離陸速度124kt、無風時の離陸距離2,800ftとなる航空機が、5ktの向かい風を受けた時の離陸距離を求めよ。…

航空工学 第11問

離陸速度124kt、無風時の離陸距離2,800ftとなる航空機が、5ktの向かい風を受けた時の離陸距離を求めよ。

正答 (3)
正答は (3)。約2,579ftです。 【使う関係】 離陸距離は、浮揚速度に達するまでに必要な対地の走行距離で決まります。 向かい風があれば、機体は静止時点ですでに風の分だけ対気速度を持っています。そのぶん、地面に対して走る距離が短くて済みます。 離陸距離 ∝ (対地速度)² ここで、浮揚時の対地速度は 離陸速度 − 向かい風速度 = 124 − 5 = 119kt です。 【計算】 比 = (119 ÷ 124)²   = 0.9597²   = 0.9210
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離陸距離 = 2,800 × 0.9210 ≒ 2,579ft 【なぜ2乗になるのか】 一定の加速度aで速度Vまで加速するとき、必要な距離sは s = V² ÷(2a) です。速度の2乗に比例します。 向かい風があると、浮揚に必要な対気速度は変わりませんが、地面に対して出すべき速度が5kt低くて済みます。その2乗の比だけ距離が縮みます。 【効き目の見積もり】 向かい風が離陸速度の何%かを見ると、距離の減り方がおおよそわかります。 風が離陸速度の4% → 距離は約8%減る 風が離陸速度の10% → 距離は約19%減る 2乗なので、風の割合のおよそ2倍だけ距離が変わる、と覚えておくと概算できます。 この問題では 5 ÷ 124 = 4.0%、距離は 1 − 0.921 = 7.9%減。ちょうど2倍になっています。 【追い風の場合】 符号が逆になるだけで、考え方は同じです。 5ktの追い風 → 対地速度 129kt  (129 ÷ 124)² = 1.082  2,800 × 1.082 ≒ 3,030ft 同じ5ktでも、追い風のほうが距離の増え方が大きい点に注意してください。追い風での離陸が嫌われるのはこのためです。 【選択肢の切り分け】 (1)2,402ft …… 減り方が大きすぎる(14%減) (2)2,502ft …… 同じく大きすぎる(11%減) (4)2,687ft …… 減り方が小さすぎる(4%減。2乗を忘れた場合の値に近い) 2乗するかどうかで(3)と(4)が分かれます。

出典:令和5年3月期 航空従事者学科試験 運航管理者 航空工学 問11(国土交通省 公表)出典元ページ

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