【飛行の】飛行機って、なぜ空を飛べるの？【原理】★part2 [無断転載禁止]©2ch.net [無断転載禁止]©2ch.net

揚力の原理・各派閥まとめ

同着派
　翼は上が膨らんでいるので、翼の上の風は下の風より長い距離を移動せねばならず、その分速い。
　その結果、ベルヌーイの定理により翼の上側の気圧が下がり、揚力が発生する。

凧派
　翼に仰角を与えると、風は翼の下面にぶつかり、下向きに流れを変えて後方に吹き下ろされる。
　揚力とはこのダウンウォッシュの反力である。

コアンダ反作用派
　翼の上を流れる風はコアンダ効果により翼面に沿って流れ、後方で下向きに吹き下ろされる。
　揚力とはこのダウンウォッシュの反力である。

コアンダ流線曲率派
　翼は上が膨らんでいるので、コアンダ効果により翼の上面に沿って弧を描いた風には、遠心力が働く。
　その結果、翼の上側の（翼に近いところの）気圧が下がり、揚力が発生する。

仰角流線曲率派
　翼に仰角を与えて前進させると、上面の後部に気圧の低いエリアができ、そこへ前方の空気が流れ込む。
　このとき翼の前方下部の空気が巻き込まれて弧を描くため、遠心力で気圧が下がり、揚力が発生する。

渦派
　翼がある速度に達すると後方に出発渦が発生し、翼端渦と繋がって一部が欠けた渦輪を形成する。
　その欠けた一部は翼の周囲に仮想される。揚力とは、この仮想の渦が生み出すマグヌス力である。

解析学的に分からない話は
言葉じゃ議論にならないし実務をこなしている人は計算機の結果で設計している
だけの話でAI任せの論理の理論と同じだね。

>>231
エルロンとかフラップで空力特性を変えている段階で
　ダウンウォッシュの重要性
は既知だね。
フラップダウンしないと着陸できない翼って何なのかな？

圧力をあげてる 圧力を下げてるって話だろ

圧力とダウンウオッシュが同一なら、さっさと示せ。

なろら

ヘリコプターがホバリングしてたら、下はすごいダウンウォッシュになってるよ
ダウンウォッシュなしで、無風でホバリングしてられると思う？
それこそ驚異だろ
ようするにそういうこと

ヘリコプターがなぜ飛んでいるか
説明できたら
ノーベル賞級です

>>238
出来の良い高校なら普通の物理で説明できるよ、ヘリコプター。
流体力学的な「圧力」だと、説明できないけど。

>>223
翼下面の圧力は大気圧と同じくらい。
翼上面の圧力が低くなって、結果として上向きの力になる。

この文字が表示されているパネルと、オマイらの眼球の間には空気がある。
普通の物理では、その空気中では気体分子が等方的に飛び回り、
秒速数百メートルで眼球に衝突して大気圧になると説いている。

一方、流体力学では空気は静止していると考えて、流体要素と呼ばれる微小領域が
互いに押し合って眼球の大気圧になるモデル計算をしている。
でも、液晶パネルと顔を近づけてみても「眼球が押された」とは感じない。
流体力学的な圧力を通常の「力」と同じように考えてはいけない。

流体力学では、連続体近似に基づいたモデル計算を行なっている。
仮想的な流体要素が仮想的な圧力を受けて運動する、といったもの。
利点として、非常に精密に流速分布、圧力分布が求まる。
欠点としては、現実の現象の説明には不向き。
これがわかってないと、「今の科学では飛行機が飛ぶ理由がわからない」とか、
間違った思い込みをしてしまう。

要するに、飛行機の揚力はダウンウォッシュで説明される、ということ。

翼の上面の圧力が大気圧より低いという話にはひとつ問題があるのよ。
　飛行機の重量は結局何が支えているの？
という問題に答えられていないわけだ。
浮力でものが浮かんだとき、液体の圧力分布がどうなっているのか
考えれば分かる話。

下向きに何かを動かしたらその反力がある事なんて中学生でも分かるわ。お前らバカだから、ダウンウオッシュの説明ばかり俺にしてくるけど、そこじゃない。


揚力は圧力で、ダウンウオッシュの反力とは違う力じゃないの？
って話
そこを答えてもらわないと

http://www.i-kahaku.jp/friend/kagaku/0306/shikumi/shikumi1.gif
だからこの図をどう読み解けば、ダウンウオッシュが反力って話になるんですか？

図から言えば、
揚力は圧力で、揚力につりあう逆向きの力 重力が反力じゃん。



ダウンウオッシュに反力がある事ぐらい誰でも分かるわ！
でもその反力が揚力かどうか、お前ら示さないじゃん。
力があるって事しか示さないじゃん。

>>246
まさにその図のとおりだ
その図で水平に流れている空気の流れを下向きに変えている力の反作用が揚力だと言っているんだが

>>247
シンプルでよく分かる良い説明ありがとう。
すこぶる納得できる。

>>1にある、ダウンウオッシュが揚力の反力って説明の仕方はどう思うよ？
違うと思わないか？

同じだけど
てか君以外の全員が同じだと思ってるけど

ダウンウォッシュ＝空気が下向きの運動量を得る(運動量が変化する)
空気の運動量が下向きに変化したのは、翼から下向きの力積を受けたため。
その反作用として、翼は空気から上向きの力を受ける。これが揚力。

ニュートン力学を知っていれば、疑問の余地は無いな。

またバカが反力の説明してるよ。
力が発生するからといって、それが揚力とは限らんだろ。

ちなみに、連続体近似によるモデル計算的には、翼が空気から力を受けるのを
翼の上下の圧力差
としか表現できない。

仮想的な連続体が、仮想的な壁から受ける仮想的な圧力で運動するモデル(通称、流体力学)
では、現象が起こる理由を説明するのは、ほぼ無理。
その代わり、モデル化により精密な流速分布が計算できる。
「なぜ飛ぶ」のかより「どうやって飛ばす」の方が重要な工学系の世界では、
モデル計算の流体力学が重宝される。

>>251
ベクトルを知らないバカ文系？

俺は風圧の上に乗ってる。圧力の上に乗ってる。って考えで
ダウンウオッシュが下だとか上とか関係ないと思ってるわけよ。

要はダウンウオッシュなんて物理用語でもないただの風なのに、そんなモンを反力とか言うなよ！って事だよ。

翼から下ろした制御板で、ダウンウオッシュを水平に流したら、

制御板にあたる下向きの力で、お前らの言うダウンウオッシュの上向の力は打ち消されるだろ。それだと揚力は発生しないの？
そう言う話だろ。


翼に当たる風圧、圧力が揚力の正体で
ダウンウオッシュは関係ないだろ。

あれ？
発生しなさそうだぞw

翼と同じ面積の水平板を翼の下に取り付けダウンウオッシュを水平に流したら、そこに圧力が発生しても浮かないんじゃんw

あれ？
俺がごめんなさいすんのか？

ごめんなさい

水平じゃダウンウオッシュ(吹き降ろし)じゃないわな

NASA 揚力
ググってください

>>260
見て欲しいサイトのurlを書いたほうが早いと思うが

風船に乗ってるって話も、手を離せば風船は落ちる話だし
下に風を吹き出さなきゃ揚力は発生しないわな。

すみませんでした

ニュートン以来 運動変化の原因は力。
迎え角が原因とか、中世だな。
圧力は場の力

浮力なんぞ持ち出すなよ

流体中の水平運動物体で翼断面が円弧形の様な非対称だと垂直の揚力成分が生じるか考えるんだ。

飛行機の揚力はエンジンの水平推力の何倍も大きい。

人力飛行機では低速の水平空気抵抗に対抗できるのがやっとの推力で空が飛べる理由だな

飛行機はなぜ飛ぶのか？
「トリガール！」を見ればわかる

結局、ダウンウォッシュに納得のいかない人は、運動量がベクトルだって理解してないだけ？

いや
「だけ」では済まないでしょ

>>1
俺が最近みた説明。

空気が翼にあたると翼の上側の方が下より距離が長いので翼端に遅く到達する。
そこで翼下側から早く到達した流れとぶつかって翼端に渦が生じる。
この渦が原因で翼上側の流れが速くなり、最終的には翼端で翼下側の流れと同着するようになる。
あとはベルヌーイの定理で説明。

同着では揚力は発生しない

>>270
実験して測定してみると、翼の上側の方が翼端に早く到達する。

>>271
正確には、同着では揚力が足りない、だね。

いや、正確に揚力がゼロ　だ

揚力が生じているとき、必ずダウンウォッシュが生じている
ダウンウォッシュが生じているとき、必ず同着せず上の流れが下の流れを追い越している

ivvataniスペシャル！
鳥頭人間コンテスト感激あげ

人力飛行機部門で40km制覇ってごいすーだよねー！
（でも機体作ったのがセミプロって…カーボンも使ってんのかなーちょっとずるくね？）

物理板で聞けっ！つわれたんで来ました。

さて質問です。あの機体で180度ターンって、そんな仕組みついてないはずなのに、
いったいどーやってんですか？

下調べしたら、「方向舵は、方向を変えるためのものにあらず」ってことだけはわかりました。
要するに、自転車とかと同んなじで、機体傾ければええんや！ってことらしいんすが、

あの狭〜いコクピットん中のひとが体重移動してるんすかね？もしかして。

東野笑ってるよな

あと２、３年続ければ、絶対に【背面飛行】やる奴が出てくるよな。ブルーインパルスみてえな。

…あ、その前にまずは宙返り！だ。

>>276
とり人間まったく観てないので一般的なことを言うけど、
飛行機は旋回したいとき、左右のどちらかに機体を傾けます
傾けると、飛行機はその方向へ自然に旋回していきます
そして方向舵は、主翼に上半角がついている場合、機体の左右の傾きを変化させる役割をします

なので
　左右水平で直進している→方向舵を切る→機体が左右に傾く→傾いた方へ自然に旋回を始める
という動きになります

>>276
これ以上の距離の記録はないってことで、Iwataniがスポンサーを降りるのかね？

>>276, >>279
旋回するときの遠心力に逆らうために補助翼で機体をロールさせないと
方向舵だけではダラダラと外側にズレていってきれいな旋回にならないね。

今日見たけれど、やはり旋回時に高度を落としていたように見えた。

一方、ダッセー！と思ったのが、ジャニーズアイドルｔｏｋｉｏ
のやってる『鉄腕ダッシュ！』。

先々週くらいの放送で、翼スキンに何と自前の【和紙】を使ったグライダーを飛ばしてたが、一瞬にして谷底へと真っ逆さまに落下。

あきれたことに、翼の下面のスキン（和紙）貼ってねーんでやんのｗ

あんなことしたら、翼の周囲のグルグル循環
に猛烈な抵抗がかかって、そりゃベルヌイの怒りを買ったんだろなーっ！ｗ

旋回は機体を浮かせ続ける力に加えて円運動のための向心力も必要になるので、パワーが必要になるよね
その負担はパイロットの脚力にダイレクトにかかってくる
効率よくスピードを出せる機体であれば、直線飛行で溜め込んだ余剰なスピードを旋回のエネルギーとして使うこともできるだろうけど

ちょっとググれば出てくるだろ

ヤフーでググりますよ

＞翼の周囲のグルグル循環

翼周りの「循環」はゼロではないが「グルグル」ではない、と何度言ったら…

グルグル＋進行方向の流れ＝実際の翼周囲の気流　なんだろ

回転しているボールを一様流の中に置いたときは、ボールの表面で実際にグルグル流れがあるので
グルグル＋進行方向の流れ
で考えて構わない。
しかし、翼の場合は表面が回転しているわけではないので、グルグルは不適切。

一様流に対して非対称に翼を置くことにより、流れを曲げていることが揚力の本質。
対称的な形状のボールは、回転させることで非対称性を導入して流れを曲げて力を受ける。

流れを曲げる＝流れに対して直交する方向に力を受ける、これが大事。

「循環」に対する誤解や理解不足も問題。
速度場の周回積分で定義される「循環」は、閉領域内で流れがどのくらい曲がっているか
を表しているのだが、
その字面から、どうしてもグルグル流れを連想して間違った解釈をする例が多くある。
「揚力は渦」とかには注意が必要。

「グルグル」などという未定義用語で>>282が何を指していたか不明なので適切か不適切かよくわからん
∇×vのことだろうか？

>>283
…んで、具体的にパイロットはどーやって機を傾けるん？そのきっかけとか。

やっぱ体重移動？

>>279

>>292
あの機体に方向舵なんてついてなかたと思うんだけんど？

あったの？

>>290
∇×vは渦度ベクトルと呼ばれるが、翼の場合は一様流と揚力それぞれに直交するベクトル。
グルグルではないな。
微小領域の「渦」と考えるとグルグルになるが、隣り合う渦は互いに接するところで逆向なので、打ち消しあう。
翼周りの領域で渦度を面積分すると、結局、領域の縁だけ値が残り周回積分の「循環」になる。（ストークスの定理）

翼周りの循環Γは、流速Ｕの一様流に対して流れがどの程度曲がっているかを表している。
具体的には、一様流と直交する速度成分Ｖと流入断面積Ｓの積に相当するので、（Γ＝ＳＶ）
空気の密度ρと翼に流入する速度Ｕをかけると、ρＵΓ＝(ρＵＳ)Ｖは毎秒の空気の直交方向の運動量変化、
すなわち揚力になる。Ｌ＝ρＵΓはクッタ・ジューコフスキーの定理だな。
ベクトル場の周回積分に慣れてないとわかりにくいかも。

要するに、翼の揚力は「グルグルの渦」ではない、といことだ。
翼の周りで流れが曲がっていることを無理やり「グルグルの渦」で表現したとしても、
微小領域の隣り合う渦は打ち消しあって実際には無いし、そもそも微小領域で渦が発生する理由も説明できないし。
そのような流速分布になっているから、ではダメ。

>>293
あったんじゃね

いま録画を飛ばし見したけど、なんか頭脳の勝利って感じで鳥人間の新たな方向性が見えた回だったんだね

>>294
>そもそも微小領域で渦が発生する理由

少なくとも渦が発生しているっていう事実をいったいどう説明するの？

>>295
マジ？コクピット内にそんな操作部見当たらなかったと思うし、そもそも方向舵とは
方向を変えるためのものにあらずってどこかで聞いたんすよ。

>>296
あの往復で40km達成した機体、離陸した瞬間から「うわすげチョー安定してる！」って
素人の俺でもわかったくらい。ほとんど撓んでなかったし。でもズルイわ。ＮＣ工作機
使ってんだもん。

>>298
君とは会話は成立しないようだ

>>298
さすがに方向蛇がないと曲がれないわな。
最初はターンする記録まで行かなかったから付けなかったんだろう。
琵琶湖を往復するようになってさすがに必要性が出たわけで。

>>283
もし人力飛行機が純粋に等速円運動に入ったとする。
力の向きは中心向き、かつ力の向きへの移動は0だから、
　する仕事W=F・d=遠心力×0=0
だから、きれいにロールして円運動に入ればする仕事は0
速度は落ちない。
半径が短くなるときと伸びるときの速度は角運動量から
推して知るべし。

その理屈は通らないね
等速度で水平飛行していたら仕事はゼロだから速度はいらないって言ってるようなもの

>>294
だから「グルグル」などという未定義用語で語られても第三者には意味不明の文章でしかないってば。

あなたの認識では「グルグル」と∇×vは違うということしかわからない。
その認識が>>282のいう「グルグル」と同じなのかどうかもわからない

「グルグル」とはどういう量なのか、きちんと定義して語ってくれないと、
あなたの主張に賛成することも反対することもできない

>>303
別に、グルグル回る流れが翼の揚力発生の原因になっているわけではないから、どーでもいいのだが…

強いて言えば、次のレスでは「何か翼のまわりをグルグル回転する流れができている」と勘違いしているようだが。
>>282
＞翼の周囲のグルグル循環
とか
>>287
＞グルグル＋進行方向の流れ＝実際の翼周囲の気流

>>297
空気を連続体で近似すると、粘性流体になっている。
異なる流速の粘性流体が接すると、渦は簡単にできる。揚力とは関係ない。

翼の揚力はなぜ発生するか？
（一般向け）
翼で空気を下向きに流した反動が揚力。
（高校物理以上）
翼からの力積で空気は下向きの運動量を得る。
その力積の反作用として翼は上向きの力を受ける。この上向きの力が揚力。
（大学物理以上）
翼ー気体分子、気体分子ー気体分子、の分子間相互作用は量子力学的な効果で記述されるが、
例えばレーナード＝ジョーンズポテンシャルなどで分子間相互作用を近似すれば、
古典力学として扱うことができる。
この場合の相互作用は、分子間距離が平衡距離よりも短いと斥力、長いと引力になる。

（番外：流体力学）
気体を連続体で近似して釣り合いの式（NS方程式など）を立てることで、
連続体としての圧力分布や流速分布を精密に求めることができる、計算便法。
元々18〜19世紀に完成したので、連続体近似した流体の微小要素に原子分子の概念はない。
現代的な観点からの現象の説明には不向き。
分子数が膨大なので分子の集団を連続体で近似するのは、非常に良い近似になっていて、
工学的な応用としては重要である。

>>304
>グルグル回る流れが翼の揚力発生の原因になっているわけではないから
だからその主張さえ、「グルグル」が何を指しているかさえわからない他者には妥当性の判断ができないのです。
それをどーでもいいと評することは、他人の理解などどーでもいいと言っているに等しいわけで、
あなたの高説を自ら壁の落書きと同レベルに落としているんですが、まぁどーでもいいですね

大辞林 第三版の解説
ぐるぐる
（ 副 ）
�@物が連続的に回転するさま。 「水車が−（と）まわる」

回転するボールの周りには「旋回流」が生じ、渦度ベクトルを計算すると０ではない。
翼に揚力が発生しているときは「速度勾配」が生じていて、やはり渦度ベクトルは０ではない。
渦度≠０の流れは「渦あり」と定義される。
ここまでは良い。が、多くの場合「渦＝旋回流」と勘違いして、
翼の周囲を大きく回る旋回流を描いたり、境界層の中に小さな旋回流を並べてみたり
翼の揚力の説明としては不適切なケースが散見される。
「出発渦があるから飛行機が飛ぶ」とかも、同類の来る来るパーだなｗ

「飛行機は渦で飛ぶ」というのも、揚力が発生する理由の説明としては不適切。
「翼の周りで速度勾配が生じている」というのを言い換えたに過ぎない。
翼周りでそのような流速分布になる理由について言及すべきだが、
流体力学的に言えることは、「そのような境界条件になっているから」
くらいで、説明にならない。
「圧力差」も結局「流速分布」持ち出さないとならんので、同じこと。

やはり飛行機は、翼で空気を下向きに流した反動で飛ぶ、だな。

>>308
物理用語は日常の意味と違うことがままあるから（たとえば「仕事」）、
物理としての定義を聞かれているときに、辞書的意味で察してくれ、
というのは物理の議論としては話が通じなくなるだけ。

>>309
説明ありがとう。んーと、１周して元の位置に戻ってくるような流れが旋回流で、
それをあなたは「グルグル」と称している、ということかな。
だとするとあなたの主張はわかった。あとは>>282のいう「グルグル」が
同じ意味だったのかどうかだが、本人が説明してくれない以上は
判別不能だな。結局>>290に戻ってしまった

>>310
そこは別に反対していない

>>311
結局、何が言いたかったのか、よくわからんな。

「飛行機は渦で飛ぶ」とかが、全く翼の揚力の説明になっていない
ことは再確認できたが。
ウェブでも、マトモな揚力の説明はほとんど無いね。

【方向舵はあった！】
>>295
>>300
すいません、ありました。さっき録画映像を見て確認しました。
それどころか、昇降舵もちゃんと実在しました！

　録画してある人は、番組開始から 1時間17分56秒あたり（CM込み）をご覧ください。

>翼の周囲のグルグル循環

これは物理学辞典に載ってないだろw

すいません、よくわからないことがあるので教えてくださいな。

【資料】「…ベルヌーイによる説明の問題は、実際の飛行条件がベルヌーイの定理の前提条件を満たさないことである。
飛行機の場合、系にエネルギーが入ってくるが、ベルヌーイは系のエネルギーが保存すると仮定する。さらに翼の上と下の相対相対速度（したがって圧力差）を簡単に計算しようとすると、どうしても大雑把になってしまう」

>>316
講談社ブルーバックス(B-1809)クリフォード・スワルツ 『物理がわかる実例計算101 選』p.40　より引用。

>>316
個人的には、「…なんでこのひとこんなアホなこといってんの？」って印象なんですが、
ホンマのアホは俺なん？＝クリフォードの指摘って物理学的に適切なの？

ベルヌーイの定理は、要するにエネルギー保存則。
エネルギーが散逸する粘性流体には適用できない、という真当な指摘。
流体力学では、粘性流体にも近似的に用いている。

翼上下の圧力差は、ベルヌーイの定理だけでは説明できない。
翼上下で速度差が生じるような速度分布になる理由を示す必要がある。
が、流体力学では、結局、境界条件を与えて方程式を解かないとわからない。
これでは説明になっていないだろ、という、やはり真当な指摘。

>>312
>結局、何が言いたかったのか、よくわからんな。
>>290から首尾一貫して、>>282の「グルグル」があなたの言う「グルグル」と同じかどうかわからんので
あなたの説明が>>282に対する指摘・批判として妥当なのかどうかよくわからんと言っている。それだけ

あなたの説明自体に異を唱えているわけではない。

ダウンウォッシュ派に言いたい
飛行機には捻り下げもある

なぜダウンウォッシュ派に？

ていうか、ダウンウォッシュを否定している派があるの？

>>321
「捻り下げ」で翼端がアップウォッシュになる、という勘違いか？ よくわからんな。

翼の揚力は、ダウンウォッシュ以外では説明できない。

よくある間違い
・翼上下の同時到着 (by昔の自称専門家)
・翼の周囲でグルグル回る旋回流 (by今の自称専門家)

間違いではないが、単なる現象の記述であり説明になってないもの
・翼上下の圧力差
・翼周りの渦度
・境界層
どれも流速分布がそのようになっている、と言ってるだけ。
どうして揚力が発生するような流速分布になるのかは、説明していない。

>>321
捻り下げって何のためにつけるか理解して言ってるのかな

>>289
>「循環」は、閉領域内で流れがどのくらい曲がっているか
>を表している

　いったい誰（orどの文献orどこ）がそげな定義をしているのかどうか教えてくださいな。

　文献名とか著者名とか出典とかをば具体的に。

>>296
>鳥人間の新たな方向性

…父さん、ボクは今思っています。…もしかして…映画の宣伝…顔のデカいアゴおんな…

それとか、もうそろそろプロ鳥人間とか機体製作は外注、とか翼専門の業者が…とか

パイロットに競輪選手スカウト…とか。

>>303
>だから「グルグル」などという未定義用語

ぐるぐれかす。http://guruguru-anime.jp/

>>327
循環の定義に従って速度場の周回積分をやればわかる。

翼周りを囲むような長方形の領域を考える。
速さvで左の辺に対して垂直に流入した一様流が、
途中で角度θだけ下向きに曲がり、
右の辺(長さa)から速さvのままで流出するときの循環Γは
Γ＝−av sinθ
丁度、下向きの速度成分 v sinθに対応する。
周回積分は、左辺で0、上辺と下辺で相殺して0だな。

K-J的に揚力は
L＝ρv |Γ|＝(ρav)・(v sinθ)
(ρav)は領域に毎秒流入する空気の質量だから、
揚力は毎秒の下向きの運動量変化になっている。

簡単に言い変えると、空気を下向きに流した反動が揚力、だな。

>>328
機体性能が良ければパイロットにはマラソンランナーのほうがいい