ヘリコプターが揚力を得る仕組みに関してです。

質問

ヘリコプターが揚力を得る仕組みに関してです。

先日以来お世話になっております。
飛行機が揚力を得る仕組みは、我流でなく、キレイな言葉で、簡潔に書きますと、

飛行機の場合はカマボコ型した翼の上下の空気の流れる速度により生じる気圧差によって揚力を発生させ飛ぶ仕組み、とシロウトの私がサイトで調べ上げて達した結論です。他にも、羽根を上に持ち上げる、つまり揚力を得るために、機体の横から見ると、羽根が前部分が上、後部分が下になるように、機体に斜めに付ける必要がありますが。

ここでギモンです。

ギモン1
この飛行機の揚力を得る仕組みが、ヘリコプターではプロペラが機体の上に付いている事により、同様のことが生じて揚力を得て上昇していく。前進はプロペラ自身を前に傾ける必要が、後進はプロペラ自身を後に傾ける必要がある。

とまあ、学生時代に、物理の「ぶ」も学んだことのないシロウトの私が、かなり省略、簡潔に理解したものです。

合っているかどうか、ご指導、ご教授お願い申し上げます。

実は別のサイトに投稿したところベルヌーイの定理が該当するのか、否かで論争が始まりました、でここに逃げてきました。サスガにシロウトではそんな高度な理論が合ってるのかどうかわかりません。ベルヌーイの定理が合っている、と言う人は私の意見は合っている、という回答もいただきました。

回答No.3

funflier · ベストアンサー

「揚力発生の仕組み」と「ヘリコプターの前進飛行の仕組み」の２つが含まれてる訳でしょうか。

＞ギモン1
＞この飛行機の揚力を得る仕組みが、ヘリコプターではプロペラが機体の上に付いている事により、
＞同様のことが生じて揚力を得て上昇していく。前進はプロペラ自身を前に傾ける必要が、後進は
＞プロペラ自身を後に傾ける必要がある。
言葉の遊びにはなりたくありませんが、「プロペラ（propeller」は主に「推進する（propel）」ためのもの
に対して使い、ヘリコプターのメインローターは主に「揚力（lift）」を発生させるためですので、
この呼び方は使いません。しかし「メインローター推力」という言い方もするのは事実です。

ヘリコプターの揚力発生を飛行機の主翼と同じ原理として説明することは可能です。この場合、
翼素理論という考え方であり、回転するローターを、細切れの主翼断面が集まったという風に
考えます。飛行機の揚力の式は　Ｌ　＝１／２　ｘ　ρ　ｘ　Ｖ＾２　ｘ　Ｓ　ｘ　ＣＬ　ですが、前回
に書いたように同様の式でヘリコプターの揚力も計算可能です。
http://okwave.jp/qa/q6100396.html
他にここにも書いたように、運動量として説明することも出来ます。どちらも間違いではありません。
ヘリコプターのメインローター翼型の多くは実はカマボコ型ではありません。上下の曲面が等しい
対称翼型、あるいはこれに近い半対称翼型です。これが揚力を発生する説明は飛行機の揚力
の原理として別に調べて下さい。

ベルヌーイの定理と揚力の説明に関し、近年になって疑問を投じた人が現れて話題になった事は
知っていますが、私は、これは一般に広まった誤解を利用してさらに誤解を生む様に仕組んだか、
あるいは一般の「常識」に一石を投じるためのある種のパフォーマンスだと思っています。
「航空力学ではベルヌーイの定理で揚力発生を説明している」と聞くと、空力を系統的に学んだ事
の無い多くの人は、そういえばカマボコ型の上下を流れる空気の流れと上面の負圧で説明された
と思い込み、これが航空力学上の揚力の説明だと錯覚します。ですが、揚力の説明を数行で終わ
らせているような入門書でない限り、ベルヌーイの定理だけで説明している教科書も専門書も存在
しません。ここが誤解の始まりです。
さらにここで「ベルヌーイの定理では説明してない・説明出来ないことがある」として、他の説明を
主張すると、こっちの方が正しいのだと信じてしまう人も現れます。第二の誤解が生まれたのです。
本来、Ａ⊂Ｂ　であって　Ａ≠Ｂ　であるものを、一般に　Ａ＝Ｂ　だと錯覚していることを利用し、
Ａ≠Ｂ　なのだからと、Ａ＝Ｂ　ではなく　自分の言う　Ｃ＝Ｂ　が正しい　（Ａ⊂Ｂ　でもあり　Ｃ⊂Ｂ
でもあるにも関わらず）と主張しているだけの話なのです。

このように論争するほどのことでもないのですが、従来からの概念を覆した、という錯覚に落とす
点が興味を引いて、多くの人が勘違いしたまま、さらに曲解を信じさせられたというところです。
「複数の盲目の人が象の一部を触った感想」の話みたいなものです。互いに自分の知っている
事が象の全てで、他人の言っていることは間違いだと主張して決着がつくことはありませんが、
「引き」で象全体を見ることが出来ればどれも間違ってないと簡単に解ります。

前・後進することに関してはその理解で合っています。実際に飛行するヘリコプターを見れば、
前進開始時に前につんのめってる感じですが、これはローター面を傾けた結果です。
このローター面を傾ける「サイクリックピッチコントロール」の原理は別回答で以前書いたことが
あるので見て下さい。
http://okwave.jp/qa/q5895586.html

他の方で、勘違いされてるのではないかと思うのですが、ピッチを増して揚力を増やすのは
前進時は「後退する側のローター回転面半分（右回転なら右半分）」であって後ろ半分ではあ
りません。また、ローターヒンジ形式がシーソー、無関節、全関節、いかなるものであろうと
ジャイロの摂動原理は同じで必ず９０°ずれて作用します。

お礼

度々、ありがとうございます、参考にさせていただきます。ベルヌーイの定理が合っているのか、そうでないのか、の議論に関して、さらに再び他人様との論争にまでお手数をかてしまい、ホントウにありがとうございました。自分なりに理解を深めるために大いに参考になりました。感謝します。

回答No.2

aloha886i

＞下の空気の流れる速度により生じる気圧差によって揚力を発生させ飛ぶ仕組み、

この部分　空気の流れる速度差によって発生する気圧の差

のほうが正しいですね

＞前進はプロペラ自身を前に傾ける必要が、後進はプロペラ自身を後に傾ける必要がある。

このあたりを詳しく書くと
ブレードが１周する時に迎角を変化させています
これによって1周のうちの一部だけが揚力が増すので
ローターがそれとは反対の方向へ傾くのです
つまり　前進するときはブレードが後部位置にあるときにここの部分の揚力が増すのでローターが
前に傾くのです

シーソー型ローターの場合　その効果が90度遅れて発生します

お礼

簡潔に要点をご説明いただきありがとうございます、参考にさせていただきます。

回答No.1

cerberos

>この飛行機の揚力を得る仕組みが、ヘリコプターではプロペラが機体の上に付いている事
>により、同様のことが生じて揚力を得て上昇していく。

大雑把に言えば合っているとは思いますが、プロペラが機体の上にあるから揚力を得られる
わけではありません。
飛行機は機体自ら動くことにより、羽に気流を当て気圧差を生み出し揚力を得ます。
ヘリコプターは機体自らは動かずに、羽を動かすことにより揚力を得ます。
ですから機体上部でなくても、原理的には横や下でも揚力を得ることはできます。
（下は構造上無理がありますが・・・）
軍用のオスプレイなどは機体真上というより横方向に近いですね。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%82%B9%E3%83%97%E3%83%AC%E3%82%A4

お礼

ありがとうございます、参考にさせていただきます。揚力のご説明に関しては分りやすくありがとうございます。