飛行機が飛んでいる理由

Question

以前飛行機が飛んでいる理由は誰にもわからないとTVで言っているのを聞いたことがありますが、それはどういう意味なのでしょうか？分かっているから、飛ばしているんだと思いますが・・・。

joshua01 · Accepted Answer

こんにちは。
「飛行機が飛ぶ理由は実は解明されていない」というのは、確かにおかしなセリフですが良く出る話題でもあります。
ちょっと詭弁っぽいセリフなのですが、あながち嘘でもないので、少々単純化し過ぎながら次のような説明ではいかがでしょう。

　まず、「理由がわかっているから飛ばせるのだろう」というご指摘はごもっともです。飛行機は長い歴史の中で多くの実験を積み重ねていろいろな要素がわかっているからこそ飛ばせるのですよね。
が・・・・実はこの「実験」がミソ。逆に言えば、あくまでも実験の積み重ねで、「理屈はともかくだいたいそういう結果になる」ということしかわかっていない点も多いのです。

　例えば、「ボールを下に落としたとき、時間とボールの位置の問題」を考えると、真空中なら極めて正確にその位置が推定できます。
　もちろん、「重力とは何か」という課題は究極問題としてまだ答えが出ていませんが、少なくとも、「ボールにかかる引力と位置を算出する」数式は、複雑ながら整然とした理論・数式が構築されており、小さな原子同士で働く重力の問題から複数の星から引力を受ける人工衛星などを含めて相当に広範・複雑な条件でも極めて正確に計算が可能です。

ところが、空気や水などの流体の分析は、流体の専門家に言わせると「これに比べれは遙かに幼稚」だそうです。流れる速度と圧力の関係などについては各種の定理・現象が見いだされていますが、あくまでも「一定の条件の下での実験結果から逆算した“だいたいの”推定」であり、原子の動きまで含めての小さな分析、ある程度高速の場合の現象、翼の表面の曲がりを複雑にした場合など、どんどん「例外」が出てしまうため、「定理と呼べるものではない」と言われることも多いのです。
その代表が、「ベルヌーイの定理（式）」で、他の方の回答にもありますが、多くの実験を裏付けとしており、翼にかかる力をある程度正確に導出できるので、一応、航空機の設計などに使えるのですが、原子・分子などの動きにたちかえって説明しようとすると誤差も多いなどの問題点も残っており、例えば昆虫の小さな羽では相当に補正（これまた実験に基づく）が必要なのです。

　その結果、新型の航空機について、さすがに「飛ぶかどうか自信がない」ワケではないものの、失速など複雑な動作をした場合の舵の効き具合などは「計算しやすい大きさに空間を分割して単純な計算を繰り返す実験の一種」でもあるコンピュータシミュレーションに頼ることも多く、その結果でさえ「実物を飛ばしてはじめて誤差がわかる」ことも少なくないため、「飛行機が飛ぶ理由について実は何も・・・」という言葉が航空の専門家の中からさえ出てくるのです。
（確かにこれだけ技術が進んだ現代においても、超音速領域等を中心にまだまだ模型などでの実験が繰り返されているほか、航空機事故などでは、「特定の条件が重なって設計者も予想できない動きをしてしまった」というような解説もちらほらと見受けられます。）

さてさて、ご質問の趣旨に合っていたでしょうか。
お役に立てば幸いです。

moby_dick · Answer

＞飛行機が飛んでいる理由は誰にもわからない？

飛行機が飛んでいる理由は誰にもわからないようです。

ベルヌーイの定理は、管の中に拘束された、非圧縮性（押してもほとんど縮まない）の水などの液体の表す性質です。

飛行機が飛んでいる空気は、全く圧縮性（押すとよく縮む）で、飛行機が管の中を飛んでいる訳ではないので、ベルヌーイの定理は関係ないです。非常に馬鹿げています。

実は、その原理は小学生で分かるようなことです。
つまり、翼上面の膨らみの後方の陰（物の後ろの意味）の部分に空気が行きにくく気圧が下がるのを利用している訳です。

この原理は、飛行機製造会社か、飛行機か、技術者の名前がついている筈です。


＞分かっているから、飛ばしているんだと思いますが・・・。

原理は分からないでも、風洞実験をしているので問題ないです。


・なお、回転するボールが曲がるのも、ベルヌーイの定理で説明されますがこれも同様におかしいです。

これは、本当は空気との衝突の相対速度の違いによります。

keer · Answer

ベルヌーイの定理に関しては既に他の方が説明していますので割愛しますが。
固定翼機に関してものすごく穿った見方をすれば、ジェット機は作用反作用の法則とベルヌーイの定理で飛んでいますし、プロペラ機はベルヌーイの定理のみで飛んでいます。

固定翼機が飛ぶためには一定以上の速度で前方に移動して翼に揚力を発生させ続けなければなりません、ジェット機は作用・反作用の法則で、プロペラ機はベルヌーイの定理で前方に移動しているわけです。

N64 · Answer

翼の上面の方が、流速が速くなるから、揚力が発生する、というのは正しいのですが、なぜ上面の方が、流速が早いのかが、わからないと、納得できないと、思います。
ピンポンの玉を打ち返すときに、ドライブをかけると、玉がすとんと落ち、アンダーカットをかけると、玉が浮き上がるような感じで、なかなか落ちません。アンダーカットをかけた場合は、ボールの後ろ向きの回転で、玉の周りに、後ろ向きに回転する気流ができるため、玉の上面の方が、流速が早くなり、ベルヌーイの定理で、揚力が発生するからです。飛行機の翼の上面の方が、流速が早くなるのは、翼の断面の形状が、ちょうど、ピンポン玉が後ろ向きに回転したように、後ろ向きに、翼の断面の周りに、後ろ向きの回転流が発生するような、形にしてあるからです、流体力学では、この後ろ向きの回転流のことを、循環といっていて、複素数を使ったジューコフスキーというかなり古典的な理論で、翼の形状と、循環、揚力との関係を計算することが、できます。

akira-45 · Answer

だからＴＶ局、コメンテーターは無知、無能なのです。
水道水にスプーンを当ててみてください。これが揚力の流れです。

savo_tech · Answer

航空力学では「ベルヌーイ則を用いて飛行機が飛ぶ理由は説明できる」と長年いわれ、今の所これで理論的な破綻が無いので航空分野では常識のように扱われていました（これで計算的にも破綻がない）。
しかし、物理学者や工学者の中には「ベルヌーイ則は成り立たない。飛んでいる原理は作用・反作用の関係に過ぎない。」と主張している人たちが少なくありません（こちらでの計算でも破綻しない）。

両方の理論に穴が見つかっていないので、現在この問題は昔西洋で起きていた天動説と地動説の論争と同じような感じになっています。
当時は天動説の基づいて計算しても星の軌道は一致するし、地動説の基づいて計算しても星の軌道は一致する。ゆえにどちらが正解かが判断がつかない。
この問題だと同じように、ベルヌーイ則で計算しても発生揚力は現実と一致するし、作用・反作用で計算しても現実と一致する。
つまり「理論的にはどちらが正しいか分からない」となっています。

morishima · Answer

聞いた話ですが紹介します。

　飛行機の羽の形は上側がカーブしていて下側は平らになっていますよね？この形だと空気は下側より上側に添って流れる方が、流れが速くなります。そうすると上側の気圧が低くなり、上に向かって浮く。というのが今考えられてる原理なのですが、まだどうして上側の空気の方が流れが速くなるのかはわかっていないのです。
　飛行機の羽の形は、何度も羽の形を変えながら実験したところ、今の形が一番よく飛ぶということで決まったそうです。

goold-man · Answer

飛行機の揚力、船の浮力。

参考URL：http://hitomix.com/taruta/paperplane/Bernoulli-1.html

kasutori · Answer

http://otasuke.goo-net.com/qa1495695.html

同様の内容です。

飛行機が飛んでいる理由

こんにちは。

＞飛行機が飛んでいる理由は誰にもわからない？

ベルヌーイの定理に関しては既に他の方が説明していますので割愛しますが。

翼の上面の方が、流速が速くなるから、揚力が発生する、というのは正しいのですが、なぜ上面の方が、流速が早いのかが、わからないと、納得できないと、思います。

だからＴＶ局、コメンテーターは無知、無能なのです。

航空力学では「ベルヌーイ則を用いて飛行機が飛ぶ理由は説明できる」と長年いわれ、今の所これで理論的な破綻が無いので航空分野では常識のように扱われていました（これで計算的にも破綻がない）。

聞いた話ですが紹介します。

飛行機の揚力、船の浮力。

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