えればVSがどれくらい変わるかということを考えています。

例えば「ILS３度のGlide Pathにのって140knots、700fpmで進入している状態で、もし機体のPitch Angleを１度変えたらVSにどのような影響が出るか」という事ですね？結論から先に書くと、非常に複雑な計算を必要とするため単純計算では無理だと思うのですが．．．

> TASのsin(Pitch角)ではどうもなさそうなんですが．．．

ではまずこの事についてもう少しわかりやすくなるように説明してみます。降下中の機体の図が載っている画像を添付しました。

TASとは簡潔に定義すると「空気中で機体の移動した距離を時間で割ったもの」なので、この三角形で言うと機体が降下している斜めの線の長さとなります。

VSは垂直方向の移動距離を時間で割ったものなので、この三角形では垂直方向の長さとなります。

そのためTASとVSの関係は「VS = sin x * TAS」となります。

最初に出した例を当てはめてみると、VS = sin 3度 * 140knots = 7.3270338 nm / hour

これをfpmに換算するとVS = 742 fpmとなり、普段ILSで使用しているVSと近い数値が出ることがご理解いただけると思います。

あと若干使用している用語が紛らわしいので明確にしますと、この計算の際使用する降下角度のxはFlight Path AngleであってPitch Angleではありません。

Flight Path Angle（FPAと略）は地平線を０度基準とした、機体のFlight Pathの角度。つまりILSの場合は３度の降下ですね。

Pitch Angleは地平線を０度基準とした、機体のLongitudinal Axis（前後軸）の角度。FPA３度の降下を維持するためのPitchは機種にもよりますが例えばジェットでは２〜３度のNose Upですよね？（私の乗務機種では４度程のNose Downですが．．．）

> どなたかその関係（VSとPitch）を知っていませんか

VSとFPAの関係は上記のように数学的に簡単に計算できましたが、VSとPitchの関係は複雑ですね。まずPitchとその他色々な要素によりFPAが決まる。そしてFPAがVSを決めるわけです。

色々な要素というのは、Thrust、Weight、フラップ＆ギア等のコンフィグレーションなどで、またコックピットでTASではなくIASをReferenceとして飛んでいる以上、気温と気圧の変化もFPAに影響してきます。

これら全ての要素を単純計算にてVSを求めるのは非常に難しいのではないかと思います。機種ごとのFlight Manual等で目安となるPitchとThrustのコンビネーションが記載されているかもしれませんが、あくまでも限定された条件下での目安であり、実際の正確なVSの計算は、SIMのロジックを制御しているPerformance Computerとかでないと難しいと思います。

余談となりますが、元定期航空会社機長の作者が書いた航空フィクションで、飛行中に全てのスタティック（静圧）がふさがってその系統の計器が全て誤作動し、Non-visualであったため水平飛行を保つのも難しい状態に。必要なThrustとPitch Angleを正確に求めるために地上のSIMにZFW、CG 、Fuel、 OAT、Windなどのデータを打ち込んで飛行中の機体とほぼ同じ状態で飛ばしてみて、結果得られたThrustとPitch Angleのデータを無線でパイロットに伝えて何とか飛行を続けた…（笑）というストーリーもありました。なるほどなあと思いました。（笑）

まあPitchとVSの関係はそれほど複雑な計算が必要となるという事だと思いますが、もしどなたか簡単な計算方法をご存知であればご伝授頂きたいと思います。長文失礼しました。

＞うみひょうさん
詳しくありがとうございます。
やはり、L=1/2CLpV2Sの揚力計算式ですか...

FPA=Pitch角とすると、VS=TAS*sin(Pitch角)で簡易計算できますね。

いざとなれば、Performance Dataとにらめっこです。
ありがとうございました。

大学でいろんな公式を使っていろいろ計算させられましたけど、なんだか難しいですね。やっぱり自分の場合は高校の数学の試験で０点を取ったことのあるぐらい計算が苦手なので、自分がVSをいろんな状況下で求めるとしたら、フライトの基本中の基本の、Power+Attitude=Performanceを使います。