飛行機が飛ぶ理由について

僕は飛行機の設計について興味があって本などを読んで
少し勉強をしているのですが、飛行機が飛ぶ理由について
納得のいく説明がされているものがありません。（←単に理解していないだけ？）
主翼の周りに循環が生じて、主翼の上下の空気の速さが変わって
ベルヌーイの法則よって主翼の上下に気圧差が生じて浮くというように
書いてあるものが多いのですが、なぜ、主翼の周りに循環が生じるのかが、
わかりません。教えていただけませんでしょうか？

それと、中3程度の知識で理解できる飛行機の設計に関するお勧めの本を教えていただけると幸いです。
よろしくお願いいたします。

No.2 ベストアンサー 回答者： sssohei 回答日時： 2002/02/13 23:03

MSN Journalの記事に詳しい記事があります。

ベルヌーイの定理が通説だが…
といった内容で、ベルヌーイの定理による考え、反論による考えが詳細に書かれています。

専門家ではないので信憑性は分かりませんが、面白いと思いました。参考URLに記事一覧のページをポイントします。

飛行機が飛ぶわけ―――「ベルヌーイの定理」説をめぐる論争を解く (1)
http://journal.msn.co.jp/articles/nartist2.asp?w …
飛行機が飛ぶわけ―――「ベルヌーイの定理」説をめぐる論争を解く (2)
http://journal.msn.co.jp/articles/nartist2.asp?w …

＞中3程度の知識で理解できる飛行機の設計に関するお勧めの本
残念ながら、その方面には疎いので、紹介出来ません^^;

参考URL：http://journal.msn.co.jp/index/column06.htm

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
教えてくださったウェブページ、すごく参考になりました。
「飛行機が飛ぶわけ」(2)を読んだところ揚力の発生の原因は
まだ、完璧には解明されていないのですね。
しかし、循環が何故発生するのがわかってよかったです。

お礼日時：2002/02/14 17:27

No.9 回答者： terra5 回答日時： 2002/02/15 01:10

>ノースアメリカンP51戦闘機（プロペラ機です）という飛行機の主翼は上下が対象になっているようです。

いろいろ写真を探して見ましたが,端の方はわりと上下対象に近く見えますが,ボディの付け根あたりを見ると,
かなりはっきりと違って見えますね.

また、P51ってレシプロ最速の機体らしいですね。


>それ以外にも、ジャンボジェット機なども上下対象ではありませんが下が盛り上がっているようです。
上下で違いがあれば、揚力は生じます。
ですから、下が膨らんでいても問題はありません。
勿論、下の方がより膨らんでいるのは別です(^^;
ジャンボもジェットですし、相当の推力がありますが、
上下の差を大きくしてより大きな力を作らなくて
十分飛べるわけです。

逆のケースがグライダーみたいなもので、
大きな翼と同じ面積でのより大きな揚力が必要になります。

参考URL：http://www.coastcomp.com/av/fltline2/p51.htm

この回答へのお礼

みなさん、ありがとうございました。
遅くなって申し訳ございませんでした。

お礼日時：2002/02/28 14:06

No.8 回答者： tocoche 回答日時： 2002/02/14 18:32

ベルヌーイの法則も循環渦も使わずに、単純に考えてみましょう。

空気は物に沿って流れますが、できるだけまっすぐに流れようとするので、流れを曲げようとすると物に反動が生じます。　これなら紙飛行機やライト兄弟の飛行機でも揚力が出ます。　でも性能（一般的には揚抗比で表される）の良い翼を作るには、考えうる限りの法則を持ちこんで最適化しなくてはなりません。　実用化されている翼は、このような設計，実験の繰り返しにより開発されたものです。（流体力学が学問として発達し技術が進歩しているが、やはり風洞実験などをおこなわないと、わからないことが多い）

アクロバット機の翼の形は上下対称ですが、ちゃんと仰角がついています。　背面飛行のときはパイロットが機首を上に向けることで、仰角を調整し揚力が出るようにしています。

私もラジコン飛行機から入った方が良いと思いますよ。　ただ、墜落見ちゃったら勇気がいりますけど。

No.7 回答者： nuubou 回答日時： 2002/02/14 15:53

「連続の方程式」は

Ｖｕ・Ｈｕ＝Ｖ・Ｈ＝Ｖｄ・Ｈｄ
ではなくて
Ｖｕ・Ｐｕ・Ｈｕ＝Ｖ・Ｐ・Ｈ＝Ｖｄ・Ｐｄ・Ｈｄ
よりも水平方向を考慮しないといけないのでもっと複雑になりますね
どうもおさがわせしました

No.6 回答者： plussun 回答日時： 2002/02/14 00:16

＞主翼の周りに循環が生じて、主翼の上下の空気の速さが変わって

この矛盾とは、翼の上と下の距離が違うので、翼の先端で分かれた空気が
同じスピードなら翼の後端で同じ時間に合流しないという事を
意味しているのではないでしょうか。
そして、現実的には同じ時間に合流し、気圧差が生まれベルヌーイの
法則によって翼が浮くという事ではないのでしょうか？


＃１の補足に対する返答ですが
翼の上下の盛り上がりが同じ物は、別の理論で飛んでいるか、
（紙飛行機のような）、又は音速以上のスピードで飛ぶ物だと思います。

私は、飛行機が飛ぶ原理は、翼の上の空気は下の空気より
遠回りして翼の後端で同じ時間で合流する事になるので
翼の上の空気は下の空気より気圧が低くなり、翼が上に
吸い上げられて、飛行機が飛んでいるのだと理解しています。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
参考になります。

お礼日時：2002/02/14 18:13

No.5 回答者： terra5 回答日時： 2002/02/13 23:57

特に調べてたりしてませんので、話半分程度に。

空気の中で物を動かせば、移動先にある空気はどこかにどかなくてはなりません。
また、物が移動した後は真空にはなりませんから、
どこからか空気がきて満たされます.

どいた空気はどこへ行くかというと、おそらく他の空気のある場所に行く・・圧縮されるか、
物が移動した後にできる真空の場所にいくかでしょう。

また、物が移動してできた真空の場所には移動先にある空気が回り込んでくるか、
他の場所から空気が入り込むことになるでしょう。

この場合、空気の補充が間に合わなければ他の場所より
空気が薄い・・気圧が低いことになります。

絵でも書ければもっとうまく説明できそうな気はするんですが・・。



＞僕の少ない知識の中では上下対象の翼や上下非対称ながらも
＞下の面も盛り上がっている翼もあるのですが。

上下対称な翼は揚力を必要としない飛行機でしょう。
ロケットは翼が無くても飛びますよね？
超音速ジェット機のような物はエンジンの推力だけで
十分なので,
翼は機体の安定を保つためや、移動方向の制御のためにあるだけです。

また、下がもりあがっていても、上との差が大きければ揚力は十分あります。
それにまっすぐの場合は、おそらくそこに渦ができて安定しなくなるのでしょう。
低速度では問題なくても,速度が速いほどそういう点を気にする必要があるんでしょう。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
「上下対称な翼は揚力を必要としない飛行機でしょう。」
と、ありますが、「紙ヒコーキで知る飛行の原理」（講談社ブルーバックス　小林昭夫）
ノースアメリカンP51戦闘機（プロペラ機です）という飛行機の主翼は上下が対象になっているようです。
それ以外にも、ジャンボジェット機なども上下対象ではありませんが下が盛り上がっているようです。

お礼日時：2002/02/14 18:10

No.4 回答者： asuca 回答日時： 2002/02/13 23:39

＞下の面も盛り上がっている翼もあるのですが。

これは強度の関係や内部の燃料タンクの容量のために最近では下の面もややふくらませていますが憂くなくとも上の面よりはふくらみは少ないです。
エンジンのパワーが大きくなったために上下のふくらみの差が少なくとも飛べるようになっています。

空気は物にぶつかるとそれに沿って動く性質を持っています。
また、飛行機は移動しているわけですからぶつかった空気は翼の後方へと移動します。そのときに速度差が生まれます。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
参考になります。

お礼日時：2002/02/14 17:50

No.3 回答者： inaken11 回答日時： 2002/02/13 23:19

上の面の空気の方が速くなる理由・・・

静止している空気の中を凸形の翼が横切っていくとします。
そうすると、翼は空気を上下に押し分けて進んでいきますが、上面の空気は凸の高さ分だけ上下に動かなければなりません。
ということは、下面の空気はほとんど動かなかったのに対し、上面の空気は翼の厚さ分だけ余計に動いたことになります。
その差が速度差（翼の上ではベクトル合成になりますが）になります。
上下対称の翼などはきっと迎え角が付いているか、機体そのものに揚力が発生しているのでしょう。

主翼のの回りの循環は不明です。

中3程度の知識で理解できる・・・・
実機に関しては解りませんが、模型に関しては「ラジコン技術」という雑誌の書籍広告コーナー等の本を参考にされたらどうかと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
上面の空気が翼の厚さの分、余計に動くとなぜ速くなるのでしょうか？
上面の空気よりも上の空気に引っ張られるのでしょうか？
距離が長ければ速くなるというのは理解しがたいのですが・・・・

お礼日時：2002/02/14 17:42

No.1 回答者： asuca 回答日時： 2002/02/13 21:51

飛行機の翼は下の面が平らに近く上の面は盛り上がった形をしています。

空気が翼にあたったときに盛り上がりのために下の面よりも空気の鳴かれる距離が長くなりその分流れが速く動くことになり、その流れの速さの差が気圧の差を生んで翼が持ち上がるんです。

参考URL：http://www.jas.co.jp/mainthp/rooman/ans3.htm

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
しかし、飛行機の主翼は必ずしも下が平らに近く上が盛り上がってるとは
限らないのではないでしょうか？
僕の少ない知識の中では上下対象の翼や上下非対称ながらも
下の面も盛り上がっている翼もあるのですが。

「空気が翼にあたったときに盛り上がりのために下の面よりも空気の鳴かれる距離が長くなりその分流れが速く動くことになり、その流れの速さの差が気圧の差を生んで翼が持ち上がるんです。」
このような説明はいろいろな本やウェブページに載っているのですが、
下の面より上の面の方が長いことによって、上の面の空気の方が速くなる理由が
良くわかりません。できれば、翼の周りに出来る循環流れについて説明していただけると
うれしいのですが。
よろしくお願いいたします。

補足日時：2002/02/13 22:09