飛行機の飛ぶ原理

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質問者：jeopardize
質問日時：2006/05/17 15:31
回答数：7件

飛行機が飛ぶ原理－飛行機が空中に浮かぶ原理－は,翼断面の上側が下側より曲率が大きいために,空気の速度が上側が下側より速くなり,ベルヌイの法則から上側の気圧が下側より小さくなり,揚力が発生するためだという説明が一般になされていますが,果たしてこれは本当でしょうか.
プロペラ機で逆さまに飛んでいる飛行機や,ほとんど垂直に近いと見える飛び方をしている飛行機を見ると何か別の原理が必要ではないかと思われるのですが,正しくはどのように説明されているのでしょうか.

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回答 (7件)

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No.7

回答者： ringodemikan
回答日時：2011/08/07 01:07

もう随分前の質問ですが、まだ　誤解している方も多いようなので。

一般社団法人　　日本機械学会　流体工学部門
http://www.jsme-fed.org/experiment/2010_2/002.html

から、ざっくり言うと　揚力は曲げられた空気の反作用です。

＜上記URL　より　一部　引用＞
【注意】「上面が下面よりも距離が長く、同じ時間で通過するので上側で速く、下側で遅くなり、ベルヌーイの定理から上側が低圧、下側が高圧となり揚力が発生する」という説明は間違いです。「同じ時間で通過する」ことが間違いです。多くの科学書でこのような間違いが書かれていますので注意してください。

とあります。

参考URL：http://www.jsme-fed.org/experiment/2010_2/002.html

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No.6

回答者： race3104
回答日時：2011/03/25 22:30

ちょっと足りないだけで本当です。

翼はその断面形状と気流との相対角度（迎角）によって揚力を発生させています。前者の方はベルヌーイの定理によって説明されます。後者の方は単純に気流を下に押し下げた反作用によってのものだと思ってくれて間違いないです。
背面飛行をすると断面形状から発生する揚力が下向きになってしまいますが、迎角でそれよりも大きな揚力を発生させれば＋の揚力が働いたことになり、飛行機は飛ぶことが出来ます。
垂直に近い飛び方というのはエンジン推力で強制的に飛ばしているようなものです。ヘリコプターと同じようなものです。コブラなんてものもありますが・・・

一部ほら吹いてる人がいますがベルヌーイの定理で飛行機が飛べるのは間違いないことです。
ただ、それは流速の差で圧力差が生じることを証明するものであって、ベルヌーイの定理を使って流速が加速される理由を説明しようとするのはド素人のすることです。
この定理は空気には使えないというのも馬鹿げた話です。
そもそも水って圧縮できますよ。人間の目にはそうは見えないかもしれないけど！詳しくは分かりませんが、もし水が非圧縮性だったとしたら水中で音は伝わらないんじゃないですか？

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No.5

回答者： chiezo2005
回答日時：2006/05/17 22:45

岩波新書に「飛行の原理」という本があります。

これを読まれることをお勧めします。
ベルヌーイの定理では完全平面の翼で流れに対して向角をつけた翼に生じる揚力の説明ができません。
本当は翼表面に生じる循環する渦流が揚力の源なのですが，これはここで簡単には説明するのは困難です。

よく，飛行機の翼の断面の絵があり，垂直上向きの揚力と後ろ向きの抵抗力が書いてあり，この抵抗力の分をプロペラやジェットの推力で補うと書いてありますが，実はこの後ろ向きの力は抵抗力ではなくて，翼の長さが有限のため翼の端から上記の渦流がはがれることにより生じる揚力自身の向きが垂直でなくなることによるものです。翼の端から渦を引いている飛行機の写真を見たことがあると思いますが，あれが渦流です。この力を小さくするためには翼を長くすることが一番で，そのためグライダーや人力飛行機の翼はあのように長いのです。（後半は質問とは関係ありません）

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No.4

回答者： moby_dick
回答日時：2006/05/17 19:08

広く誤解されていて、奇異なことです。

ベルヌーイの定理での説明は全くナンセンスです。

ベルヌーイの定理は、水の性質です。
水が非圧縮性（押しても縮まない性質）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。
その速く進んだ反動で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、この場合、圧縮性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。
結局、空気は、ベルヌーイの定理にはならないのです。

さて、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。
　←　△（低圧）
　　　￣￣￣￣￣￣￣
言い換えれば、
平板（翼）の上側を盛り上がりにし、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です。

なお、背面飛行は、可動翼によります。

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No.3

回答者： porilin
回答日時：2006/05/17 16:37

ベルヌーイの定理が関係している事は間違いないのですが、飛行時への影響は大した事はありません。

(主翼の上面と下面の長さは良くても数％しか違いませんので、ベルヌーイの定理だけでは揚力を確保するにはまったく不足です)
よく図解で見る翼ほど単純に湾曲した翼断面ではありません。

基本的にレシプロ機が飛ぶのは翼の押さえ角とカンバー等の総合的な効果によるものであり、背面飛行も翼断面の影響より仰角の影響が大きいので飛行を続ける事が出来ます。
フックやコブラ機動はエンジン出力とコンピューター制御(とカナード翼)の成せる技だと思います。

どちらにしろ、「飛行機が飛ぶのはこの原理」と、簡単に説明出来る問題では無い様です。
厳密に浮力の計算を理解するには流体力学を理解する必要がある様です。