バレルロール

バレルロールは、飛行機が縦軸と横軸の両方で完全に回転し、ほぼ元の方向を維持しながららせん状の軌道を描く空中操縦です。これは、「ループとロールの組み合わせ」と説明されることもあります。^[1]操縦中、物体にかかる重力加速度は正（一定ではない）に保たれ、通常は 2 ～ 3 g で、0.5 g未満にはなりません。バレルロールは、エルロンロールとよく混同されます。

バレルロールは、航空機がこの操縦を行うと、車輪が円筒の内壁、または横たわった架空の樽の周りを回って飛行しているように見えることから、このように呼ばれています。より一般的な現代の視覚化は、飛行機が移動方向の線に沿って水平に螺旋状に飛行しようとしていることを想像することです。^[2]この操縦は名前よりも古いものですが、この用語が最初に使用されたのは 1917 年で、1930 年代初頭に人気が高まりました。^[3]

航空学において、バレル ロールとは、航空機が相対的な前進運動の周りをらせん状にロールし、最終的に機首が元の飛行経路に沿うようにする曲技飛行操作のことです。これは、ロールとループを組み合わせて行います。この操作には、2 軸または場合によっては 3 軸すべてで航空機の姿勢(機首の向き) を一定に変化させることが含まれます。これは、エレベーターの入力によるピッチ軸に沿った回転 (機首が翼に垂直な方向に上向きに回転) と、それに続くエルロンの入力によるロール軸に沿った航空機の回転で構成されます。ときには、尾翼を上部で振ることで、ラダー入力が適用され、ヨー軸 (機首が横向きに回転) を介したロールを補助することもあります。ロールの中間点 (上部) では、航空機は逆さまに飛行しており、機首は一般的な飛行経路に対してほぼ直角を向いています。航空機は高度も獲得しており、元の飛行経路から少し移動しています。飛行機は逆さまに飛行しながらロールを続け、高度を下げて元の飛行経路に戻ります。ロールが完了すると、飛行機は同じ飛行経路に沿って飛行し、操縦を開始したときとほぼ同じ高度で飛行するはずです。^[4]

「バレル ロール」という用語は、飛行機のあらゆるロールを指すのに誤ってよく使用されます (エルロン ロール、スロー ロール、スナップ ロールを参照)。

バレルロールはもともと「サイド宙返り」と呼ばれていました。1905年にダニエル・マロニーによって初めて行われました。彼は、ジョン・ジョセフ・モンゴメリー所有のグライダーを飛行して、展示会で風船で持ち上げられ、その後放たれました。この特定のショーで、マロニーは非常に急旋回したため、翼が歪み、まったくの偶然でこの操作を実行しましたが、すぐに彼の仲間のパイロット、デビッド・ウィルクが続き、2回続けてバレルロールを行いました。1回は左に、もう1回は右にロールしました。^[5]

曲技飛行競技以外では、ボーイング367-80とコンコルドの試作機が試験中に横転した。ボーイング367-80はシアトルのワシントン湖上空で国際航空運送協会にデモ飛行中、テックス・ジョンストンにより無許可の操縦で2回横転した。コンコルドはジャン・フランキやブライアン・ウォルポールを含むテストパイロットにより複数回横転した。^[6]アブロのテストパイロット、ロリー・フォークは1955年のファーンボロー航空ショーでアブロ・バルカンを展示中に横転させ、操縦中に高度を上げた。 ^[7]

最も純粋な形でバレルロールを行うには、パイロットの視点から、飛行経路から 45 度ずれた地平線上の点の周りのロールと考えるのが最善でしょう。^[要出典]水平飛行から開始して、パイロットは通常、そのような地平線上の点を基準として選択します。これは通常、側面の窓から出た機首と翼端の間です (飛行機に側面窓がある場合)。この点は、遠くの湖、山頂、雲など、そのエリア内の任意の場所になります。次に、パイロットは操縦桿を引き、飛行機を短時間上昇させます。機首が地平線を通過すると、パイロットはエルロン入力を適用し始めます。これは、操縦桿を右または左に緩めることによって行われます。飛行機がロールすると、飛行機は揚力ベクトルの方向にピッチングし続けます。パイロットは、機首がこの点の周りを円を描くときに、機首を地平線上の基準点から 45 度離したまま、ロール率を注意深く制御する必要があります。一部の飛行機では方向舵の入力が必要になる場合がありますが、ほとんどの高出力飛行機ではエルロンとエレベーターの制御のみで誘導する必要があります。^{[8] [要出典]}

航空機が 90 度ロールし、翼が垂直になったとき、機首は基準点の真上に約 45 度傾くはずです。飛行機が逆さまにロールし続けると、水平になり始め、地平線が機首に合うように上昇するように見えます。完全に逆さまになった位置では、飛行機は水平で、機首は基準点の横に 45 度傾いたままで、元の飛行経路から 90 度ずれているはずです。機首が地平線を抜けると、パイロットは、重力と揚力の損失に対抗して高度の低下を避けるために、エレベーターの圧力を下げる必要がある場合があります。機首を基準点から 45 度離したまま、飛行機は、操縦を開始したときと同じ飛行経路と高度に沿って水平飛行に移行します。適切に実行された場合、地平線が飛行機の周りを回転している間、基準点は飛行機に対してかなり静止した位置に留まっているように見えます。^{[9] [自費出版のソース? ]}

歴史的にドッグファイトとして知られる空中戦闘機動において、「バレル ロール」という用語は、多くの機動のうちの 1 つを指す場合があります。これらの機動は単にバレル ロールと呼ばれることが多いですが、多くは「変位ロール」のカテゴリに分類されます。

バレル ロールという用語は、単独では、直線飛行経路の周りの螺旋状のロールを指すことが最も多く、その目的は航空機の相対的な前進 (ダウンレンジ移動) を遅くすることです。これにより、防御側は、通常防御側の後ろにいる攻撃側を前に飛ばす (オーバーシュートと呼ばれる) ことができます。また、攻撃側がオーバーシュートを防ぐのにも役立ちます。これにより、両方の飛行機がローリング シザーズマニューバと呼ばれる一連のロールを続けることがよくあります。バレル ロールは、安定した飛行経路を維持しながら死角を確認するためにもよく使用されます。

ローリング シザーズは、垂直シザーズまたは単に「ローラー」とも呼ばれ、攻撃側と防御側の両方にとって、巻き込まれると望ましくない機動です。有利なのは、旋回率の高い航空機で、特に旋回の上部と下部で機首を引っ張るときに有利になります。機動中に揚力ベクトルを正しく配置することは、敵機に対して前進しないようにするために重要です。パイロットが敵機の相対的な位置を判断する能力に影響を与える視覚的錯覚は多く、間違いは簡単に起こります。ローリング シザーズ中に適切な射撃ソリューションを得ることは非常に困難です。航空機の推力対重量比が 1 未満の場合、連続するロールはそれぞれ前のロールよりも低くなり、パイロットはすぐに地面レベルに陥ります。通常、優位性は、離脱を試みた最初のパイロットによって失われます。^[10]

高重力バレルロールは、攻撃側が適切な射撃解決策を達成したときに実行される最後の防御策です。この操作は、攻撃側が非常に近くにいるときに実行され、防御側がバレルロールを実行するとオーバーシュートが発生する可能性があります。この操作は、オーバーシュートを誘発するために、スロットルをカットするか、スピードブレーキを延長するか、非常に急旋回することから始まります。次に、バレルロール中に過度のエレベーター圧力と急激なラダー入力を適用してロールを補助することで、操作を実行します。相対的な前進速度の突然の変化により、驚いた攻撃側は防御側の前に飛び出す可能性があります。状況によっては、通常のバレルロールのようにロールを開始することで、高重力バレルロールを「上から」実行できます。また、半エルロンロールを逆さまの位置に実行し、逆さまの状態でバレルロールを開始することで、「下から」実行することもできます。^[11]

変位ロールとして説明できる操縦にはさまざまなものがあります。変位ロールは、航空機を横方向に動かし、予測された飛行経路から航空機を移動させて新しい飛行経路に移動させるバレル ロールです。変位ロールの実行方法に応じて、平行飛行経路に横方向にシフトしたり、より積極的なロールを使用して旋回半径を縮小したりできます。

戦闘機を垂直面に近づけることで、パイロットは重力を利用して機体の旋回性能を補助することができます。垂直面または斜めの幾何学的平面では、旋回は上面でははるかに遅くなり、旋回半径ははるかに小さくなります。逆に、旋回半径は旋回底部ではるかに大きくなりますが、旋回速度は速くなります。^[12]変位ロールは、重力によるこの補助を最大限に活用します。戦闘機を垂直面に近づけることで、パイロットはロール速度とヨーを制御して旋回半径を大幅に縮小し、攻撃側がオーバーシュートを防ぎ、防御側の旋回内に留まるのに役立ちます。このような変位ロールは「ロールアウェイ」とも呼ばれ、3次元の幾何学を利用して、半バレルロールで反転位置に移動し、次にロールをほとんどかけずにループの後半を実行し、航空機が方向転換するときに揚力ベクトルを防御側と揃えます。^[13]

キャノピーロールは、最も単純な変位ロールです。このロールは、元の方向を維持しながら横方向の変位を提供するために使用されます。この操作は通常のバレル ロールのように始まりますが、飛行機がほぼ反転すると、パイロットはエレベーターとエルロンをニュートラル位置に近づけます。「アンロード」と呼ばれるこの操作により、反転した飛行機が瞬間的にかなりまっすぐな弧を描いて飛行できるようになります。パイロットが十分な横方向の変位を達成すると、パイロットはバレル ロールの後半に進みます。

このタイプのロールはキャノピー ロールと呼ばれます。これは、航空機が航空機の上をロールして反対側に降りることで、すばやく位置を変える方法としてよく使用されるためです。キャノピー ロールは、防御側の飛行経路に対して攻撃側を移動させるために、戦闘でよく使用されます。防御側の旋回内側を追従する攻撃側は、オーバーシュートを防ぐために、航空機を防御側の旋回外側に移動させる必要がある場合があります。同様に、はるかに機動性の高い防御側の旋回外側を追従する場合、攻撃側は機首を上げて適切な射撃位置にすることができない可能性があります。キャノピー ロールを使用すると、攻撃側は航空機を防御側の飛行経路から横方向に移動させることができます。これにより、両方の航空機の飛行経路が交差し、幾何学を使用して攻撃側の狙いが変更されます。キャノピー ロールは、防御側が旋回を逆転するときに攻撃側によってよく使用され、攻撃側は正しい相対位置を維持しながら反転を追従できます。^[14] 1966年の第一次世界大戦を舞台にした空戦映画『ブルーマックス』では、映画の中で悲劇的な「命知らず」の艦橋下飛行シーンの直前に、フォッカーDr.I戦闘機を操縦するドイツ空軍パイロット2人（ブルーノ・シュタッヘルとヴィリー・フォン・クルーガーマン）のうちの1人がキャノピーロールを行っている場面が描かれている。^[15]

ラグ・ディスプレイスメント・ロール、または「ラグ・ロール」は、攻撃機の射撃位置を改善し、射程距離を伸ばすのに役立つ。攻撃機は激しく旋回する追跡中にロールを実行し、旋回から上向きと遠ざかる方向にロールする。通常、通常のディスプレイスメント・ロールよりも少し遅く実行され、攻撃機は防御機の旋回時またはそのすぐ外側で適切な旋回半径の縮小を達成する。ロールが完了すると、航空機の揚力ベクトルが敵に直接向くと、パイロットはスティックを引き、より良い射撃位置を達成しながら旋回に戻る。^{[16] [17] [18]}

バレルロール攻撃は、攻撃側の攻撃態勢を改善し、攻撃側がオーバーシュートするのを防ぐ軍事機動である。この機動では、防御側が一方向に離脱するため、攻撃側は反対方向にバレルロールを行う。攻撃側は通常のバレルロールよりも操縦桿を引き戻し、ロールよりもタイトなループを実行する。これは90度旋回に相当する3次元的ものであり、攻撃側はロールの4分の3を完了し、機首を防御側の飛行経路に向け、ループを終了する。^{[19] [20]}

この操作は、オーバーシュートが差し迫っていて、通常の変位ロールでは修正できない場合に実行されます。通常の変位ロールよりもはるかに積極的なこの操作は、防御側のブレークの方向に向かってわずかにロールすることから始まり、その後急激に引き上げられます。地平線から約 30 度のところで、パイロットは防御側のブレークから離れるバレル ロールを開始し、ロールよりも多くのエレベーター プレッシャーをかけます。反転すると、パイロットは重力による支援とラダー コントロールを組み合わせて、両方の航空機の胴体を一直線にします。機首が地平線を通過すると、パイロットは揚力ベクトルを防御側の前方に揃え、戦闘機を防御側の旋回内の正しい幾何学的平面に戻します。^[20]

バレルロール攻撃の成功は、航空機の急上昇能力に大きく依存する。^[20]攻撃側が降下してくると、防御側はバレルロールで上昇して反撃し、ローリングシザーズを引き起こす可能性がある。^[10]

タイトなバレル ロールによく似た操縦は、ラダー ロールです。ラダー ロールは、バックスティック圧力 (エレベーター) の適用が通常非常に高く、操縦中はエルロン入力がニュートラルに保たれるという点で、バレル ロールとは異なります。代わりに、ラダーとエレベーターを組み合わせて適用して横滑りを作成することでロールが生成されます。航空機はラダーの方向にロールします。これにより、航空機はロール中に横滑りし、機首は飛行経路に対して浅い角度でのみ向けられます。航空機は、非常に狭いらせん状の経路の周りをわずかな角度でほぼ横に滑っているように見えます。これは、樽というよりは、架空のパイプのように見えます。

ラダーロールのロール率は、迎え角とマッハ数に直接関係しています。速度が高く迎え角が大きいほど、ロールはより速く発生します。スティックをバフェット(失速前の乱気流) のポイントまで引き戻すと、ロールはより効果的になる傾向があり、多くの場合、昇降舵が許容する最大まで引き戻されます。

ラダーロールは、通常、バレルロールよりも制御しやすく、はるかに高いロールレートで実行できますが、ロール全体にわたってスリップを維持するために必要なエネルギー量を生成するために、通常は非常に高速で実行する必要があります。高速ではエルロンの効力が低下するため、戦闘速度ではバレルロールよりもラダーロールの方が一般的に効果的です。^[21]ラダーロールは、空対空ミサイルや地対空ミサイルが飛行中にコース修正を行うために使用する基本的な操作であり、多くの場合、ターゲットの軌道の周りを振動する不規則な飛行経路を与えます。^[22]

• エルロンロール
• インラインツイスト