高翼機と低翼機の違い（長所、短所、主な違い） – Airplane Academy

高翼機と低翼機の区別は、視覚的にも明らかです。 高翼機は主翼が胴体より上にあり、低翼機は主翼が胴体より下にあります。

どちらの構成にも利点と欠点があり、どちらの構成を選択するかは、航空機に求められる性能要件を満たすために、航空機を製造するエンジニアリングチームが設計プロセスのかなり早い段階で行う選択となります。

それぞれの翼型は、訓練、性能、メンテナンス、日常的な使用において、それぞれ独自の方法でメリットがあります。 高翼機は低翼機に比べ、空気力学的に劣り、新米パイロットの訓練がやや容易で、日常的なメンテナンスがしやすいという特徴があります。

「正しい」答えはないので、高翼機と低翼機を比較することは、基本的にパイロットやオペレーターのニーズとのバランスをとるための表現となる。 高翼機と低翼機の選択には多くの意味があるので、自分の状況に最適なものを決定する際には、それらすべてを考え抜くことが重要です。

エアロダイナミクス

航空機の構成は、まず空気力学に焦点を当てます。 このような場合、「胴体」「翼」「尾翼」の位置や大きさ、形状によって、航空機の基本的な操縦特性が決定されます。 高翼機と低翼機では、横方向（ロール）の安定性、低速での操縦特性、一般的な航空機性能（巡航速度、離陸・着陸距離など）に大きな違いが生じることになる。

一例として、重量、全長、翼型、尾翼、エンジンが同じで、翼が胴体の上にあるものと胴体の下にあるものの2つの三輪車設計を考えてみましょう。

ロール特性

まず、横方向の安定性、つまりロール特性について考えてみる。 高翼機の場合、重心が翼の下にあるため、胴体が振り子のように作用してロール安定性を高めることができ、低翼機の場合、重心が翼の上に偏っている。

高翼機の場合、不安定なスパイラル降下に入る傾向は比較的少ないが、ローリング操縦を完了するためのエルロン力は高くなる。

これは、パイロットの仕事量が少なく、長時間計器飛行状態で飛行することを目的とした航空機にとって望ましい効果である。

Landing Characteristics

次に低速での操縦性、特に着陸と失速の特性について考えてみる。 着陸時のフレアでは、低翼機は高翼機より少し早く地面効果に入り、同じ高さの地面でも抵抗が大きく減ります。

フレア中の強い地面効果により、低翼機は高翼機よりも容易に「浮く」ことになり、この特性をうまく利用すれば、タッチダウンを和らげることができる。 しかし、この同じ地面効果がフレア中のバルーンを助長し、正確な着陸をより困難にする可能性がある。

高翼機はまだ地面効果を経験するが、翼が滑走路から数フィート離れているため、地面効果は滑走路面からの差によって指数関数的に減少するので、航空機に与える総影響は大幅に軽減される。

失速特性

失速特性は、低速操縦時の懸念事項でもある。 航空機の水平尾翼が胴体の下かその近くに取り付けられていると仮定すると、高翼機の高迎角時の翼からの乱流が航空機の尾翼に干渉しやすくなる可能性がある。 この後流の干渉は、フラップ位置やその他多くの設計要因に依存するが、主に2つの効果が推測される。

高翼機は失速時に強いバフェッティングが発生しやすく、パイロットがそれ以上減速するのを阻止することができる。 翼と尾翼の干渉は、ダウンウォッシュの効果により、エレベーターの効果を減少させる可能性がある。

ダウンウォッシュの効果は、量産機では特定の設計基準に大きく依存するが、最終的にはこの効果によって水平尾翼の迎え角が減少し、エレベーターの効果が減少する。

失速前のバフェットが強く、エレベーターの効果が低下すると、高翼機はピッチで失速特性を示し、失速入力を阻止するとともに、失速を達成するために必要なパイロットの努力を増加させる。 また、低翼機は、失速が迫っていることをパイロットにあまり警告しないようなピッチでの失速特性を示すようになる。

Cruise Characteristics

最後に、離陸、巡航、着陸の航空機の性能はすべて翼の位置によって影響を受ける可能性があります。 特に高翼機では、「プロファイル抵抗」と「干渉抵抗」が増加し、巡航性能に影響を与える。

プロファイル抗力は、空気が航空機の前面に単に衝突することによって生じる抗力であり、干渉抗力は、航空機に存在するさまざまな角、隅、くぼみと気流が相互作用することによって生じる抗力である。

低翼航空機の着陸装置の位置を考えてみましょう。それらは効率的な空力形状を作るために必要な最小限の追加構造またはフェアリングで翼に直接取り付けられているのです。 これに対して、高翼機では、着陸装置を、重くて構造的に怪しげな翼に取り付けるか、胴体に取り付けるかのどちらかです。

どちらの設計でも、低翼機と比較すると、高翼機はより多くの「もの」をぶら下げることになる。 また、高翼機は翼を強化するために支柱を必要とするため、低翼機と比較してより多くのプロファイルと干渉抵抗が発生することは明らかである。

低翼機の低い抗力プロファイルは、高翼設計に比べてより高い巡航性能をもたらし、その結果、より高い真の対気速度や低い巡航燃料消費量が得られる。 まず離陸を考えると、低翼機は接地ロールと障害物の除去距離が短いというメリットがある。

先端渦が地面効果で中断される時間がやや長いため、航空機の揚力がやや大きくなり、その結果、上昇勾配がやや急となる。 この地面効果により、まさに同じ理由で着陸距離が長くなる。

低翼機では着陸時の対地距離が長くなる。ここで対地距離とは、着陸点から50フィート上空までの水平距離のことである。 しかし、上記の実験では、尾輪の形状の影響や、異なる翼型などの使用は考慮されていないことに注意することが重要です。

現実の航空機を設計する空力学者は、航空機の安定性、制御特性、失速特性、巡航性能、離着陸距離に劇的に影響する選択をする。

現実の航空機は一般に、翼の位置で比較するのではなく、全体的な相対比較しかできない。

飛行訓練

初期パイロット訓練には、高翼機と低翼機のどちらが良いのでしょうか？ 学生パイロットの場合、実用上は問題ありません。

上記の思考実験の結論で言及したように、特定の航空機の個々の設計特性は、その航空機タイプの基本的な飛行特性により劇的な影響を与えます。

一般に、高翼機と低翼機を比較する場合、学生パイロットが注意すべき3つの問題がある。

Ingress/Egress in High Wing vs. Low Wing

飛行訓練環境で使用されるほとんどの低翼機は、胴体の右側にドアが1つ付いているのが特徴です。 このタイプの航空機の最も一般的なものは、パイパー・チェロキー・ファミリーの航空機になります。

機体への進入は、飛行教官が進入する前に生徒が座席をスライドする必要があり、進入の容易さを重視する場合は、座席と飛行制御装置の間に挟まることが困難となる場合があります。

さらに、航空機に荷物を積んでいる間は、雨や日光を避けることができません。

また、世界の飛行訓練フリートには、スライドまたは傾斜キャノピー訓練機がいくつか存在し、ダイヤモンドDA40/42シリーズとグラマンアメリカンシリーズはこのタイプの低翼脱進システムの良い例となっている。 そのため、教官と生徒が別々に機内に入ることができますが、布地を踏みつけないよう、多少の操作と慎重な足さばきが求められます。 そのため、この機体には左右のドアがあり、左右のどちらからでも前席と後席に出入りできるようになっています。

Visibility of High Wing vs. Low Wing

外の視界が良いことは、訓練機選びでしばしば評価される点である。 また、混雑した訓練場では、常に交通状況を確認する必要があります。

高翼機は下方向の視界が良いので、着陸の練習や地上基準マヌーバの訓練に有効です。

これに対し、低翼機は上方や前方の視界が狭く、トラフィックスキャンを簡単にすることができます。 パイロットは、高翼や低翼に特有の「死角」を補うことを学ばなければなりません。

Landing Characteristics for Student Pilots in High Wing vs. Low Wing

新入生にとって、高翼機と低翼機の最も大きな違いは、着陸を学ぶときに経験することでしょう。 低翼機は高翼機に比べ、ラウンドアウトやフレアーの際に浮き上がりやすく、バルーニングしやすい。

熟練したパイロットはこの効果を利用することができますが、学生パイロットはショートフィールド、最大性能の着陸技術に熟練することが難しくなるかもしれません。 また、フレアーの時間が長いと、風や速度の変化にさらされるため、横風を受けたときの着陸がより難しくなります。

このようなフレアでの浮き上がり傾向は、飛行機が地面効果で落ち着き、意図した地点に着陸できるよう、正確な速度制御が必要である。 高翼機では着陸フレアの際に沈下しやすくなりますが、低速で接近した場合、地面効果の恩恵を受けられず、不時着してしまう危険性があります。

また、高翼機は横風を受けたときにバンク角を使う余裕があり、スリップして着陸するときに滑走路のドリフトを管理することができる。

Everyday Flying

低翼機と高翼機の比較で最も重要なのは、日常のルーチンワークに関することである。 飛行前、飛行後、荷物の積み下ろし、キャビンの大きさ、操作設備など、すべてが高翼機や低翼機と「一緒に暮らす」ための要素です。

Preflight and Post-Flight Process

プリフライトとポストフライトのプロセスは、翼がどこに取り付けられているかにかかわらず、一般的に比較可能である。 パイロットは、航空機の様々な部品が損傷していないこと、エンジンや燃料、オイルシステムが正常に作動していること、明らかな損傷の兆候がないことを確認します。 翼の位置は、これらの作業を複雑にしたり、簡単にしたりするものです。

高翼機と低翼機の飛行前と飛行後の最も明らかな違いは、汚染物質をチェックするための燃料のサンプリング、着陸装置の点検、フラップやエアロンの点検などです。

高翼機は、パイロットが翼の下を歩いて、燃料ドレンやフラップ、アジャスターのヒンジやアクチュエータ、着陸装置などに比較的快適にアクセスできるという利点があります。 低翼機では、これらの部品を調べるために、パイロットはしゃがんだり、航空機の下にもぐったりする必要がある。

一部のパイロットにとって、これらの飛行前の行動を行うことは、意図的であろうとなかろうと、飛行中の航空機の検査に十分な注意が払われないことを意味する。

乗客の積み込み

以前に訓練環境における高・低翼機の乗り降りについて触れたが、高・低翼機からの乗客と貨物の積み込みを考える価値がある。

後部貨物ドアを持つ高翼機は、ドアを翼の後縁の近く、あるいは下に配置する傾向があります。 このため、翼の後縁が貨物積載の妨げにならない低翼機と比較すると、かさばる貨物や重い貨物の積載が困難になる場合があります。

この良い例が、ビーチクラフトA36/G36とセスナ206である。 しかし、低翼のビーチボナンザは、荷物の出し入れがしやすいという利点がある。

キャビンスペース

キャビンスペースも翼位置の影響を受けることがあるようです。 A36/G36 Bonanzaと206 Stationairの比較を続けると、Bonanzaは胴体上部が細くなっているため、頭や肩のスペースが狭く、Stationairは高翼のため、胴体上部が角ばった形状になっています。

航空機の意図する任務によっては、どちらの構成も同様に役立つかもしれないが、2つの航空機を比較する際には考慮すべき要素である。

室内容積が重要な場合、セスナ208Bキャラバンなどの多くの高翼機の二乗比率は、容積効率を最大化します。 しかし、高速性がより重要な設計や任務の目標である場合、室内容積は減少するものの、パイパーM600シリーズの航空機の緊密な形状、微調整された狭いラインがより適切である場合があります。

繰り返しになるが、航空機の最終的な任務は客室容積の要件に影響を与えるため、任務要件に応じて高翼または低翼の構成に賛成または反対することになる。

Operating Conditions

Operating conditions and facilities also role in biasing the advantage and disadvantage of high and low wing aircraft.これは、航空機の運用条件と設備が、低翼機、高翼機の有利不利に大きく影響することを意味しています。 高翼機を好む理由として、最も一般的で、おそらく認識しやすい運転条件は、滑走路の短いバックカントリーでの飛行です。

バックカントリーに最適化されたデザインはすべて高翼のテールドラッガーで、下方向への強い視認性と大きなプロペラクリアランスを優先しているように見えます。 また、高翼機は、泥、岩、砂利を布製の翼や塗装にまき散らす可能性のあるタイヤから、翼を遠ざけることができるという利点もあります。

高翼機の短距離とソフトフィールドの利点とは対照的に、企業航空の世界では低翼機が主流である。 低翼機の構造的な利点は、ビジネス機における客室の容積と快適性を最大化するのに役立っています。

ビジネス機では、多くの航空機システムが客室の床下または圧力容器の外側に配置され、利用可能な客室容積が最大化される。 また、低翼のため、エンジンは胴体後部に配置され、異物混入の危険性を低減しています。 このような設計上の配慮により、ビジネス航空機の究極の目標である乗客の快適性を最大限に高めることができます。

メンテナンス

高翼機と低翼機の通常のメンテナンス作業は、特に小型ピストンエンジンの一般航空機の領域では、ほぼ類似しています。 このような場合、「墜落事故」「火災事故」「火災による死傷事故」の3つの原因が考えられます。 どちらの場合も、翼の位置はあまり関係ありません。 しかし、より実質的なシステムのメンテナンスが必要になった場合、低翼機と高翼機の間で実用的な違いが生じる可能性があります。

メンテナンスの難しさの違いは、結局のところ、どのような種類のメンテナンスを行う必要があるか、どのようなアクセスが必要かということの関数である。

主翼の下側にアクセスする必要があるメンテナンス作業は、高翼機では難易度が低く、かなり簡単になります。 しかし、航空機を車輪からジャッキアップする必要がある作業は、同じ高翼機を整備するために、より扱いにくく、扱いにくい機器になります。

翼システムへのアクセスは翼の下から行うことが多いので、これらのシステムに関連するメンテナンス作業は、高翼機と低翼機の相対的な利点または欠点の決定要因である。

これから飛行機を購入される方にとっては、翼の位置よりも、航空機の種類によって異なる様々なメンテナンス上の注意点について、十分に理解していただくことが重要です。 信頼できる整備士が、高翼のセスナ製品の引込脚システムを整備するためのジャッキ装置をもっていない場合、同じように強力な性能をもつ低翼機のほうが、購入として魅力的であるかもしれません。

メンテナンスは航空機の所有と運用の基本的な側面であり、低翼または高翼の構成が特定の航空機タイプの定期メンテナンス行為の難しさの主要な決定要因である場合、そのメンテナンス要件が安全飛行に対する課題とならないように、望ましいまたは必要なミッションに対する航空機の適合性を強く検討する必要があります。

Which is Better, High Wing or Low Wing?

要するに、どちらの航空機構成も基本的に他より優れているわけではありません。 高翼機と低翼機の相対的な利点や欠点は、所有者やオペレータの要件と、航空機が使用される主なタスクとの関係で存在します。

このことは、航空界のさまざまな場所で使用されている航空機のさまざまなフリートの構成を調べることで証明される。

航空会社は、エンジンを翼の下に吊り下げた低翼機でほぼ標準化しており、ビジネス機は、胴体後部にターボファンを搭載した低翼設計、または主翼にターボプロップが搭載されています。一般航空界は、低翼機と高翼機を混合しており、すぐに認識できる高翼のセスナ設計は、他の単一メーカーの低翼製品と同様に多くなっています。

これらの航空機群では、航空会社は航空会社の運航に必要なインフラを標準化し、ビジネス航空は低翼機の乗客の快適性とシステム設計の利点を活用し、一般航空は各オーナーとオペレーターの個別要件を表現しているため、運航上の指示によって設計の選択と購入の決定が行われます。

アラスカやアイダホの奥地ではパイパーやセスナの高翼機が多く、フロリダ南部のFBOではシーラスやムーニー、ビーチクラフトのなめらかな低翼機が多いようです。

同様に、米国の主要なパイロット訓練機関は、固有の優れた高または低翼の特性よりも、訓練機関と様々なmanufacturerrationsrの間の好ましいと確立された関係に組織の慣性を反映しています。

特定の航空機の空力設計と性能要件は、高翼と低翼の設計の全体的な違いに大きな影響を与えます。 設計者は、速度、操縦性、積載量、室内容積など、各モデルに固有の特性を生み出そうとするため、翼の位置は、実際の空力形状や推進システムの選択よりも重要ではありません。

高翼機と低翼機の長所と短所は、より広い性能能力と、航空機の主要任務に関する実用的な検討事項との関連で存在する。 したがって、最適な高翼機や低翼機の特性は、航空機の特定の使命を反映したものである

。