飛行機はなぜとぶ？

飛行機はなぜとぶ？

No.14 回答者： shinozuka 回答日時： 2018/04/17 13:03

この質問の回答を見ますと、それぞれいいところを突いてはいるものの、満足できる回答はほとんど見当たりません。

まず航空工学的に説明しますと、航空機が地上を離れて空を飛べるのは、機体の重量よりも浮く力である揚力のほうが大きいからです。ですが、浮く力=揚力を生みだしているのはただひとつの原理ではなく、幾つもの技術的な原理が重なってのことです。

まず、揚力はそのほとんどが主翼から生み出されます。そして、主翼が生み出す揚力には2つの原理が応用されています。

その①　主翼はその断面を見ますと大半の部分で弓型になっています。つまり前縁から後縁までの長さは下側表面よりも上側表面のほうが幾分長く作られてるのです。航空機が離陸滑走を始め、主翼が大気の中を高速で進むと、主翼が上下に切り裂いた大気は、翼の上側を流れる大気は下側を流れる大気よりも流れる速さが早くなります。そして、伸縮性のある気体である空気は流れる速さが早くなれば気圧がさがります。この結果、主翼は上側の気圧が下がった分だけ下側から押し上げる力が勝って、主翼は浮き上がろうとします。

ところで、こうした流速と気圧の関係の原理はベルヌイの原理、または定理と呼ばれていますが、ここで、大切なことは、たとえばNo.6の回答にみるように、（ベルヌーイの定理だと思ってる人が多いが、それは間違い）と信じ込んでいる人が多いものですが、その感覚そのものが間違い。主翼に揚力が生じるのは明らかにベルヌーイの定理によるものです。ただし、(ベルヌイの原理だけではまだ航空機は飛べない)、こう言うなら正解です。

その②　主翼に揚力を生じさせるには、ベルヌイの原理によって主翼上下の気圧の差を応用するほか、主翼の「取り付け角」と「迎え角」という2つの角度が微妙にセットされています。取り付け角とは水平状態の胴体に対して主翼の前縁をやや上げ、後縁を下げたその角度のことです。また、迎え角とは、機体が空中に浮いて飛行している際に、機種がやや上向きになる性質から、水平線に対して主翼の前縁が上がることから作り出されるその角度のことです。この2つの角度は、機体が大気を乗り越えようとする原理を応用したもので、タコがぐんぐん空高く上がって行く、あの原理と同じものです。

こうした2つの原理を応用して主翼は揚力を得ていますが、それには、機体を前に進ませる動力が必要です。強い力で機体を前に進ませる力、これを「推力」と言います。推力が大きければそれに比例して揚力も増えますから、　推力が強力なジェットエンジンを搭載した機体では、主翼を小さく薄く軽く作れますし、主翼を後方に傾けた後退翼にして、ことに音速域に近づいた主翼の空気抵抗を減らすことで飛行速度を上げることも可能になります。主翼を小さく薄く軽く作り、後退翼にすることで、なおさら空気抵抗が減ってエンジンの効率を高くすることもできますから、燃料を大食いするジェットエンジンでも、機体の運行経済性はトータルで良くなるものです。

ですが、揚力と推力だけでは、航空機は実用になりません。操縦ということも必要だからです。航空機の進路を変えるためには、尾翼の垂直安定板(垂直尾翼)に取りつけられた方向舵が使われます。方向舵は船舶の舵と同じ原理で機体の進路を変えてくれます。

しかし、方向舵だけではなかなか機体の進路はスムーズに変わらないのです。実は、機体の進路変更は主に、左右の主翼の後縁に取りつけられたエルロンと呼ばれる小さな可動翼が受け持っているのです。パイロットが操縦舵輪を回しますと、エルロンは片方が上がり他方は下がります。これによって空気の流れが左右の主翼で上下に変わりますから、機体はそのぶん傾きます。皆さんが自転車やバイクで街角を曲がる時、ハンドルを切りますか、それとも自転車を傾けますか、その両方でしょうか。つまりそれと同じことなのです。

また、尾翼は方向舵だけでなく、水平状態の安定、機体の上げ舵・下げ舵などの機能もあります。また、最近の旅客機では、水平安定板(水平尾翼)の全体を、微妙に角度を変えて機体の安定角度を調整するトリムなどまだほかにも機能が組み込まれています。

そのほか、航空機には、低速域などで一時的に揚力を高めるフラップだとか、エアーブレーキと呼ばれるエアースボイラー、地上に着地して初めて作動させられるグラウンドスポイラー、エンジンに取りつけられ、地上ではジェット噴射をそのままリターンさせて前向きに噴射させるリバース装置など、このようないろいろな原理と仕掛けとを総合して飛行をしているのです。

No.13 回答者： 二段腹 回答日時： 2018/04/17 12:57

1．飛行機が前に進む。

2．翼に空気が流れる。
3．翼下の空気は真っ直ぐ流れる。
4．翼上の空気は弓を描いて流れる。（翼の断面がそうだから）（弓を描くと空気が伸ばされる）
5．翼上空気の方が翼下空気にくらべ、空気圧が低い。
6．翼下空気が、翼を持ち上げる。（圧力は、高い方から低い方に移動しようとするから）
7．翼が持ち上がる。
8．飛行機が飛ぶ。

No.12 回答者： wellow 回答日時： 2018/04/15 22:19

推力を推進力と揚力に変換しているから。

No.11 回答者： yomyom01 回答日時： 2018/04/13 22:03

翼があるから

No.10 回答者： ultraCS 回答日時： 2018/04/13 02:43

これ、意外に難しいんだよね、ベルヌーイの定理とか翼下面の渦では背面飛行ができるのが説明できません。

離陸時は仰角による揚力だし。カスピ海の怪物(エクラノプラン)とかジオプレインのように地面効果(海面効果)で飛ぶ航空機もあるし。

No.9 回答者： Mokuzo100nen 回答日時： 2018/04/12 23:45

客や貨物を運ぶため。

No.8 回答者： furore 回答日時： 2018/04/12 22:05

簡単に説明すればタコが上がる原理です。

前に進む推進力をかけると、翼に揚力（上に持ち上げる力）が働き飛ぶのです。揚力は物凄い力なので翼がめくれる位だから翼に燃料タンクを設置して抑える力もあるんですね。

No.7 回答者： toshiyaku0817 回答日時： 2018/04/12 22:00

気合だ～！

其れか
根性注入！

No.6 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2018/04/12 21:55

・根本的には地球と言う大地に支えられているから。

（これは難しいから考えない)

・翼に出来る、翼渦流による。
（ベルヌーイの定理だと思ってる人が多いが、それは間違い）

No.5 回答者： みっさん 回答日時： 2018/04/12 21:36

プロペラ・ジェットを問わず。

重力と浮力の差で、浮力が大きいからです。
主翼の下で、渦を巻いで上昇気流となります。
降下の時は、主翼の後ろに有るフラップ・エルロン（尾翼の後ろ）を下に向けて上昇気流の量を減らします。
飛行機が飛ぶ事より、真水や塩水上で大きな鉄製の船(何万トン)が浮く事の方が不思議です。