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お世話になります。

後退翼は翼端から失速が起こりますが、
理由に工学の本には、
気流が翼端方向に流れ、翼端部の境界層が厚くなるため
翼端から失速すると書いてあります。
(他の理由、例えばテーパーとかはこの場合考えないとして)

境界層が厚くなるということは、
「層流境界層より乱流境界層の方が厚いため、」
翼端部が乱流境界層になると考えて、
より剥離しにくくなると思ってしまうのですが、
(ボルティックジェネレータとか...)

どこの理解に問題があるのでしょうか?
そもそもとんちんかんな質問なのかもしれませんが、
どなたかどうぞご教授下さい。

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A 回答 (8件)

皆の回答文が纏まっていないので、質問者様は混乱をきたしていることと思います。


ここで質問を整理しましょう。

>気流が翼端方向に流れ、翼端部の境界層が厚くなるため翼端から失速する
しかし、
>境界層が厚くなるということは、翼端部が乱流境界層になると考えて、より剥離しにくくなると思ってしまうのですが
ここで質問が途切れています。 続きを補足すると
 “したがって、「翼端から失速する」と矛盾する”
と考えてよいのですね? つまり、
 1.後退翼では気流が翼端方向に流れる
 2.翼端部の境界層が厚くなる
 3.翼端部が乱流境界層になる
 4.より剥離しにくくなる
 5.翼端から失速すると矛盾する
ですね。

個々に考えていきましょう。
1.後退翼では気流が翼端方向に流れる  これについては問題ないようです。
2.翼端部の境界層が厚くなる  これについても異論はないようです。
3.翼端部が乱流境界層になる
理由:>「層流境界層より乱流境界層の方が厚いため、」翼端部が乱流境界層になる

No.1さまの「境界層が厚くなる = 境界層遷移して乱流になる」あるいは「厚い境界層 = 必ず乱流境界層」ではない。
と言われているように境界層の厚みと境界層遷移または乱流境界層とは直接的に関係はありません。

境界層とは、簡単にいえば、流体に粘性があれば物体に接しているところの流速はゼロで物体から離れるに従って流速は増加していきついには自由流体の速さと一致します。(自由流速と呼ぶことにします)
物体に一番近い自由流速面から物体の表面までを境界層と呼びます。

流れに平行な平板上面での流れを見ますと境界層は物体の先端がゼロで流れの後ろに行く程厚くなります。
自由流速(= 機速)が遅い場合は、流体同士の運動量の交換が少なく安定していますので、境界層内部の流れは厚みが極端に厚くならない限り(通常境界層の厚みは流れの方向に沿った物体の長さに関係します)規則正しさを保てます。 層流境界層です。

流速が増すにつれ、流体の慣性力が強くなり、粘性で物体表面にくっついた流体との流速差が大きくなり、やがて、境界層の中で渦を伴って境界層の厚さを増しながら物体表面付近の流れとの間で運動量の交換が盛んになり、乱流境界層への遷移が起き、剥離もし難くなってきます。 乱流境界層です。 

乱流境界層への遷移は、マッハ数(流体の相対速度と音速(絶対温度と気圧の平方根に比例して変化 = 求めやすい)との比:数値が単純なため(無次元数)ノットなどの速度単位の値を使用する代わりにマッハ数が使われます)と流れの方向に沿った物体の長さ(気流方向の翼弦長)と空気の動粘度(or動粘性係数)に依存します。 
この3っつの値を使った関数であるレイノズル数は層流境界層であるか乱流境界層であるかの判断にも使われます。

4.より剥離しにくくなる
乱流境界層の方が層流境界層より剥離し難いというのは、上の説明である程度はお分かりだと思います。

5.翼端から失速すると矛盾する
境界層剥離(層流境界層、乱流境界層の区別はありません)は、翼端であるなどの条件は入れないで考慮します。
一定流速中の有弦長の平板(翼)の迎え角を徐々に増していきますと、流体は慣性で自由流と同じ流れを維持しようとしますが、流体の粘性が流体を平板(翼)に吸いつけよう(剥離をしないよう)と働きます。 
やがて、境界層が厚くなるにつれ、自由流付近の境界層の一部が縦方向の渦となって、平板(翼)後縁付近で境界層の下に潜り込むような動きをし、ついには、平板(翼)後縁の境界層を剥離させ始めます。

更に、迎え角を増していくと、自由流と平板(翼)の方向との角度が大きくなり(慣性力>>粘性による吸着力)が剥離部分は平板(翼)前縁の方に進んでき、揚力を極端に減少させ、失速させます。
翼端では他の部分より元々境界層が厚いので、それだけでも一番先に境界層剥離 → 失速という図式を取るのは理解できることでしょう。

機速が遅い場合は、層流境界層剥離 → 失速、速い場合は、乱流境界層剥離 → 失速となります。
ジェット機の失速には、他に気流の部分的に発生する音速の衝撃波によるもの、高高度飛行による、空気密度低下によるもの等々があります。

>層流境界層であろうが乱流境界層であろうが境界層が厚くなるということは、それだけ上下面の圧力差が大きくなっているため失速しやすくなる。
「上下面の圧力差が大きくなっているため」… 違います。そんなこと言っていません。 

5.翼端から失速すると矛盾する
上記の通り、層流境界層、乱流境界層の生成過程、境界層剥離 → 失速への移行と境界層の厚さ、などを考慮し検討すれば、同一ケースで、ただ単に「翼端の境界層が厚い = 乱流境界層 ⇒ より剥離しにくくなる ⇒ 矛盾する」という考察過程のどこが間違っているのかは容易に判断できることだと思います。

>ところで揚力の発生原理は、後付の理由と言われるベルヌーイの定理
から翼上下面の静圧の圧力差で生まれるようですが
完全流体の場合ベルヌーイの定理でほとんど説明できますが、実際はもっと複雑で、完全に解明できた理論は存在していないようです。 翼循環理論、平板理論...。

>回答を読んでいくと、揚力は境界層の差から発生すると書かれていることに気づきました。
違います。 そんなことは書いていません。

その他は、字数の関係でかなりはしょってあります。 詳しくは、ご自分で...。
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乱流境界層の場合、乱流によってVが翼面近くまで強まります。


つまり、層流境界層が薄くなる。

こう認識すべきです。

ボルティックジェネレータの場合、
乱流境界層を発生させ、層流境界層を薄くさせている。
また、乱流をもって翼端への流れを抑止している。

こう考えておくのが良いかと考えます。

層流境界層のみを考えるのがベストと心得ます。
(流体を考える)

出来ましたか?
山と山の間の気流は無関係。(逆転の発想です。)
山の発生させる乱流でもって移動を抑止させます。
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>境界層が厚くなるということは、「層流境界層より乱流境界層の方が厚いため、」翼端部が乱流境界層になると考えて、



この文の表現を、「厚い境界層=乱流境界層、薄い境界層=層流境界層」という解釈をしないで、別のと捉え方をしていました。 ゆえに、「どちらかです。 ここが間違っています。」という表現をしました。
誤解を生ずる結果になったことはお詫びいたします。

>>>「層流境界層より乱流境界層の方が厚い」ということはない。
>なるほど、そうなんですか。
>工学の本には、どれも乱流境界層の方が厚く描かれているので、そうなんだろなぁと思っていました。

上記のように、質問文の解釈を違えていたようですので、「そうなんだろなぁ」と思わないようにしてください。 しかし、もういちど回答文全体を読み直してもらえば分かるように、私は「層流境界層より乱流境界層の方が厚い」ことを否定はしていません。

しかし、改めて、この表現が、「厚い境界層=乱流境界層、薄い境界層=層流境界層」という解釈をされているのならやはり問題があります。
一般的に2つの境界層を単純比較すればそうなるということであって、レイノルズ数にも触れないで、ただ単に境界層の厚さのみで、厚くなると境界層遷移が起きる、あるいは、層流境界層か、乱流境界層かを定めることは、少し無謀ではないですか。

翼端(翼根)失速という言葉は、失速を起こしている場所を言っているだけで、発生原因について言及してはいません。


迎え角を増加していくと、翼上面の境界層は徐々に厚くなっていきます。 翼後縁部にいくほどその厚みは増加していき、ついには、翼後縁部から境界層剥離が始まります。 これは層流境界層であっても乱流境界層であっても、程度こそ違え必ず起きます。

言い換えると、境界層の厚みが増してくると、境界層剥離が起き、ついには翼前縁部まで剥離が進行する、つまり失速が起きるということです。

テーパー翼や後退翼では、空気の翼端方向の流れにより層流境界層であれ乱流境界層であれ境界層の厚みが増加することにより、迎え角を増加したのと同じ効果が表れ、一番厚い境界層のある場所(後退翼の場合は翼端から)失速が始まるということです。

>境界層が厚くなるということは、「層流境界層より乱流境界層の方が厚いため、」翼端部が乱流境界層になる

層流境界層から乱流境界層への遷移は、 レイノルズ数、マッハ数に依存します。 境界層の厚さで境界層遷移は起きません。 起きるのは、境界層剥離です。 ここの解釈が間違っているのです。

乱流境界層が層流境界層より厚いのは、境界層の中で、気流方向の左右、上下の流れ(渦)が伴っているので当然ですし、渦はエネルギーを持っていますので剥離部分を後方に押しやる力が働きますので、失速が遅れます。
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No.1です。

確かに、「後退翼では翼上面に翼端に向かう流れ(out flow)が生じ、結果
境界層が厚くなって失速しやすくなる。」意味の記述はどの資料も書いていることなの
ですが、その先の「厚い境界層が剥離しやすい説明」に触れたものは見たこともなく、
鵜呑みにしてきました。ですが、イメージするのはそんなに難しくないような気がします。

「境界層剥離」はもともと表面近くで逆流域が発生し、渦を巻いて流れる伴流の上に
境界層がある状態のことを指しているので、例えば薄い層であれば表面近くすぐ上に
速い流れがある訳ですが、厚い層では層の外側から次第に減速していって表面まで
達するので比較的遅い流れの占める領域の幅が広い筈です。この方が逆流が発生
しやすいとは解釈できないでしょうか。圧力勾配云々で考えるよりややこしくないとは
思うのですが。

他の方の回答で気になったので、真偽は別として私の認識だけ書いておきます。
>翼端失速は、翼上面の圧力より下面の圧力が勝るため、翼下面の空気が翼上面
 に回り込み境界層を剥離させるというのが一般的です。
この記述をしている資料を見たことがありません。何か「翼端損失」の内容に近い気も
しますが、テーパー翼では有効迎え角が翼端で大きいため、後退翼では既出の理由
で起こると思っております。
>レイノルズ数は、同じ空気、同じ翼の場合は、マッハ数に比例するようです。
これも始めて聞きました。レイノルズ数の式の項にもともと音速や、マッハ数は出て
こないと思うのですが。代表長さが同じなら速度に比例はします。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%82%A4% …

補足を見てですが、
>>「層流境界層より乱流境界層の方が厚い」ということはない。
>なるほど、そうなんですか。
一般的にはそうみたいです。同条件では乱流の方が3倍くらい厚いらしいです。

この回答への補足

再度回答、ありがとうございます。
理解が遅く申し訳ありません。

>「境界層剥離」はもともと表面近くで逆流域が発生し、
>渦を巻いて流れる伴流の上に境界層がある状態のことを指しているので、
>例えば薄い層であれば表面近くすぐ上に速い流れがある訳ですが、
>厚い層では層の外側から次第に減速していって表面まで達するので
>比較的遅い流れの占める領域の幅が広い筈です。
>この方が逆流が発生しやすいとは解釈できないでしょうか。
>圧力勾配云々で考えるよりややこしくないとは思うのですが。

境界層剥離とは、「伴流の上に境界層がある状態のこと」とは
しりませんでした。言われてみたら剥離(特に初期?)の上はすぐ主流
というわけではありませんね。
どうやら私は、境界層剥離の基本が理解できていないようです。
確かに層が厚いと、比較的遅い流れの占める領域が広く逆流が発生しやすい
と考えることができますね。

No8さまの
>やがて、境界層が厚くなるにつれ、
>自由流付近の境界層の一部が縦方向の渦となって、
>平板(翼)後縁付近で境界層の下に潜り込むような動きをし、
>ついには、平板(翼)後縁の境界層を剥離させ始めます。

との説明とあわせると更に納得できるような気がします。
境界層が厚くなると剥離しやすい答えを得られたようで、
ほんとうにご丁寧にありがとうございました。

時間が遅くて、まずはNo6さままでの補足とさせて頂きます。

補足日時:2010/04/06 00:52
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>境界層が厚くなるということは、「層流境界層より乱流境界層の方が厚いため、」



翼に接している空気の速度は“0”です。 翼から遠ざかるにしたがってその流速は外気の流れに近づきます。
翼に接したところから外気の流速と同じ速度になる直前までを、境界層と呼んでいます。
境界層には、層流境界層と乱流境界層とがあります。

したがって、「層流境界層より乱流境界層の方が厚い」ということにはなりません。 どちらかです。 ここが間違っています。

翼端失速は、翼上面の圧力より下面の圧力が勝るため、翼下面の空気が翼上面に回り込み境界層を剥離させるというのが一般的です。

境界層が厚くなれば、当然、層流境界層、乱流境界層のいかんを問わず、剥離しやすくなります。

したがって、「気流が翼端方向に流れ、翼端部の境界層が厚くなるため翼端から失速すると」書かれていると思われます。


>翼端部が乱流境界層になると考えて、より剥離しにくくなると思ってしまうのですが

確かに、乱流境界層は層流境界層にくらべ、剥離しにくいのは事実です。
しかし、上記の通り、境界層が厚くなると境界層剥離がし易くなり、翼端失速を起こし易くなります。 層流境界層が乱流境界層に変化するのではありません。

レイノルズ数が大きくなると層流境界層から乱流境界層へと境界層遷移します。 レイノルズ数は、同じ空気、同じ翼の場合は、マッハ数に比例するようです。

この回答への補足

回答ありがとうございます。

>「層流境界層より乱流境界層の方が厚い」ということはない。
なるほど、そうなんですか。

工学の本には、どれも乱流境界層の方が厚く描かれているので、
そうなんだろなぁと思っていました。
ただ乱流境界層の方が厚いのは、主流との流れのエネルギーの授受が
行われるため乱流になるわけで、
混ざり合わない層流境界層に比べ、乱流境界層は混ざり合う?ため
基本的には厚めになるのではないかなぁと思っています。

ところで揚力の発生原理は、後付の理由と言われるベルヌーイの定理
から翼上下面の静圧の圧力差で生まれるようですが、
回答を読んでいくと、揚力は境界層の差から発生すると
書かれていることに気づきました。
確かに主流は関係ないですからね。

ということは、層流境界層であろうが乱流境界層であろうが
境界層が厚くなるということは、それだけ上下面の圧力差が
大きくなっているため失速しやすくなる。

という解釈で合っているでしょうか?

また、境界層剥離の原理で考えると
主流に比べて遅い境界層は、上面の曲率のある面を流れるとき
あるところで流速最大で、それより下流に行くと逆圧力で流れにくくなります。
翼面から遠いところは、流速が大きく慣性が大きいので逆圧力勾配に打て勝って下流まで流れていきますが、
翼面近くでは、流速が小さいので慣性は小さく圧力に打ち勝って下流へ
流れることが困難になり、ついに剥離する。

ということは、境界層が厚くなると遅い流れの部分が大きくなって、
小さい慣性力の層が増える。
だから、逆圧力勾配に打ち勝ちにくくなって、剥離しやすくなる。

ということになるのでしょうか??

前進翼が、翼根から失速する理由も同じですよね?

少し理由が分かってきたような気がします。
回答ありがとうございました。

補足日時:2010/03/31 21:49
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高々度では高速の流速が発生しますが、地表付近では弱まります。



これを車の洗車で考えれば
水流は外では高いですが、塗装面では遅くなり、指で落ちる汚れすら落ちない状態となります。(こすらなければならない。)

また、山と山の間からの風は突風となり
方向性の乏しい乱流とはなりません。

境界層厚さを地表の高度に置き換えれば、
中高度まで吹いているのと、高々度まで吹いているのとでは
突風と強風ぐらいの違いとなります。

ここにビル、山を置けば、
突風では剥離しづらい(進行性が極めて強く、空気すら引き連る)
強風では剥離しやすい。(進行性が弱く、巻き返しや無風となる。)

となるのではないでしょうか?

更に図ので展開すれば、
Yを100とした場合には、表層のV0はほぼ0になる。
または、逆向きになりませんか?

つまり、上空は東向きだが、地表では西向きの風となる。
と言うたとえです。

この回答への補足

再度の回答ありがとうございます。

中高度では突風になり、流れが速く剥離しづらい。
高々度では強風になり、流れが遅く剥離しやすい。

ということですね。

後退角を大きくしていくと、気流を翼弦方向と翼端方向に
向かう流れに分けて考えることができるようですが、
(そのため翼に作用する流れが遅くなって、音速以上に飛べる)
気流が翼端方向にどんどん流れてきたら、
その増えた流れの量をさばくために、流速が速くなるわけではないので
境界層が厚くなる。
No.1さんの回答から、厚い境界層≠乱流境界層ではないと考えて、
厚くなった層流境界層が剥離しやすくなる。
(この場合、厚い境界層が剥離しやすい説明にはなっていないような)

厚くなると突風から強風になるというのは、なんとなく分かるのですが
流量も増えているから強風に速度が落ちるのでしょうか?
増えた流量をさばくため厚くなるのであって、速度は落ちない?

>更に図で展開すれば
以下の説明がよく分かりませんでした。

しかし、翼端か剥離するのは事実ですし
まだよく理解できません。。

回答、ありがとうございました。

補足日時:2010/03/30 23:39
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地表で考えれば十分解決出来ると思います。

この回答への補足

回答ありがとうございます。

地表?
風が地表を流れる、大きいスケールでイメージすれば、
答えが出てくるということでしょうか。

う~ん、わかりません。
ありがとうございました。

補足日時:2010/03/30 21:26
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私も教科書に書いてある以上のことは解りませんが、多分、



>境界層が厚くなるということは、「層流境界層より乱流境界層の方が厚いため、」
 翼端部が乱流境界層になると考えて ~

とのことですが、「境界層が厚くなる = 境界層遷移して乱流になる 」 あるいは
「厚い境界層 = 必ず乱流境界層 」 ではないからだと思います。
後退翼の話では厚くなった層流境界層がそのまま剥離することによる失速が問題
になるのではないでしょうか。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A2%83%E7%95%8C% …
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A2%83%E7%95%8C% …
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B9%B1%E6%B5%81% …
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

「厚い境界層 = 必ず乱流境界層」
ではないということですね。

確かに必ず乱流境界層になるって考えるのは間違ってるかもしれませんね。
剥がれやすい層流境界層が、厚くなってさらに剥がれやすくなった?
ってことでしょうか...。
そうすると、厚い層流境界層はなぜ『より』剥がれやすくなるのでしょう...。

難しいです。
ありがとうございました。

お礼日時:2010/03/30 21:26

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>そのばあいテーパー翼はどのようになるのでしょう。
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・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
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補足:
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・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
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参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
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Aベストアンサー

1番さんと2番さんの意見が違いますね。

まず、気圧と沸点や飽和水蒸気量に関する計算式について書きます。
いろんな式があるでしょうが、簡単で、世界中で使われているFAO(国連食料農業機構)の式を書くと:

気圧:
P = 101.3*((293-0.0065z)/293)^5.26
Pは大気圧(kPa)、zは標高(m)

飽和水蒸気圧:
e0(T) = 0.611 exp(17.27T/(T+237.3))
e0(T)は飽和水蒸気圧(kPa)、Tは気温(℃)

沸点は、P = e0(T)になるところです。
だから、標高と水の沸点温度の関係は、下の式を満たすzとTの組み合わせになります:
101.3*((293-0.0065z)/293)^5.26 = 0.611 exp(17.27T/(T+237.3))

標高zが0mなら、沸点Tはほぼ100℃。zが3000mでTが90℃になります。上記のFAOの式はある程度正確で、灌漑用水計画や水資源管理分野において世界的に使われている式です。

飽和水蒸気量については、イマイチ自信は無いんですが、おそらく2番さんが正しいんではないかと思います。
蒸気のFAOの式でも、飽和水蒸気圧は温度のみの関数として表されているし、下のような飽和水蒸気圧曲線も温度のみの関数ですから。
飽和水蒸気圧が温度のみの関数ということは飽和水蒸気量が温度のみの関数ということでしょう。
http://www.senior.aichi-edu.ac.jp/mtahira/Jikken/sat_vapor_pressure.jpg

ということで、答えは、気圧が下がると沸点は下がるけれども、飽和水蒸気量は気圧には直接関係ない、ということでしょう。
ただし、標高が上がれば気圧が下がると同時に気温も下がるので(標準で1km上がれば6.5℃下がります)、飽和水蒸気量も下がるということはあるでしょう。ただしこれはあくまで気温が下がったからだと思います。

1番さんと2番さんの意見が違いますね。

まず、気圧と沸点や飽和水蒸気量に関する計算式について書きます。
いろんな式があるでしょうが、簡単で、世界中で使われているFAO(国連食料農業機構)の式を書くと:

気圧:
P = 101.3*((293-0.0065z)/293)^5.26
Pは大気圧(kPa)、zは標高(m)

飽和水蒸気圧:
e0(T) = 0.611 exp(17.27T/(T+237.3))
e0(T)は飽和水蒸気圧(kPa)、Tは気温(℃)

沸点は、P = e0(T)になるところです。
だから、標高と水の沸点温度の関係は、下の式を満たすzとTの組...続きを読む

Q地面効果について

翼が地面の近くを飛行する場合に揚力が上昇する地面効果という現象について詳しく知っている方教えてください。

どういう原理で揚力が増えるのでしょうか?

仮に翼の下面を平とした場合、迎角が付いているので下面領域の流速が速くなり圧力は下がる気がするのですが・・・。

Aベストアンサー

回答が遅れました。

こういうのは図があると分かりやすいので、いろいろと探してみますと、例えば参考URLの2章の一番最後の図が参考になります。これを使って説明します。

揚力は風の向きと垂直に発生するので、進行方向から風が当たっていると何も問題ありません。しかし、吹き降ろしがあると揚力の発生方向がやや後ろ向きになってしまいます(参考URLの図で言うと傾いた揚力L'です。)この力を流れに垂直な方向と並行な方向に分解すると、流れに対して後ろ向きの力が出てしまいます。これが、誘導抵抗と呼ばれるもので、翼の揚力により発生した抵抗です。翼のおかげで揚力が発生して飛行機は飛べるのですが、残念ながら抵抗も発生してしまうわけです。

ここでもし吹き降ろしを小さくするとどうなるでしょうか?吹き降ろしが小さくなると、図の機体が受けているはずのVと誘導速度によって下向きの方向を持つV'が近づいて最後は一致することに気がつくと思います。この時、傾いた揚力L'の傾きはどんどん小さくなり、流れに対して最後は垂直になります。つまり、誘導抵抗はだんだんと小さくなり最後はゼロになるわけです。

現実には吹き降ろしを完全にゼロにはできませんが、地面に近づくことで吹き降ろしが小さくなります。つまり誘導抵抗が小さくなります。

抗力は誘導抵抗ばかりではなく、機体表面と空気の間の摩擦によるものとか他にもあるのでゼロにはなりませんが、地面に近づくことで誘導抵抗の分は減ります。一方、地面に近づくと(これは先に回答しましたが)揚力も増加します。揚力が増加し、抗力が減少しているので、揚抗比はダブルで大きくなります。ですので、どちらも影響しているというのが答えです。もっとも、どっちがどれぐらい効くのかと言われれば、それはそれぞれの翼の特性の問題もあってケースバイケースです。

参考URL:http://www.aero.kyushu-u.ac.jp/birdman/introduction/theory.html

回答が遅れました。

こういうのは図があると分かりやすいので、いろいろと探してみますと、例えば参考URLの2章の一番最後の図が参考になります。これを使って説明します。

揚力は風の向きと垂直に発生するので、進行方向から風が当たっていると何も問題ありません。しかし、吹き降ろしがあると揚力の発生方向がやや後ろ向きになってしまいます(参考URLの図で言うと傾いた揚力L'です。)この力を流れに垂直な方向と並行な方向に分解すると、流れに対して後ろ向きの力が出てしまいます。これが、誘導抵抗と...続きを読む

Qレイノルズ数の具体的な値について

円管内流れにおける臨界レイノルズ数について教えてください。
調べても2000~4000などとあいまいにしか出てきません。。
できるだけ具体的な値を知りたいです!!

あと、なぜ臨界レイノルズ数の値ってこんなにばらつきが生じるのでしょうか?その理由についても教えて頂けると嬉しいです。

Aベストアンサー

臨界レイノルズ数に幅があるのは、この数値が計算ではなく
実験によるものだからということなのでしょう。

レイノルズ自身は円管の臨界レイノルズ数は「2300」と
実験で求めたそうですが、後の研究者の実験ではバラつき、
必ずしも2300ではない、との見解がこの幅のある表現に
なってるらしいです。

円管で無く飛行機の翼の実験では、レイノルズ数を増大させた
時と減少させた時とでは観測される臨界レイノルズ数が違い、
「数域」と呼べる幅が出来るそうで、この幅は「履歴現象
(ヒステリシス)」と呼ばれるそうです。
また翼型によっては、臨界レイノルズ数域自体が観測されない
(レイノルズ数の違いがポーラーカーブに差となって現れない)
ものもあるそうです。

Q翼の失速角について…

翼の失速角について…

揚力係数の特性曲線を描くときに失速角というものがありますけど、どうしてその角度を超えてしまうと、空気が翼から剥離することになるのですか??

また、3次元翼を考えるときに揚力係数の失速角は大きくなるのですが、アスペクト比A=∞のところでなぜ失速は起きないのですか??下面から上面へと流れる束縛渦の吹き下ろしの影響があって、揚力係数がなかなか上がらないことは分かりますが…

Aベストアンサー

他のご質問もお見かけするのですが、何か言葉の遊び的な迷路に入ってるような気もしますが。

>失速角というものがありますけど、どうしてその角度を超えてしまうと、空気が翼から剥離する
>ことになるのですか??

こんな説明でいいかどうか解りませんが、例えば水に手を入れて左右に動かしてみます。
手の平と平行に動かせば水を切るように動かせますが、次第に水に対し角度を持たせていく
と、水に当たっている反対側で渦を巻き始めるところがあるはずです。そういうイメージです。

このあたりも見て下さい。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%B1%E9%80%9F
http://www.jal.co.jp/jiten/dict/p051.html#03

参考に、主翼の「高揚力装置」(フラップやスラットのこと)もこの失速に関係しますので見て下さい。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E6%8F%9A%E5%8A%9B%E8%A3%85%E7%BD%AE
http://www.jal.co.jp/jiten/dict/p118.html#02-02c

特にフラップは翼後縁を大きく下に曲げるので、翼全体として迎角を増したような状態ですが、
スラットでもフラップでも多くは「スロット」と呼ばれる隙間をつけて大きな迎角でも失速しない様に
しています。空気の流れが剥離するのを防いでいるのです。またフラップには乱流を発生させて
剥離を防止する、ボルテックスゼネレーターと呼ばれる小さい(といっても旅客機のサイズですと
数センチ角はあります。)板状の突起をつけることも多いです。こういった防止策から逆に考える
方法もあると思います。

>3次元翼を考えるときに揚力係数の失速角は大きくなるのですが、アスペクト比A=∞のところで
>なぜ失速は起きないのですか??

すみませんが、これは私には意味が解りません。アスペクト比が無限大ということは、翼幅が翼弦
に対し無限大に長い、つまり「翼端が無い」仮想の3次元翼です。これは普通に失速する筈ですし、
むしろアスペクトレシオ有限のものより失速角は小さい、つまり失速が起き易いと思います。

もしかすると何かのグラフを逆に解釈していませんか。アスペクトレシオを小さくすると(つまり「1」
に近づけると)次第に失速角は大きくなり(引き換えに最大揚力係数は下がり)、グラフによっては
30°程度まで書かれている場合、右端が切れて失速角が不明になってるのではないですか。
これを「失速しない」とお考えではと思ったのですが。
翼幅が極端に短い、スペースシャトルとかコンコルド、デルタ翼機での失速角は、その形状によって
大迎角で発生する渦を使ってることもありますが、これらはかなり大きい迎角でも失速しないことも
考慮に入れても良いかと思います。

大学で学ばれたともおっしゃられていますが、お手持ちの資料以外にも書籍を求めたり、ネット内
検索を活用することをお勧めします。一つのことでも複数の資料を見れば、あっさり解決する疑問も
多々あると思います。

他のご質問もお見かけするのですが、何か言葉の遊び的な迷路に入ってるような気もしますが。

>失速角というものがありますけど、どうしてその角度を超えてしまうと、空気が翼から剥離する
>ことになるのですか??

こんな説明でいいかどうか解りませんが、例えば水に手を入れて左右に動かしてみます。
手の平と平行に動かせば水を切るように動かせますが、次第に水に対し角度を持たせていく
と、水に当たっている反対側で渦を巻き始めるところがあるはずです。そういうイメージです。

このあたりも見て下さい...続きを読む

Q航空機の失速速度の求め方

以前も質問させていただきましたが、今回も2問程よろしくお願いします。

(1)飛行機の最良上昇率に対応する速度での上昇率は、海面上で4000ft/minであって高度1000ft増加する毎に120.0ft/minつづ減少するとき、実用上昇限度は?
この問いの解答は33.333ftだと私は思うのですが、解答を確認すると32.500ftなのです。
求め方をお願いします。

(2)重量97,000lbsの飛行機が直線定常飛行の失速速度(指示大気速度IAS)が125ktであったとき、高度10,000ftでの失速速度(真大気速度TAS)を求めよ。
ただし、密度比をσとしたときの高度では√σ=0.85とし、計器誤差及び位置誤差、空気の圧縮性の補正は無視することができるほど小さいとする。

(1)(2)の問いの考え方の解答の導き出し方(計算方法公式)を教えてください。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

問題(1)
>この問いの解答は33.333ftだと私は思うのですが
こう書かれるからには、立てられた式を見なくても、その計算式自体は合っていると推測できます。
そして、何が間違っているかも指摘できます。「実用上昇限度」の意味をご存知ないからです。
上昇率がゼロになる高度を「絶対上昇限度」と言い、これで計算してしまえばそうなります。
「実用上昇限度」は上昇率が 100ft/min である高度です。これを使えば正答が得られます。
他に「運用上昇限」は 500ft/min です。これらの用語を確認して下さい。

問題(2)
IAS、BAS、CAS、EAS、TAS、これらの大気速度の種類の意味を整理して下さい。
「>計器誤差及び位置誤差、空気の圧縮性の補正は無視することができるほど小さいとする」
の意味は「IAS=EAS」だと言っているに等しい訳ですから、
「TAS=(密度比修正率)・EAS=√(ρ0/ρ)・EAS=√σ・EAS」から解ります。

ところで標題が前のご質問と全く同一なのですが、出来れば無用な混乱を避ける方向で付けられ
る方が宜しいかと思うのですが。

問題(1)
>この問いの解答は33.333ftだと私は思うのですが
こう書かれるからには、立てられた式を見なくても、その計算式自体は合っていると推測できます。
そして、何が間違っているかも指摘できます。「実用上昇限度」の意味をご存知ないからです。
上昇率がゼロになる高度を「絶対上昇限度」と言い、これで計算してしまえばそうなります。
「実用上昇限度」は上昇率が 100ft/min である高度です。これを使えば正答が得られます。
他に「運用上昇限」は 500ft/min です。これらの用語を確認して下さい。

問...続きを読む

Q第一章→第一節・・・その次は?

よく目次で
第一章○○○
 第一節△△△
 第二節□□□
第二章◇◇◇~
とありますよね?その第一節をさらに分けたい場合、第一何となるのでしょうか。
ご存知の方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

たまたま手元に「公用文作成の手引き」という冊子があります。
役所で使用する文書規定の本です。

これによると、章、節、項までは皆さんのおっしゃる通り。

さらに、「項目を細別する見出し符号は以下による。」とあります。

第一章 第二章・・・
 第一節 第二節・・・
  第一項 第二項・・・
   第1 第2
    1 2 3
     (1) (2) (3)
      ア イ ウ
       (ア) (イ) (ウ)
        A B C
         (A) (B) (C)
          a b c
          (a) (b) (c)

注1:「第1」を省略して「1」からはじめても良い。
注2:「イ」「ロ」「ハ」「ニ」は用いない。


以上のように書いてありました。
しかし、何にせよ法律で決まっているわけでもないし、通常は
自分の好みで選択して、問題ないと思います。

Q繰り返し精度について

仮に全長が1.0mであれば直線運動するモノの繰り返し精度が±0.3mmとはどういう事でしょうか?0.3の誤差がでると解釈すれば良いのでしょうか?

Aベストアンサー

回答としては間違いではないですが・・・。
「繰り返し精度」とはある物体が元の位置から移動し
て停止する位置が、希望する停止位置に対してどのく
らい正確かと言う事です。
質問では1.0m移動するのか、1.0mの枠内で移
動するのかが分かりませんが、いずれにしても希望す
る停止位置に対して-0.3~+0.3mmの範囲で
停止すると言う事です。これは移動する物体が移動し
た先から元の位置に戻って来る時にもあてはまること
です。
工作機械や搬送機械にとっては重要な条件の一つです

Q気圧下がって温度も下がる?

上空に行くほど気圧が低いので、上昇する空気は膨張して、気温が下がる。と、習いましたが、どうして気温が下がるのかがわかりません。空気は膨張するって言うところまでは理解できました。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 こんにちは。

 空気を暖めるのは太陽ですが、日光は最初は空気をほとんど素通りしてしまいます。そして地面に近いところから空気は暖められます。その空気は、体積が変わらなければ空気の濃さによって気温が決まるのです。
 つまり気圧が高いほど高温で、逆に低くなれば低温になります(シャルルの法則といいます)。


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