【飛行機のイロハ93】なぜ飛行機は飛ぶことが出来るのか？

[@かずお007]

航空力学は色んな視点もあって面白い内容だと思います。
ほとんどの人が持つ「飛行機は重い」というイメージも覆したいところです😅
飛行機の重さは、中身がつまった巨大な発泡スチロールとさほど変わらないほど「大きさの割に軽い」という作りであって、大半のアルミ製の飛行機を例にすると、プラモデルサイズに縮めたとき外板はアルミ箔ほどのペラペラなものになってしまうので、ビックライトで大きくなってから飛行機を手で摘もうとしたら触っただけでクシャリですね😂

[@NORITOBI]

良く、鉄の塊が飛ぶのが信じられないって話を聞く事が有りますが、
そうなんですよね。
中はほぼ空洞ですし。

[@あいあい-f9y]

飛行機は鳥に似てる為、飛行機が俺は飛べるんだと信じる事で飛べるんだと思います。

[@NORITOBI]

鳥になりたかった飛行機

[@SVLP-]

いつもためになる動画ありがとうございます

[@NORITOBI]

ありがとうございます。

[@米沢亜夢]

今まであんまり気にしてませんでしたが（少しは理解してたつもり）　ますますわからなくなりましたww

[@NORITOBI]

まあ、主翼の周りを渦がグルグル回っていると思ってください。

[@nodoka_510]

今まで「飛行機の揚力とはこうやって発生しているのだ」と自分の中で認識していたものが、いの一番に否定されてしまって笑いました。（え、違うの？ｗ）と。

[@NORITOBI]

揚力が発生する為の説と言うのは、実は何種類かあって、ややこしいんですよね。
一応分かっているつもりですが、私でも本当に「つもり」の部分は多いかも。

[@ux-ss6ds]

同着説は極端な例でも成り立つ一般性があるか？と考えた時に、厚みが何光年もある巨大な翼があったとしてその翼の上下でどうやって流体分子が相互作用してタイミングを合わせるんだよってなりますね

[@NORITOBI]

「極端な例でも成り立つ一般性」
確かに面白い着眼点ですね。

[@takpon9261]

ひこーきって気合で㌧でるんだと思ってました、本当にありがとうございました

[@NORITOBI]

離陸する時に「エイヤ！」って声が床下から聞こえてきますよ。

[@APW_Manbow]

難しい命題ですね。
まだ科学でも完全に解明して解説できていません。
とりあえず上面の事は考えずに下面に当たる動圧が押し上げてると考えて済ませてます。
ただしこの説だけでは失速が説明できませんが(笑)

[@yasushifukai4212]

ペイロードの大きな機体、プロペラの爆撃機は主翼の向かい角を大きくして、重量に耐えていますね。
翼面荷重と揚力と向かい角の関係はどうなんだろう？

[@yamakatu0101]

ヘリコプターのローターは翼断面形状で、翼の原理で浮力を得ると言われていますが、ピッチに依る(迎え角を取って)浮力を増加している原理も同様に疑問に思っています。

[@schakt]

先ず3:03 でシレッと挟み込んできた小ネタに笑ってしまいました。
さて“回り込み”が発生する時において生じるマイナス要因ってのもあって、それを解消するために近年において装着が流行ってきているのが“ウイングレット”ってことで良かったんでしたっけ？

[@NORITOBI]

それは、翼端渦の事ですね。
基本的に気圧の高い翼下から気圧の低い翼上に空気が回り込みますが、
翼の先端部での回り込みを抑えるのがウイングレットになります。

[@katsuwonus16]

@@NORITOBI ウイングレットが翼端渦低減のための装備、という解説は正しいですがそもそも翼端渦自体が循環理論の一部です。
機体を中心に、主翼の束縛渦～右の翼端渦～後方の出発渦～左の翼端渦～主翼の束縛渦・・・と理論上は四角いループになっています。

[@NORITOBI]

それは知っているのですが、回転軸の異なる渦が繋がっているのが、想像しにくいんですよね。

[@katsuwonus16]

@@NORITOBI 動画で出ている様な２次元的な図からは想像しにくいですが、では出発渦と束縛渦の間の空気について考えてみますと、そこには下向きの空気の流れがありますよね。次に3次元的に視点を移すと、下向きの気流の周りにはそれに巻き込まれるような渦があるはずです。前後は束縛渦と出発渦、左右は翼端渦です。便宜上『四角の渦』と書きましたが、『下向き気流の周囲360度にリング状に生じる渦』と考えていいはずです。

[@NORITOBI]

あ、イメージ出来た様な気がします！
束縛渦と出発渦と翼端渦で囲まれた平面を上から下に貫くイメージですね。
ありがとうございます。
あ、もしかしてその下向きの流れ全体がダウンウォッシュって事か！

[@char5457]

単純な疑問としてなぜ循環が一方向なのか？というのを思いましたが、翼の角度などの条件によって
上面からの循環＞下面からの循環になるので上の影響が支配的になる(逆に言うとそういう条件を満たさないと飛ばない)ということなのかな？

[@NORITOBI]

対になってできる出発渦の回転方向が翼の形状から決まっているので、
それと反対方向の回転となる循環の回転方向も一定だと解釈しています。

[@deadbody1013]

スッキリしました

[@NORITOBI]

分かりにくい話題なので、解って頂けたようで良かったです。

[@tonyshimon3228]

飛行中の機内では前方が高くなっています。極端な言い方をすれば翼の断面の形状に
関係なく板状の翼でも迎え角があれば揚力？が発生するように思うのですが。
戦闘機ではどうなっているのでしょうか。

[@wii810772]

翼上面の負圧になる大気は、重い翼を引っ張るより
さらにその上面の軽い大気を引っ張ると思います（もともと負圧がものを吸い上げたりは、しませんが・・・）
つまり相殺するのですから負圧には、ものを引き上げる力なんてないのではないですか？

[@NORITOBI]

負圧になった大気が片方だけを引っ張る訳では無いので。
それと翼上面だけでは無く、下部の気圧が高い空気からの押し上げもあるかと。

[@wii810772]

@@NORITOBI
つい『引っ張る』という表現をしてしまいましたが、正確には負圧の大気層に回りの大気圧が
流れ込むという表現が適切でした『相殺』
つまり翼上面の負圧は、飛行に関与せず
迎え角によって翼下面に働く高圧が押し上げるという事だと思います

[@katsuwonus16]

圧力は均等に周りに作用するので『翼上面の負圧の半分は大気を吸い込み、半分は翼を上に吸い上げる。翼下面の正圧の半分は大気を下に押し下げて、半分は翼を上に押し上げる。翼の上下で少しづつ吸い上げられ、押し上げられて翼は上に動く。』と考えれば判り易いですか？

[@wii810772]

@@katsuwonus16
＞＞半分は翼を上に吸い上げる＞＞
厳密には、吸い上げるという表現は不適切ですが、負圧が吸い上げるとしましょう
重い翼が下に有って、比較にならない程軽い大気が上にある時、上下のものを同時に引っ張った場合
翼は、ほぼ上昇しないのではないでしょうか？
という事は、揚力とは、翼の下面を押し上げる高圧の大気と考える事が論理的結論になると思いますがいかがでしょう？

[@katsuwonus16]

@@wii810772 その場合、高圧の大気に吹き飛ばされるのも、重い翼でなく軽い空気となりますよね。その整合性は如何でしょうか。
それに掃除機をカーペットに近づけると、確かに空気も吸い込まれますがカーペットもまた自分で浮き上がります。
正圧・負圧はあくまでもその場における相対的な物ですので、働き方に差は生まれません。

[@SIRACCHI]

流速が早くなると気圧が下がるのでは無く、気圧が下がるから流速が早くなると思う。

[@moo883jp]

背面飛行を含めた揚力は、翼の後縁で下向き偏向されている層流とその大きな反作用を説明すべきだと思うけど
全く膨らみのない板状の翼でもAoAだけで揚力は生まれるんだし、水道水の下のスプーンのように片面だけの層流の偏向（スポイラーとか）でも反作用はとても大きいし、補助翼やフラップが効く原理でもあるしね
主翼の設計でシミュレーションするんじゃないんだし・・・・

[@yamakatu0101]

今回の循環渦の発生により翼上面の流速が早くなるとの学説は数年前に聞いています。
されどチョット解せません！循環渦は目にしませんが出発渦(着陸時も発生します)はよく目にします。(5:48の図b cでの渦で確かカルマン渦とか？)
循環渦と出発渦はセットで発生すると言われても理解不能・・？？。
但しボールの回転や円筒の回転で曲がる理屈は理解は出来ます。
学者の説に逆らう様ですが、素人考えで翼上面が流速が早くなる理屈は、前縁から上面の膨らみに上昇する際に空圧の上昇で流速が早く為り、その際に圧が上がる分以上に流速上昇の圧の低下が上廻るので全体的に上面は圧が下がると愚考します(笑)。

[@弘行稲川]

揚力は空気の流れを下向きに曲げることの反作用として生まれる。対称翼や背面飛行の揚力もこれで説明できる。循環理論は昔の流体力学で使われたが今はあまり言わない。翼後縁では逆流とその復帰が周期的に行われていることが最近の実験と数値解析で分かってきたようだ。

[@山道俊幸]

そんな難しい問題なのでしょうか．私は単に作用，反作用で浮くと思っています．
尾翼のラダーで左右に曲がるのも同じことでは．船の梶や水中翼船も単なる板の様なも
のですよね．背面飛行はエルロンとエレベータとのバランスで仰角ができるのだと思い
ます．
走行する車の窓から手のひらを出すと角度によって手が軽くなったり重くなったりで
揚力を感じられるでしょう．．

[@uhg03882]

ナビエストークス方程式の一般解が証明されていないので、超厳密にいうと、なぜ飛行機が飛ぶのかは、解明できていないんですよね (^^)
飛行機が飛ぶ理由は、動画内で、（①旧説）翼の上下で空気のスピードが変わる説と、（②通説）循環説をご説明いただきましたが、以下のような説もございます。
（新説）
③（負圧説）：翼が前方に移動すると、翼が通り抜けたところに空気の抜け穴が生じることにより負圧が生じ、一般的な翼の形状の場合は、上方に揚力が発生する。
④（作用反作用説）：翼の後方で流速が下向きになることにより、その反作用で上向きの揚力が発生する。
⑤（圧力説）：通説の「流速が上がると圧力が低下する」説の逆で、翼の上下の圧力の違いにより流速の違いが生じる説。翼の上側は空気抵抗が少なく圧力低、下側は凹になっており圧力上昇。
⑥（遠心力説）：翼の上を丸く空気が流れると、空気の遠心力が上方に発生する説。
私は6の遠心力説を推しております。例えば、水道の蛇口から水を流して、コンビニのプラスティックのスプーンをつまんで流速と平行に近づけると（スプーンの凸面を水に近づけると）、水に引き寄せられます。
過去の飛行機が飛ぶ原理の話は、翼の上下の流速（圧力）を見ていましたが、「遠心力説」は、翼の片側のみで成立している点に違いがあります。

[@NORITOBI]

「なぜ飛行機が飛ぶのかは、解明できていない」これは難しい所ですね。
工学的な見方と、理学的な見方で見解が分かれる様ですので。
⑥だと、平板翼で揚力が発生する事を説明できないのではないかと。

[@katsuwonus16]

@@NORITOBI ③④は動画内の映像でも確認できますが主翼前で気流が上向きになる『吹き上がり』の説明がつきません。
⑤はダイヤモンド翼や対称翼でも適切な迎え角を与えれば揚力を生じる説明がつきません。
⑥流線曲率の定理に反します。スプーンの話はコアンダ効果によるもので、遠心力に由来するものではありません。遠心力に由来するならば、力を受けた水自体はスプーンから離れて飛び散っていきます。

[@midimoog]

実際に実験してみると、翼の上面だけに風を当てても翼は浮き上がります。
下面はあまり重要でなく、エンジンや燃料タンクやミサイルを吊り下げていても問題ないわけです。

[@NORITOBI]

今、別の動画を作成していて思ったのですが、たまに「翼の下側が重要で上側は関係ない」と言う人がいます。
それだと、雪国で翼の上部に防除氷液を掛ける意味が無いんですよね。翼の下に防除氷液を掛けてるのは見た事が有りません。

[@孝-n2l]

私が昔教わっていたことが間違えだったという事はわかりましたが、それ以上はちょっと私には難しかった😅

[@NORITOBI]

ややこしいですよね。

[@gutch_yaman]

ターボジェットエンジンのバケット方式逆噴射は理解できるのですが、ターボファンエンジンのカスケード方式逆噴射は理解できません。燃焼ガスは後方に流してファンで吸込んだ空気を斜め前に向きを変えただけで、なんで逆方向の推力が得られるのか理解できません。

[@katsuwonus16]

タ－ボファンエンジンの推力構成が概ねファン7：燃焼ガス3であるためです。近年の高バイパス比エンジンではさらにファン側の推力が大きいです。効率的では無いですが、燃焼ガスに耐えられる機構の重量やメンテナンス性を考慮すると、多少の無駄があってもファンリバーサーで十分なのです。

[@kenjjray7542]

マグヌス効果で　飛びたい

[@NORITOBI]

まず裸になって走りながら超高速で回転すると飛ぶことが出来ます。

[@kenjjray7542]

@@NORITOBI
なるほど！
昔の悪役超人の必殺技ですね！w
(お！道理が通るぞよ！大発見ww)

[@wii810772]

『なぜ飛行機は飛べるのか？』という内容の動画がネット上に溢れていますがそれらの動画内で展開している内容は『翼周りの大気の流れ』の説明である
という事を認識しなければなりません
翼上面を流れる大気の流れが、翼下面より早く流れる事の説明の理論であり、
この理論自体の是非は問いません
ですが、その部分があたかも『飛行の原理』であるが如く表現している事に大きな問題があります
飛行の本質的な部分『純粋』に飛行機が飛ぶ
『飛行の原理』は、既に『確定』しています
まづはじめに物理法則の原理原則な事象に触れてから
その事に言及していきます
１.　私達が『動く、曲がる、止まる』という行動をとる時
必ず『反動』を利用しなければ、その行為を実現する事は『絶対』に出来ません『絶対』にです
　とても重要なのでもう一度書いておきます
必ず『反動』を利用しなければ、その行為を実現する事は『絶対』に出来ません『絶対』にです
※この事を体験出来る簡単な実験
（滑らかに回転可能なイスに両手両足を浮かせて座り
体の方角を自在に変えられますか？）　　　　　　　　　　
　　　　以上の事を踏まえたうえで次に進みます
2.飛行機が上昇するという事は『上』に動くという事です
　飛行機が『上』に動くという事は、『下』に動かされているものが必ず存在しており、それは、翼を取り巻く
『大気』であり1で展開した物理法則に照らし合わせて
考えて見れば必然的に翼が『大気』を下に押し下げて
飛行機は、上昇しているのだろうなとしか言えません
要するに、ニュートン力学の第3法則『作用反作用』
これが飛行機が飛ぶ『純粋』な『飛行の原理』です
これは『揺るぎない事実』であり
もはや議論の余地などありません
この事を否定するならば１の物理法則を否定する事になります
3.『純粋』な『飛行の原理』は理解した、では、どうやって大気を下に押し下げているの？
・その事を解明する手がかりとして『翼表面の圧力分布』というデータがあります
　　　　参照すると以下の事が読み取れます
翼上面に作用する大気の圧力（比較的大きく圧倒的）（負圧）　
翼下面に作用する大気の圧力（比較にならない程小さい）（正圧）
・上記の翼下面に作用する大気の圧力データのみをかいつまんで『作用反作用説』を否定する人がいますが圧力は、表裏一体であり別々に考える事は、ナンセンスであるという観点から考慮すると上記の翼両面に作用する総合的な圧力が、翼を取り巻く大気を『結果的』に強力に押し下げているものと考えます

[@Potakorinmomo]

翼の上下で気圧差が生まれて揚力に繋がる､というメカニズムそのものが､｢オマケ｣程度のものではないでしょうか。
飛行機の揚力の殆どは､単純に翼の迎え角により､空気という流動体に乗り上げて行く現象なのではないでしょうか。
翼上面のカーブが強いのは､そうした方が物理的に翼を上に曲げようとする外力に強くなるからだと考えています。
ならば下面も同じ様なカーブにすればもっと強度は上がるでしょうが､空気に乗り上げて行く際の抵抗が大きくなってスピードが出にくくなる､また､翼下側にタップリと空気を抱え込むフラップ使用時の様な効果も薄くなり､揚力は落ちる等々のデメリットがあり､それらのバランスを取ってデザインされたものなのではないでしょうか。
回転筒のナントカ効果は面白い現象ですよね。野球やバレーボール等の変化球､それにエアガンの弾では｢ホップ｣と称して盛大に利用されてますね。
アレが固定翼機に実用的でないのは､個人的な推測ですが､単純に空気抵抗がデカすぎるからではないでしょうか。だから速度が出ない。かと言って低速機としてもヘリコプターの揚力には到底及ばない。そんな感じで｢使えねぇ｣となったのかな？ と思います。

[@NORITOBI]

「翼の迎え角により､空気という流動体に乗り上げて行く」というのは、「飛び石説」と呼ばれている物で、超高高度の空気がとても薄い所では合致するのですが、旅客機が飛ぶ高度では、そうではないそうです。
実際、キャンバー翼などは迎角が無くても揚力が出せます。
英文ですが、NASAのサイトで解説されています。
www.grc.nasa.gov/www/k-12/VirtualAero/BottleRocket/airplane/wrong2.html
ローター飛行機については、
ローターを常に回転させていなければならない（回転が止まったら即墜落）
重量が重くなる、
空気抵抗が大きいなどと言ったデメリットがあるみたいです。

[@wii810772]

@@NORITOBI
NASAのサイトに行きました
F1では、ダウンフォースを得る為に、あの理論を逆さまにして現在も利用しています
どう解釈しますか？

[@iaoo2221]

この説明では、循環の向きの原理が説明されてない上、背面飛行が可能な理由も証明されてませんよ？

[@B747familyforever]

ありがとうございました。気になったのは、主翼に生じる揚力等に関する説明を以て『なぜ飛行機が飛べるのか』というタイトルを付すのは大きすぎるような🤔？ でも神田川の小ネタで、同世代なんだって察しました😊。歌詞を知ってないと???でしょ。

[@NORITOBI]

神田川は、生まれているか、いないかの頃の歌です。
ただ、何故か知っています。

[@B747familyforever]

えーっっ、ぢゃ結構若いんだぁ。こりゃ失礼 ❢

[@NORITOBI]

最近は少し老眼気味です・・・。

[@B747familyforever]

😁

[@Hiro-jr7qs]

雨の日に離陸する飛行機を正面から撮ると、撒き上がった雨水が回転しているのが見えますが、それがこの原理で生まれたものなのですかね？
翼とは異なりますが、飛行機や車に付いてるボルテックスジェネレーターの原理に、形もそうですがなんとなく似てるなぁと感じました。

[@NORITOBI]

雨天時の離陸でみえるのは、恐らく翼端渦と呼ばれている物では無いでしょうか？
機体を正面から見ると、右翼先端で反時計回り、左翼先端で時計回りに渦を巻いていると思います。

[@languedechat777]

なぜ飛行機は飛ぶことが出来るのか？
それはひとえに基本ができているから。
何事も基本が大切なのである。

[@そのなか]

背面飛行はそのまま裏になるだけで飛べると思っているのか？
裏になって機体が「水平のままなら」当然下方向に引っ張られるんだが
迎角で飛ぶなら翼の上下を違う形状にする必要はない、板状でもいい
「水平でも」翼力が発生するのがあの形状
フゴイド運動って聞いたこと無いかな？　速度を上げるだけで揚力は増える
主翼は回転してないのでマグヌス効果は違うでしょ

[@NORITOBI]

翼の迎角によって揚力が発生する説（飛び石説）はNASAのサイトで否定されてますよ。

[@katsuwonus16]

フゴイド運動は航空機の縦安定性に関するもので揚力発生の理論には関係ありませんよ。マグヌス効果と揚力発生理論が同時に語られるのは、雑に言うと循環理論で生じる束縛渦で揚力が発生するのはマグヌス効果で揚力が発生するのと同じ様な物ですよ、と説明するためです。（正しくはマグヌス効果も循環理論によって説明される）
翼の形状に関して言えば、『水平でも揚力を得られる』ではなく、『効率的に循環を生じさせられる』形状を追及してが正しいです。翼のサイズ≒機体のサイズや計画している速度域や高度域によって翼型は全く異なりますので、水平云々は関係ありません。

[@そのなか]

@@NORITOBI 「水平のまま」な。
迎角で飛べないとは誰も言ってない。
「背面飛行の図解」を調べてみろ。
機首を「上空」に向けないと下降する。
離着陸時は低速で飛ぶために若干上を向いているが安定飛行時は機体は水平。
機内が水平じゃなかったら困るだろ。

[@そのなか]

@@katsuwonus16 飛行機は「水平でも」揚力が発生するということな。
翼型が異なるとか「例外」の話はしてない。一般的な話。
じゃああんたが言う翼の形が「全く異なる」飛行機を教えて。例えば上下が間逆な翼があるの？上下が水平の板状の翼があるの？
それとフゴイド運動で、関するじゃなく仕組みを詳しく教えて。

[@そのなか]

@@NORITOBI じゃあなんで上下で翼の形状が違うのか教えて。すでに書いてあるが「板」でもいいでしょ。わざわざ手間をかけて複雑な形状にする必要はない。