翼型

翼型（よくがた、英: airfoil, aerofoil, wing section, etc）は、翼の断面形状のこと。揚力や抗力の発生と密接な関係があり、この形状が翼の性能を大きく左右する。翼形と表記されることもあるが非常にまれ。

形状

一般によく挙げられる翼の断面形状は、前縁が丸く後縁が尖った形状をしている。これは「効率よく揚力を発生させるため」である。単純な板状でも揚力を発生させられるが、抗力が非常に大きくなるため航空機などの実用には耐えない。抗力をあまり大きくせずに揚力を高める、つまり揚抗比を高めるために最適な翼型を設計する必要がある。翼型は航空機の飛行速度・大きさ・使用方法などの違いによりそれぞれに最適な形状があり、ミリ単位（あるいは0.1ミリ単位）で非常に厳密に翼型を再現しなければきちんとした性能の翼にならないほど繊細なものである。またその表面の滑らかさも大変重要で、低い翼型再現度では簡単に境界層剥離が起こり、効力および失速性能が著しく低下する可能性がある。操縦性や安定性にも大きな影響を与えるため、翼型の選定と再現度は航空機の安全性においても大変重要な項目である。
また、レイノルズ数やマッハ数によって理想的な翼型は異なる。前述の「一般的な翼型」は、一般的な航空機において最もよく使われる速度領域、つまり亜音速領域（マッハ数 M < 0.8 程度）においてのレイノルズ数（Re > 10⁶程度）の範囲に適した翼型と言える。
レイノルズ数がきわめて低い昆虫の飛行領域では、翼は薄ければ薄いほど、そして反りとギザギザがついた形状が優れた翼型と言える。レイノルズ数は粘性と慣性力の比を示した数値であるため、媒質が同じである場合、値が大きくなるほど慣性力が、小さくなれば粘性の影響が大きくなる事を示す。昆虫の翅は粘性の影響が大きいため、前縁部が鋭角的で断面が薄い方が適している。また、レイノルズ数が大きい場合、翼後端が流れに対して立った形状では、先端のすぐ後ろに慣性力による流れの剥離が起こるが、レイノルズ数が小さい場合は、粘性により流体がへばりつき、剥離は起こらない。
衝撃波による造波抵抗が生じる超音速の領域においては前縁が鋭角的なレンズ翼やダイヤモンド翼の方が有利であることがわかっている。

剥離を防ぐ形状

一般的な翼型では前縁が曲線的で後縁が鋭くとがっている。また、翼の分厚い部分は前方に寄っている。これは流れが剥離しないように圧力勾配の正負を配慮したものである。翼面の前半部では、上流の方が下流よりも圧力が大きい順圧力勾配（圧力勾配が負）となっているため流れは安定である。一方、翼面の後半部では下流に進むにつれて圧力が大きくなる逆圧力勾配（圧力勾配が正）となっているため流れが不安定で、翼面の傾斜を緩やかにしないと流れが剥離しやすい。翼から流れが全面的に剥離し、翼本来の機能を果たせなくなった状態は失速と呼ばれ、迎角が大きすぎる場合と同様に翼の不適切な設計も失速を招く。失速を避けるために近代的な飛行機の翼やプロペラなどはすべて後半部は緩やかな面となるように設計されている。ほとんどの翼で前縁が丸い理由は、何らかの理由で迎角が適正値から大きくはずれた場合でもすぐには翼の全面で剥離が起きないように配慮されているためである。
同様の理屈は内部流れである縮小・拡大管路についても言える。たとえばエアインテイクやベンチュリ管、アフターバーナーや超音速風洞などでも、やはり圧力勾配を考慮した拡大/縮小率となっている。

遷音速翼型

遷音速領域で飛行すると機体の一部、たとえば主翼の上面に超音速流が発生し、衝撃波や剥離によって飛行性能が悪化する。この超音速流が発生する限界速度をクリティカルマッハ数（Mdd）と呼び、また衝撃波の発生による急激な抵抗の増加を抵抗発散（drag divergence）と呼ぶ。
遷音速翼型 (transonic airfoil) は、クリティカルマッハ数が高く、抵抗発散を起こしにくい翼型であり、DC-8を開発中の1950年代前半にダグラス・エアクラフトのショグラン（Ivar L. Shogran）らが到達した無銘の翼型（逆キャンバー翼と通称されていた）を基に、英国立物理学研究所のピアシー（H.H. Pearcey）がピーキー翼型（peaky airfoil）と名付けて体系化し、更にラングレー研究所のウィットカム（Richard T. Whitcomb - エリアルールの発見者）がスーパークリティカル翼型（supercritical airfoil）の名で実験を繰り返した。
デ・ハビランド・エアクラフトがDH.121 トライデント向けに自社開発し、VC-10やA300にも採用されたリア･ローディング翼型（rear loading airfoil または trailing-edge camber airfoil, RAE 2800系）も一変種で、これらは外形からフラット・トップ翼型（flat top airfoil）とも総称される。
上面が平坦で、下面後半がスプーンを伏せたような凹形にしゃくれた断面形状から、複葉機時代に先祖返りしたような印象さえ与える。一般的な層流翼型と比べ負圧中心が前進し、圧力勾配はなだらかである。丸められた前縁、並びに薄い後縁で敢えて少量の衝撃波発生を許容することで、翼全体として流速を平均化し、乱流の発生を抑制。高揚抗比を保ちつつ、クリティカルマッハ数を約0.1（速度にして15%程度）向上させた。
高速向けでありながら厚翼、かつ小後退角で済むため、翼内スペース確保や剛性向上、構造重量軽減など実用面でも利点が多く、1960年代以降、現在に至るジェット旅客機の大半でこの種の翼型が用いられている。

超音速領域に適した翼型

超音速飛行する飛翔体に用いる翼型に求められるのは、特に前方に生ずる衝撃波を翼前縁に付着するような形状であることである。これにより、最も効率的な翼断面形はほとんど厚みのない平板翼となる。構造強度の問題などから平板翼を採用出来ない場合、翼厚を有する翼型として、くさび翼・ダイヤモンド翼 (double wedge airfoil)・レンズ翼（biconvex airfoil; F-104など）等が用いられる。これらの超音速翼型はミサイルや超音速飛行を重視した一部の航空機に適用される程度で、現在の超音速飛行が可能な航空機の翼型は翼厚比の小さい NACA 6 series 翼型などを用いている。

無尾翼機・全翼機の翼型

無尾翼機・全翼機は水平尾翼を持たないので、翼型はピッチングモーメントがゼロに近いこと（自立安定性）が要求される。これを満たすため、後縁が上方に湾曲したS字型のキャンバーを持つ翼型が開発された。ただしブーメランのように後退角を付けた細長い翼を持つ全翼機では通常の翼型を採用し、ネジリ下げによって自立安定を得る事が多い。B2に代表される現代の軍用機ではコンピュータ制御によってピッチングを制御している。

乱流翼（低レイノルズ用）

軽飛行機、グライダーまたは模型航空機においては、翼面の境界層を故意に乱流化したほうが流れの剥離が遅れ、揚力係数の増加、抗力係数の減少など、翼型性能の向上が生ずる場合がある。そのため、翼面の粗面化、翼面に突起をつけるなど、乱流遷移を促進する加工が行われる。このような翼を乱流翼と呼ぶ。小さな昆虫の翅は表面が凸凹しているが、これは昆虫の羽がごく小さいことで、空気の粘性が問題となってくるためであり、翼表面が凸凹している方が効率が良くなるためである。

対称翼

中心線に関し上面と下面の形状が対称な翼型。中心線と翼弦が一致しキャンバーはゼロ。迎え角がゼロのとき揚力係数はゼロである。揚力係数をプラスにするためにはある程度の迎え角が必要である。この迎え角のため一般的な翼型と比べ抗力が大きい。一般的な翼型は迎え角がプラスに増加するとともに風圧中心が前縁側に移動するが、対称翼の場合移動量が少ないという特徴がある。よって重心と揚力のバランスが変化し難く、縦安定性が良い。背面飛行を行う場合には、適切な迎え角を採りさえすれば通常姿勢と同じ揚力が獲得できる。これらの特性はエアロバティックやエアレースなどでは有利に働くため、これらの競技に特化した機種に使われている。