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航空力学の翼について
永田 貴之（@Sup-calsonic）の回答
- 永田 貴之（@Sup-calsonic）
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こんにちは。 まずNo3さんの回答の補足や訂正をまずしたいと思います。 >迎角はどこも一緒と思ってはいけないことです。 迎え角には幾何迎え角、絶対迎え角、有効迎え角の三種類があります。 幾何迎え角は翼弦と気流がなす角です。 絶対迎え角はゼロ揚力線と気流がなす角です。 キャンバーの付いた翼では幾何迎え角が0でも揚力が発生します。 ゼロ揚力線というのはその線を気流と平行にすると揚力がゼロになる線のことです。 幾何迎え角や絶対迎え角はどこも一緒ですが有効迎え角は違います。 ここで言っている迎え角は後で説明されている有効迎え角のことです。 >翼が揚力を生み出すために様々な物理現象が利用されています。 >ここでは、そのひとつのコアンダ効果というものを説明します。 ここでコアンダ効果を出すのは不適切な気がします・・・ 一般的にはクッタジューコフスキーの定理とベルヌーイの定理とヘルムホルフの渦保存則で説明します。 本題ではないので説明は省略します。 >迎角とは水平に対する翼弦の角度のことですよね。 翼に関する角度は気流との角度が重要なので、一般的にこのような角度は定義しません。 しいて言うなら姿勢角だと思います。 >有効迎角とは『流体の吹き下ろしに対する角度』のことなのです。 吹き下ろしによって経路が曲げられた気流に対する翼の実際の角度です。 >吹き下ろしによって揚力が得られているので、航空力学では吹き下ろし角を考慮した迎角が必要になる >のです。 吹き下ろしによって揚力が発生しているのではなく、揚力を発生した結果吹き下ろしが発生します。 吹き下ろしによって幾何迎え角や絶対迎え角では正確な気流に対する角度は表せないので有効迎え角というものが重要になります。 揚力の発生には迎え角がとても重要だからです。 >有効迎角は簡単に言えば吹き下ろし角が大きいところは大きくなり、吹き下ろし角が小さいところでは >小さくなる迎角のことです。 吹き下ろし角は本来の気流の向きと吹き下ろしによって経路が曲げられた気流の向きがなす角度です。 有効迎え角は吹き下ろし角が大きいところでは小さくなり、吹き下ろし角が小さいところでは大きくなります。 >翼端の方が吹き下ろしが強いので そうとは限りません。 たとえば楕円翼では吹き下ろし速度はどこも等しいです。 だから有効迎え角もどこでも等しいのです。 >翼根で生まれる揚力（これを局部揚力という） 翼根だけに限りません。 >Bの翼弦の方がAの翼弦よりも長くなる（楕円翼の翼端は長さ0ですが、ここではテーパ翼の翼幅の位 >置と同じ部分の翼弦のこと） 面積(S)が等しくアスペクト比(A)がも等しいなら翼幅(b)も等しくなります。 A=b^2/Sだからです。 No3さんは定義が間違っているために「ここで、楕円翼はどこも有効迎角が等しいので、ある迎角に達 すると翼全体が失速することを意味します。それに対して翼根 では有効迎角が小さいので、翼根はなかなか失速せずに、先に 翼端の方が失速してしまうのです。」の部分はあっていますがその結論に至るまでの議論が矛盾しています。 テーパー比について 楕円翼は誘導抗力(吹き下ろしによる抗力)が最小になるという良い特徴を持っているが作るのが面倒だったりするために、近似的に直線で構成されたテーパー翼で代用しようと考えました。 実際テーパー比をしっかり調整すれば楕円翼とほぼ等しい性能を示す翼が出来ます。 ですから空力的な意味では楕円翼に近づくためにはどんなテーパー比にしたら良いかという点でテーパー比が重要です。 平均翼弦について。 普通の翼弦というのは幾何平均翼弦のことだと思いますが、これは単純にその翼の翼弦の平均の長さで図形的な意味しか持ちません。 ですから 単純にS/b で求められます。 空力平均翼弦は質問者様の式は少し間違っていて、2/S*c^2の0~2/bまでの積分で求められます。(2/sと積分範囲が抜けています。) これは、空力的な要素から決められるものです。 翼はそれぞれの場所によって空力的に違う性質を示していますがそれらを平均した時に、それを代表させられるような翼弦を空力平均翼弦と呼びます。 分からないところがあったら補足します。
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