揚力の発生に関してさまざまな議論がありますが、結局揚力は何が主な原因で

質問

揚力の発生に関してさまざまな議論がありますが、結局揚力は何が主な原因で発生するのでしょうか・・・
はっきりとした原因が分かっていないのでしょうか、それとも複雑すぎて言葉では説明できないのでしょうか。
是非ともよろしくお願いします。

回答No.6

funflier · ベストアンサー

No.2です。主翼の「迎え角」は揚力を得る手段であって原因では無いです。自動車が何故曲がれ
るか、に対し「前輪タイヤの方向を変えるから」でも答えですが、その先の説明でもありません。
「揚力」は「力」ですので「どうして力を」受けるのか、でないと説明では無い気がします。

迎え角を持たせると結局何が起こるかというと、上面に負圧が、下面に正圧が生じることに
なります。また、この結果として主翼周りを通過した空気は下に進路を曲げられます。
（これを「吹き下ろし (downwash)」と言い、空気を下に「誘導した(induced)」と言います。）
これらは進行方向の斜め後方上に引き上げるような合力となり、この内重量を支える方向の
分力が「揚力」であり、後ろに引っ張る分力が「抗力」で、一定速度の水平飛行であれば、
「揚力＝機体重量」・「抗力＝（エンジンの）推力」という関係になっています。
（この部分はNo.５の方と同じことを言っています。）

「ベルヌーイの定理」はこの中で上面に負圧が発生する説明のために用いられます。一般に
は飛行機の主翼は上面負圧によって発生する揚力が大部分なので、「失速」という現象では
上面の空気の流れが乱れるために、この負圧部分が失われて急激に揚力が減るということ
になります。（揚力としてはゼロになる訳でもありません。しかし抗力が急増するので前進が
困難になります。）　凧の場合は非常に大きい迎え角で常時この状態です。この場合に上面に
曲率もなく、ベルヌーイの定理上の負圧が無いことになりますが、もともとベルヌーイの定理
は「揚力の説明」ではなく「主翼上面での負圧の発生の説明」なので持ち出す必要がないだけ
です。凧と飛行機の主翼は、同じに比較したくとも置かれた状態が異なっています。

下面が平らな翼型（代表的なもので「クラークＹ」）でも背面飛行は可能ですが、大きい負の
迎え角が必要です。この場合、下面が曲面でも正圧です。逆に作用している訳ではありません。
ただこれだと抗力も大きいので、背面飛行前提の飛行機では上面と下面の曲率がほぼ等しい
か全く同じ翼型を採用します。この場合は、迎え角がゼロでは揚力もゼロですが、正負での
迎え角での揚力は同等に得られます。（今日の実用飛行機の大部分は別に背面飛行をしない
ものでも両面に曲率を持つ翼型です。）
また下面フラットの翼型では迎え角ゼロでも揚力を発生します。下面では空気は通過するだけ
となります。この場合は上面の負圧によるものと、このために「吸い付けられた」空気が下方に
誘導されることで生じます。従ってこの翼型では揚力を発生しない迎え角（「零揚力角」）が少し
マイナス（負の迎え角）側に存在します。

お礼

追加回答ありがとうございました。
どうやらなぜ上面と下面で圧力差(流体の速度差)が生じるのかと、なぜ迎え角があると揚力が失速迎え角までは増加していくのかが理解できれば良いみたいですね!
ありがとうございました!!

回答No.5

rukuku

こんばんは

基本的には凧揚げと同じで、
cozycube1さんはおっしゃる
→＼
であると思います。
（凧には糸があってエンジンや舵はなく、飛行機には糸がなくエンジンと舵があるという違いはあります。）

単純に
→＼
ですと
→↑＼
となり、上向きの力は確かに生まれますが、機体は後ろに飛んでいってしまいます。（テキストでベクトルの大きさを表すのは大変なので、大きさは厳密ではありません。）

そこで、エンジンで前向きの力を与えると
→↑＼←
となって、上向きの力が残ります。

実際には機体に重力が働いているので
→↑＼↓←
となります。
これが、同じ高度・同じ速度で巡航している状態です。

加速や減速、上昇や下降となるともう少し難しくなります。

補足

回答ありがとうございました。
質問は「なぜ飛行機が飛ぶのか」では無く「なぜ揚力が発生するのか」ですので・・・

回答No.4

noname#175206

主に主翼の迎え角です（と培風館の物理学辞典にもあります）。空気がこう→＼傾いた主翼に当たって、上方向の力になるということです。
　もちろん、ベルヌーイの定理による力も補助的に働いているのが普通です（背面飛行などでは逆効果ですね）。

補足

キャンバーのある翼では迎え角が0°でも揚力は発生していますが、その場合はどのように説明されるのでしょうか・・・

回答No.3

tadys

空気の流れの方向を変えることによる反作用です。

補足

空気の流れの方向を変えることによる反作用で揚力が発生しているならば、失速迎え角での急激な揚力の減少は説明できないような気が・・・

回答No.2

funflier

＞揚力の発生に関してさまざまな議論がありますが、
現在、別段議論は起こっていないと思います。飛行機の話であれば、過去にベルヌーイの定理に
よるものではないといった、一般人の認識を逆手にとった確信犯的な珍説を展開した人物がいた
ために、それを信じてしまった人が今だにいるためそう見受けられるのではないでしょうか。

これについては以前の回答で触れたことがあります。
http://okwave.jp/qa/q6106592.html
http://okwave.jp/qa/q6127991.html
大体にして上面負圧で発生する部分を否定すると、失速すら説明不能ですし、ベルヌーイの定理
は非圧縮性流体での話などと言いだすというのに至っては、全ての航空機に装備されているピトー
式対気速度計の存在も動作原理も知らないと言っているのに等しいのですが、何故か堂々とこれ
らを言う人がいるので「議論」に見えるのかもしれません。しかし議論するまでもなく根本から間違
えている（作為的に間違えさせられている）だけです。

＞結局揚力は何が主な原因で発生するのでしょうか・・・
ここにもある通り、物体に働く力の内、流れと垂直な成分が「揚力」で原因は流れから受ける圧力
です。飛行機の主翼の場合は重量を支えるのに有効に働く成分を揚力と呼び、前進を妨げようと
する成分を抗力と区別して呼んでいるだけで、元は一つの方向に作用する圧力による合力です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8F%9A%E5%8A%9B

お礼

分かりやすい回答をありがとうございますm(_ _)m
あれからいろいろな本を読んでみましたが圧力差が原因であることは間違い無いみたいですね。
ありがとうございました。

回答No.1

tetsumyi

何の揚力でしょうか？
翼による揚力であれば上と下の空気圧力の差であることは、はっきりしてますが。

補足

失礼しました・・・
翼による揚力です。