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こんにちは
空飛ぶ動物と言ったら鳥で、飛行機を考慮する際多分最初は鳥を考えたと思うんですが、
なぜ鳥みたいに羽ばたく飛行機はないのでしょうか

教えて!goo グレード

A 回答 (9件)

重いから。


鳥でもキジや白鳥のような重い鳥は長い滑走をしないと飛び立てない。
飛行機の重さは小型機でも最低数トンで、鳥の1万倍以上。

次に安全性。
一般に、機械は可動部が多くなるほど壊れやすくなる。
より厳しい安全率が求めらる航空機には不適。
安全係数を上げようと思えば今度は重量がかさんで飛べなくなる。
かつて旅客機にも可変翼という話があったが、この壁を破れずとん挫した。

さらに経済性。
鳥の羽ばたきを支えているのは、全体重の8割を占めるとも言われる強力な胸筋。
飛行機でこの質量比は無理。
やろうと思えば、採算無視で超強力なモーターを作り莫大な燃料を注ぐことになる。

ついでに快適性。
鳥の体幹は羽ばたきの反作用で激しく上下している。
飛行機が同じように羽ばたいたら、人間はちょっと乗れない。
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機械で揚力と推進力を得ようとする場合、翼を上下方向に動かしてそれを得るという方法はあまりに効率が悪く実現自体が困難だから。


ヘリコプターのローター(回転翼)は一方向に回転し続けるだけなので実現できたが、速度と上昇可能な高度の点で固定翼機に及ばない。。。
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歴史的な経緯は他の方のが書いている通り



技術的な難しさを説明すると「羽ばたくとき、下に翼を動かして得る揚力と、上にあげる時にできてしまう反揚力があり、そのままでは飛べないから」です。

鳥の羽は人間の手と同じぐらい自由に動くので、「下に動かすときは大きく広げて揚力を得て、上に動かすときはすぼめて反揚力を抑える」ということをしています。

人間でいうと、平泳ぎで掻くときは大きく、手を伸ばすときはまっすぐ水の抵抗を受けないようにするのと同じ原理です

参考動画


鳥もいろいろなやり方がありますが、動画のようにスズメは翼を上にあげる時に、体側に沿わせるようにして空気抵抗を無くしているわけです。

もし機械としての翼を作ると、これと同じことを実現しないといけなくなります。そうなると関節部分がやたらに多くなり、重く壊れやすいものになります(基本的に機械は可動部分が多いほど壊れやすいです)

もちろん可動しながら制御するのもすごく難しいので、固定した翼に別の推進力で空を飛ぶ、というやり方のほうが安く効率がよく壊れにくい、ということになりました。

稼働している羽が空中で壊れたら落ちるしかないので、極力壊れにくい固定式の翼を使っているのです。
 これなら可動部分が多いエンジンが壊れても、翼はほぼ壊れない(壊れないように場所を離して取り付けている)のですぐに落ちることはなく、実際エンジンが壊れる事故はそこそこありますが、翼が壊れて墜落する事故はほとんどありません。
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羽ばたくのは推進力を得るためです。

中にはハチドリのように一定の場所に浮かんでいる鳥もいます。高速度撮影では、鳥は羽の形や動きを複雑に変えています。非常に疲れるはずですから飛ぶときは頻繁に羽ばたくことはしません。大型の重たい鳥は羽ばたきだけでは浮き上がれないので、白鳥やアホウドリ等は滑走して勢いをつけてたら飛び立ちます。トンビや鷲は木の上や崖などから飛び立つことが多いです。これら大型の鳥はグライダーのように上昇気流を見つけて滑空しながら上昇しています。重さと羽の面積、推進力の関係について勉強していただければ、納得できることと思います。
昔の人は、まず羽ばたき飛行機を作ろうとしていましたがことごとく失敗でした。理由は適当な動力源がなかったことと羽ばたいて浮く上がる構造を支えるだけの軽くて丈夫な材料がなかったためです。現在では、軽い模型飛行機では実現されています。https://ja.wikipedia.org/wiki/オーニソプター
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鳥を見ていれば分かりますが飛び立つ時は羽ばたきますが半分異状は羽を広げ滑空しています。



飛行機が羽ばたいたとしたら当然揺れや不安定で乗客が怪我をするし、推進力も対して得られません。
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効率悪いから

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オーニソプターってのがあって可能は可能なんです


実際、飛行機誕生の経緯で、構想初期では鳥のように羽を動かして飛ぼうとはしたんですよ、でもコントロールが難しく、不安定で上手くいかなかったんです
ただ翼をバタつかせればいいって問題ではなかったんです

ちなみに、現代でも鳥を模して飛べないかっていう研究は続けられていますけど、なかなか難しいんだそうで
人が歩くように歩くロボットを作るのが難しいように、鳥が飛ぶのも、色々な状況判断をしながら翼を微妙にコントロールしないとならないので、それを再現するのが難しいんだとか
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初期にはありましたがうまくゆきませんでした。

そのうちトンビや鷲が羽を広げて空を滑空しているさまを見て羽根は固定で動力で推進する方法に変わりました。下の動画の0:24あたりからご覧ください。

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羽ばたいて推力を出すよりエンジンで推力を出す方が効果てき面と分かった

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