質問: 飛行機主翼断面の形状についての初歩的疑問 初期の複葉機などでは上に湾曲した平板のようなものが多いと思いますが、のちに出てきた層流翼などは上下に膨らんだ形になっています。竹トンボの断面は層流翼のような形より複葉機時代の上に湾曲した平板状の方がよく飛ぶように思うのですが、何か根拠があるでしょうか。
回答: >複葉機時代の上に湾曲した平板状の方がよく飛ぶように思うのですが ある意味ではその通りです。揚力は上面の負圧と下面の正圧で得られて いるので、上面は湾曲(キャンバー、カンバー)が強くて、下では空気が よりせき止められる様になった形の方が多く揚力は得られます。 実際、現在のジェット旅客機でも着陸時は主翼前縁は「スラット」、後縁 は「フラップ」を出し、特にフラップは40~50°程も折り曲げて翼全体の 湾曲を大きくして降りてきます。しかし、巡航中はそうではありません。 着陸時の可変して得られた翼型は、「揚力」は大きく得られますが、 (揚力係数が大きい、スラットとスロットの働きで迎え角を大きくとれる) 同時に「抗力」も大きい状態です。着陸前エンジン音が大きくなるのも そのためです。 >何か根拠があるでしょうか。 その用途に適した翼型という選択理由は多種多様です。旅客機の例ですと 高速で音速付近まで飛ぶので衝撃波発生を遅らせる、また抗力の少ない 翼型であることが求められます。同様理由で遍音速以下でも高速重視や 少ない抗力を目的とする機体では層流翼を採用したりします。 よく「揚力の簡易説明」に登場するクラークy型がありますが、 http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=clarky-il これも上面だけが湾曲し揚力係数は大きいのですが、採用しているのは 実機でも軽飛行機の一部、ラジコン飛行機でも入門機くらいです。 ラジコン飛行機でも明らかに解りますが、この翼型は風圧中心移動と 揚力傾斜が大きく、速度(風の向きでの相対速度)でも勝手に上昇して いったりします。実際に多用されるのはこうした準対称などと言われる 翼型です。飛行時の特性も大きく関わってきます。 http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=n2415-il またヘリコプターのローターブレードは対称翼が多く使われます。 http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca0010-il 一つの理由は風圧中心移動が少ない、つまりは迎え角を変えても「捻る」 力が発生しにくいことです。細長いローターではこうしたことも選択理由 になります。背面飛行前提の曲技機でも対称で、高いgに耐えるため 厚翼にする、前縁半径が大きく急に失速しない翼型を選ぶなどします。 このように、翼型の選択は用途(速度域、レイノルズ数、特性、等々)で 変わってきます。添付してきたサイトにも相当数の翼型があるのもそのため で、「揚力(揚力係数)」だけでは決まらないのです。 グライダーの様に、低速で飛ぶ用途には下面が凹んだ、代表的なエップラー e61-e62のような翼型も使われます。 http://airfoiltools.com/search/list?page=e&no=7