模型飛行機の風洞実験

Question

模型飛行機の主翼は風速が増えるにしたがってなぜ振動が大きくなりますか？
あと、なぜ共振が起こりますか？

yhr2 · Accepted Answer

「渦」が発生するからです。

「カルマン渦」といいます。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%83%9E%E3%83%B3%E6%B8%A6

mapascal · Answer

主翼の強度不足です。

kup-ue · Answer

純粋な物理が問題なのか、模型飛行機の作り方が問題なのかわかりませんが模型飛行機の問題だとすると・・・

速度が速いほど受ける風の影響も大きくなるので、翼へ掛かる力も大きくなります。

当然材質や構造で変わってきますが、たまたま加わる力によって発生する変形と元に戻るときのタイミングが共振周波数と合えば共振するので振幅が増し力が加算されて大きな力が働きます。

これは速度が早ければ強くなるわけではなく、共振周波数を超えてしまえば、振動は逆に減って行きます。

ただし、柔な構造だと共振が無くても掛かるで大きく変形して壊れやすくなります（場合によっては共振周波数も移動すると考えた方が良い）。

共振が起きるような設計だと、共振が減る速度まで行く前に共振で壊れてしまう場合が多いでしょう。

風洞実験の場合も同じだと思いますが、風速が上がると振動が大きくなるとは限りません。

共振周波数が実用域の低いところだけで起きるようになっていれば、安全に飛ばすことができます。

kangaeru2 · Answer

風洞中の物体に加わる力について考えてください。
力が作用しない場合は、ニュートンの法則から、物体は定常運動をします。
２つの振動要素があって、かつ、その２つ振動数がほぼ同じか互いに整数比に近くなっている場合に共振現象が起きます。
物には、固有振動数がありますので、物に働く力が振動成分を持つ場合、共振することがあります。
風速が増えると翼に働く力が大きくなり、振動振幅も大きくなります。
共振を起こした場合、減衰要素または抑制要素がないと理論上振幅は無限大になります。
空気の流れに関して、空気が物体周りにもたらす力は、摩擦力と圧力です。
乱流は、主流れのベクトル方向と垂直なべクトル方向の流れ成分が発生している状態です。
カルマン渦は、その特別な場合で、物体後方に流れの渦が周期的にできる現象で、流れの速さ（通常、レイノルズ数であらわされる）の特定範囲で生じます。
渦はさらに後方に進むと消えます。

manno1966 · Answer

> なぜ振動が大きくなりますか
何処かの形状が良くなくて、乱気流が発生しているのでしょう。

> なぜ共振が起こりますか？
乱気流による振動と、機体の大きさの振動の周波数が近似しているのでしょう。

Ringofmobius · Answer

研究や実験は、自分で考える事に意義があるのですが、それでは質問に答えたことにはならないので、少しだけヒントを。

空気抵抗値ゼロ何て物体は存在しません。
風速=速度が上がると言うことは、その分だけ機体が受ける力も増すということになります。

ほとんど答に近いですが、私からは以上です。

模型飛行機の風洞実験

「渦」が発生するからです。

主翼の強度不足です。

純粋な物理が問題なのか、模型飛行機の作り方が問題なのかわかりませんが模型飛行機の問題だとすると・・・

風洞中の物体に加わる力について考えてください。

> なぜ振動が大きくなりますか

研究や実験は、自分で考える事に意義があるのですが、それでは質問に答えたことにはならないので、少しだけヒントを。

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