物理・数学的に考えた航空機の飛ぶ原理

翼の浮く原理や飛行機、ヘリコプターの飛ぶ原理について調べていたのですが、多くのサイトや本では原理はあってもその原理の物理・数学的証明や詳細までは載っていませんでした。
そこで流体・空気力学など物理的なことや計算などを含めて航空機の飛ぶ原理を説明しているサイト、本があれば紹介してもらえないでしょうか。
よろしくお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： N64 回答日時： 2006/12/15 06:17

キーワードはクッタ・ジューコフスキーの定理でしょう。

複素数を使った大変美しい理論です。

http://user.ecc.u-tokyo.ac.jp/~tmorisi/note09/ae …
http://user.ecc.u-tokyo.ac.jp/~tmorisi/note06/ae …
http://fluid.mech.kogakuin.ac.jp/Lectures/nagare …

参考URL：http://user.ecc.u-tokyo.ac.jp/~tmorisi/note09/ae …

この回答へのお礼

返事遅くなってすみませんでした。パスワードが分からなくなってしまって・・・・。
クッタ・ジューコフスキーの定理は初めて知りました。
ちょっと難しそうですが頑張ってみます。
ありがとうございました。

お礼日時：2006/12/16 23:27

No.5 回答者： pikapika_1210 回答日時： 2006/12/31 00:07

もしかしたら既に知っておられるかもしれませんが、揚力の公式というものがあり・・

L(揚力)=CL(揚力係数)1/2ρ(空気密度)v(機速)2乗S(翼面積)
一般の航空力学では（音速省く）すべてこの式に繋がっています。
つまり揚力:Lを得るには・・・
１）揚力係数の高い翼型にする
２）空気密度の高いところで飛行する＝低高度で飛行する
３）速度をあげる
４）翼面積を大きくする
ことになります。ただし揚力を上げる＝抗力:Dも上がる為一概にはいえませんが・・・

No.4 回答者： moby_dick 回答日時： 2006/12/16 12:52

誤解があるといけないので補足します。

実際の飛行機の設計は、原理や計算が分からなくても、十分な風洞試験をすればよいわけで問題ありません。

No.3 回答者： ojisan7 回答日時： 2006/12/16 11:53

航空機の飛ぶ原理はやはり、Bernoulliの定理です。

正確に言えば、揚力は、一般化されたBernoulliの定理（圧力方程式）から導かれるものです。しかし、揚力発生の原理を理解することだけについて言えば、「揚力」は非圧縮性の２次元ポテンシャル流で充分に理解することができます。Kutta-Joukowskiの定理をみちびく基礎公式であるBlasiusの公式もBernoulliの定理から導かれる式です。

No.2 回答者： moby_dick 回答日時： 2006/12/15 16:01

このことは、広く誤解されていて、信じられない奇異なことになっているようです。

(1)物理学的に究明されていません。
(2)工学系の学者が、間違った物理学で説明しています。
(3)翼の浮く原理は小学生でも分かります。

(2)について
ベルヌーイの定理を基に説明されますが、全くナンセンスです。
（翼の上面の気流が速いから気圧が低いなどとのこと）

物理学で、ベルヌーイの定理は非圧縮性（押されても縮まない性質）の水などが、管の中に拘束され、流れるときに現す性質です。

つまり、
水が非圧縮性（押されても縮まない性質）なために、管の中を流れていて、細くなったところを通るときに、縮めないので速く進みます。
その速く進んだ見返りに管壁に与える水圧が下がります。
全て水の非圧縮性が基になった性質です。

空気は、こういう場合、圧縮性（押されると縮む性質）のため全く逆の性質を示します。
例えば、細くなったところを通るときに、空気は縮み、圧力を高めて進みます。

空気中を飛ぶ飛行機の、翼の浮く原理と、管中の水の性質の法則であるベルヌーイの定理は関係ないです。


(3)について
飛行機の翼を空気が支えるのは、非常に素朴な原理です。

高速で空気中を進む物の後ろ側は、空気が行き難く空気が薄くなり気圧が下がります。
　←　△（低圧）

飛行機の翼は、その低圧部を平板の上に来るようにしたのです。
平板の下の圧力の方が強いので、揚力を得ます。
　←　△（低圧）
　　　￣￣￣￣￣￣￣
言い換えれば、
平板（翼）の上側の先端に盛り上がりを作り、その盛り上がりの後方の広い翼面に、空気の薄い、低圧が出来るようにした訳です。

（なお、迎え角による分の揚力の考え方は、分かり易いと思います。）

この回答へのお礼

お礼おくれてすみませんでした。
たしかにベルヌーイの定理からの考え方では「翼の上面・下面も同じ時間で進む」という条件の上に成り立っていますが、この条件はなりたたないようですね。煙を使った実験では翼の上面の方が速く煙がきたようですし。

またこの考え方では翼の平らな紙飛行機や背面飛行はできないですもんね。
もっといろいろ調べてみたいと思います。
わざわざ回答、補足ありがとうございました。

お礼日時：2006/12/17 00:24