• 締切済み

飛行機の翼の原理について

飛行機の翼の揚力の原理はわかりますが、その応用編の質問です。 円筒形の筒を横にして、その中に翼を水平に吊るします。風洞実験の要領で風を送ると翼は浮き上がると思いますが、もし、翼を円筒の側面に固定して、高速の風を送ったら、揚力で円筒ごと浮き上がる可能性があるでしょうか?

みんなの回答

noname#25358
noname#25358
回答No.2

>ダウンフォースは翼の迎え角がない場合でも発生しますか?  翼下面による風圧反射が行われないので、底面による反作用は生まれません。  ですが、それでも飛行機は浮きません。  #1の解答では無視していますが、現実には天井面と上空との間にも気圧差によるダウンフォースが発生しているからです。  迎え角があってもなくても、ベルヌーイの定理のみによって発生する単純揚力は、この天井のダウンフォースと±0で釣り合っています。

yuritomo
質問者

お礼

大変よくわかりました。有難うございました。

noname#25358
noname#25358
回答No.1

 胴体の内側に翼のある飛行機ってことですよね。  残念ながら飛びません。  胴体内に格納された翼に揚力が働いても、作用反作用の法則によって「円筒の底面」に揚力と同じ大きさのダウンフォースが発生します。  よって、円筒は浮き上がりません。  底面が存在しない「半円筒」の飛行機であれば、あるいは飛ぶかもしれません。  ですが天井によって揚力発生が阻害される上、バランスを取るのが極めて難しいという構造的な問題があり、あまり現実的ではないでしょう。

yuritomo
質問者

お礼

丁寧なご説明有難うございました。ついでに教えてください。 ダウンフォースは翼の迎え角がない場合でも発生しますか?ベルヌーイの定理では上面が曲面の翼は流速が早く負圧が働き揚力になるとしていますが。

関連するQ&A

  • 飛行機の翼について・・・。

    飛行機に頻繁に乗ります!!! 翼があって、さらに小さい伸びび縮みしたり、上下に動いて空気抵抗を調整しているものがありますよね。 着陸前「ウィーーン」と出てきても、飛行機の動きが、体感的に全然変わらなかったり、、、 いまいち、どれがどの役割をしているのか分かりません。 「飛行機 翼 原理」で検索しても、揚力についてばっか書かれています。 旅客機の翼のことについて、細かく書かれているサイトがあれば教えて下さい。 サイトが無ければ、本でもかまいません。 よろしくお願い致します。

  • 飛行機の飛ぶ原理

    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.

  • 環状翼の構造について

    飛行機に使用出来る翼に環状翼と言う物があります。円筒型の筒です。最近この質問箱でも問答がありました。 通常の翼であれば、上面の反り具合/曲がり具合と下面のそれが異なるため揚力が発生し、飛行機が飛びます。補助翼もあります。翼の取り付け角度も関係するでしょう。複葉機ならば、上の翼と下の翼は平行移動したような構造です。 さて本題です。環状翼に於いて、サイドの部分は揚力に直接関係しないと考えます。上方部分と下方部分が上下に対称であれば、風による力は均衡して、揚力は生じませんね。具体的にどのような幾何学構造になっているかご存じの方はありませんか。補助翼は付いているのでしょうか。

  • 飛行機やヘリコプターについて

    飛行機とヘリコプターについてお尋ねしたいことがあります。 飛行機は、前進する飛行機の翼にぶつかった空気の流れが複雑に変化することによって揚力が生まれて気体が宙に浮く ヘリコプターは空気中を回転するローターが空気の流れの変化を生み、揚力が生じて気体が宙に浮く。 (1)大雑把ですが、この理解は正しいですか? (2)正しいとすると、飛行機は大気がなければ飛ぶことができない? (3)翼がないロケットは水平飛行ができない? (4)飛行機が揚力を得るためには、前進し続ける必要がある? (5)ヘリコプターはどうやって前へ進むのでしょうか?

  • とんぼ型飛行機の飛行原理とRC化について

    とんぼ型飛行機の飛行原理とRC化について こんばんわ。都内の大学に通う大学生です。 僕は小学生~中学生くらいのころラジコン飛行機・紙飛行機が大好きで大好きで、当時なんとかして「とんぼ型」 のラジコン飛行機を飛ばせないかと試行錯誤したことがあります。 適当なカーボンの軸にメカを積み、バルサで主翼を2枚作ってトンボのように並べ、モーターグライダー化できたらいいな…なんて思ってましたが、当時中学生の財力には無理でした。当時とんぼ型飛行機をRC化できなかったことが未だに名残惜しいと同時に、今もトンボ型飛行機が相変わらず興味の対象です。 ちなみにトンボの形をした飛行機とは普通の飛行機と同じように、はばたかないが滑空性能と自立安定性があるものを示します。 割り箸胴体・厚紙主翼の紙飛行機を作り色々な形状で実験したのですが、主翼が前後に二枚あるため乱流により失速しやすく、棒だけのテールには全くもって機体を安定させる効果がありません。 前後どちらの主翼にも軽い反り(カンバー翼のような) をつけて飛ばしてみても、強烈なダウン舵に加え、ヨー方向へもくるんくるんと回ります。完全に安定性がありません。ねじり下げや上反角など、一般的に安定性をもたらすといわれるものは一通り試しましたが、当然のごとくダメでした。 もちろん水平尾翼と垂直尾翼をつけ、ヨー方向とピッチ方向への回転を抑えれば飛びますが、それではただ単に主翼が前後に二枚ついた飛行機になってしまいます。 そこで発想の転換といいますか、本体の軸をなかったものと考えて全翼機として0から設計してみました。一般的にホルテンのグライダーのような全翼機では、S字カンバー翼と呼ばれる翼型が使われますよね。前7割は普通の翼型として揚力を発生するが、後ろ3割は上に反りあがっている(水平尾翼でピッチアップと同じ作用)ものです。 これにより「主翼しかない」形をした全翼機は、強烈な頭下げにならずに水平に飛ぶことができます。仮にトンボ飛行機を、全翼機に軸がついただけのものと考えてみます。 すると、前後に二枚並んだ主翼は全翼機の本体(翼)と同じ位置づけになります。このトンボでS字カンバーに近い翼型をどう再現するかといいますと、 1.二枚並んだ主翼を仮に一枚の翼であると想定します。 2.前の主翼をカンバー翼にします。ラジコンの場合は後端が下に反ったクラークYのような翼型がいいかもしれません。要するにフラップを下ろした状態のような翼型です。 3.後ろの主翼は前の主翼を上下逆さまにします。つまり主翼を上下逆さまにつける+水平尾翼でいうピッチアップの状態でしょうか。 こうすると、前後に並ぶ二枚の主翼が大きなS字カンバー翼のような断面になります。 これで飛ばしてみると、笑えるほどすんなり飛んでしまいました。斜めに投げたり、強く投げてピッチアップさせてみても、挙動は普通の紙飛行機と全く変わりありません。 もちろん二枚の主翼にひとしく上反角を与えれば、ロール方向に対する自律安定性が生まれます。これも全く普通の飛行機と同じです。 このように、一見全くとばなそうに思えるトンボ飛行機も、前後二枚の主翼をそれぞれ表向き・裏向きに取り付けることにより、「後ろに軸のついただけの全翼機」として扱うことができると判明しました。 全く質問になっていなく申し訳ありませんが、これはラジコンとして簡単に実用化できると思っています。 ラジコン飛行機は中学生以来やっていませんが、もし既にこれと同じ原理で飛行するトンボ型の飛行機を作った方がいらっしゃいましたら、ぜひとも結果を教えていただきたいです。非常に興味があります。

  • ソーラーパネル飛行機に熱気球の原理を付加できますか

    黒いビニール袋を炎天下に置くと熱気球の原理で浮かび上がるそうですが、ソーラーパネルで飛ぶ飛行機の翼や胴体にもこの原理を応用して少しでも機体の重量を軽減させることは可能なのでしょうか。

  • 逆さ飛行について

     飛行機は、翼上面の空気の速度が翼下面の空気の速度よりも速い場合、翼上面の圧力が翼下面の圧力より低くなるというベルヌーイの定理を利用し、揚力を得て飛んでますよね。  でもこの原理、逆さ飛行をしているときはどうなんでしょうか?翼の向きが逆になるため墜落しそうな気がしませんか?

  • 【揚力】仰角が0の場合の翼上面の流速 その2

    昨日下記の質問させてもらいました http://okwave.jp/qa/q8723821.html ********************************************************************************** 翼上面の空気の流れは、翼下面の空気の流れより速いということがわかっています ↓ケンブリッジ大学の実験動画 http://www.youtube.com/watch?v=UqBmdZ-BNig しかしこれは、仰角が0の場合も当てはまるのですか? 例えば、翼上面が曲面になっており、翼下面がフラットになっている翼断面があるとします この場合、仰角0においては、翼上面に向かう空気は曲面における抵抗によって遅くなり、 翼下面は抵抗が無いため下面の方が速くなるはずです 仰角0の場合も、コアンダ効果によって翼上面から空気が下方向に流れ、 この反作用によって揚力は生じると思います しかし、圧力差におけるベクトル方向が地面に向かっているため、 全体の揚力は小さいものとなる これらのことより、仰角があるから、翼上面の流速が速くなる そして、仰角0でもコアンダ効果によって揚力は生じるが、 仰角がある程度大きくすることで、より大きな揚力が発生する、 揚力について、このような理解で大丈夫でしょうか? ********************************************************************************** 旅客機程度の速度で飛行している場合、 下記画像のような断面形状の翼があるとします 画像上の仰角が無い場合、 翼上面は形状による抵抗が大きくなります 一方、翼下面はほぼ水平のため抵抗が小さくなります なので、仰角が無い場合、上の流速が遅くなり、 下の流速が速くなり、圧力差によって下向きの揚力が発生すると考えます 一方、仰角がある場合、 翼下面の抵抗が大きくなり(空気が進みにくいため)、 翼上面の抵抗が小さくなります よって、上面の流速は速く、下面は遅くなり、 圧力差によって上向きの揚力が発生すると考えます つまり、揚力を発生させるには、 仰角をある程度大きくすることが大事になると思います 仰角の増加により、翼下面の抵抗を増やして流速を遅く、 翼上面の抵抗を減らすことが可能になります 背面飛行が可能なのも、進行方向に対して、 機体全体が仰角を持つからではないでしょうか? この上下翼面の圧力差による揚力(1)に、 コアンダ効果や渦循環による揚力(2)が加わり、 全体の揚力は「揚力=(1)+(2)」となります 仰角が0の翼でも飛行機は飛ぶそうですが、 これは、飛行速度の増加によって揚力(2)が大きくなるためではないでしょうか? 私は揚力に関して初心者なのですが、 翼上面が速くなるという理由がいまいち明確ではないため、 このような質問をさせて頂きました まとめれば、仰角があることによって、 上面と下面の空気抵抗が変化(上面(小)、下面(大))し、 これに伴い流速が変化 そして、ベルヌーイの定理による空気の圧力差によって揚力(1)が発生する つまり、翼上面の流速が速いのは、翼下面よりも空気抵抗が小さいから 長くなりましたが、この考え方大丈夫ですか? 乱文長文になりましたが、ご回答頂ければ幸いです よろしくお願いします

  • 揚力について

    「ガリレオ」の最終話のベルヌーイの定理の実験を見て気になったことがあります。 飛行機などは、翼上部が曲面になっていると思います。 飛行機が浮く原理はベルヌーイの定理によって、翼上部の流速が速くなり翼下部の流速が小さいのでベルヌーイの定理より翼上部の圧力が小さくなるので浮く。 ここでなぜ翼上部が曲面だと流速が速くなるのでしょうか?? ドラマでは風船を例にして下からガスを当てて「上部の方が流速が速いから~」と言っていましたが・・・ 壁面を伝うと流体は加速したんだっけなぁ^^; 昔、授業で習ったはずなのですが思い出せません… あと、飛行機は翼形状の揚力もですが、主に翼後部が角度調節できてそれによって機首が上を向き大揚力を得ているようですが、なぜ角度が付くと揚力が発生するかも気になったので詳しい方いましたら説明お願いします。

  • 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・・・。