重い飛行機を、翼だけで持ち上げているの？

はじめに止まっている飛行機は飛ばない。走ると浮く。

翼の形だけでいつでも上へ引っぱられるわけではありません。翼と空気の相対的な流れが必要です。向かい風でも、飛行機が前へ進んでも、翼から見れば空気が流れます。離陸前に滑走路で速度を上げるのは、翼が十分な揚力を作る条件を整えるためです。

しくみ何が起きているのか、順番にたどろう。

1. 地球が下へ引く

   飛行機の質量に働き、地球の中心方向へ引きます。燃料や荷物で必要な揚力も変わります。

2. エンジンが前へ進める

   ジェットエンジンやプロペラが空気を後ろへ動かし、飛行機を前へ進めます。

3. 空気が進行を邪魔する

   形、表面、速度などで変わります。車輪やフラップをしまうと抗力を減らせます。

4. 翼が上向きの力を作る

   翼の周りの流れと圧力、空気を下へ曲げる作用が組み合わさります。速度や迎角が大切です。

もう少しくわしくもう少し先まで知りたい人へ。

ベルヌーイだけでも、作用反作用だけでも足りない

翼上面の流れと圧力差、空気の下向きの運動量変化は同じ流れを違う角度から説明します。「上の空気が同時に後ろで合流する」という説明は正しくありません。

たとえば一つの図だけで全部を説明しない。

翼を立てすぎると失速する

迎角を大きくすると揚力は増えますが、限界を超えると流れが翼からはがれ、揚力が急に減ります。速度がゼロになる意味ではありません。

たとえば紙を立てすぎると空気に押され不安定になる。

旋回中は揚力を傾ける

上向きの揚力の一部を横向きへ使うことで曲がります。高さを保つには全体の揚力を増やす必要があります。

たとえば飛行機が曲がる時に機体が傾く理由を観察する。

よくある勘違いまちがえやすいところを、ほどいておこう。

重い物は飛べない？

必要な揚力と推力を作れる翼、速度、構造があれば飛べます。重いほど条件とエネルギーは大きくなります。

エンジンが止まると石のように落ちる？

多くの飛行機は前進速度を使って滑空できます。高度や状況に応じた手順があります。

紙飛行機と旅客機は別の原理？

規模と推進方法は違いますが、重力、揚力、抗力など同じ力で考えられます。

やってみる　3分同じ紙で翼の条件を一つだけ変える

紙飛行機を二機作り、折り方の一箇所だけ変えます。

1. 同じ紙、同じ投げる場所を使う
2. 翼の端を少し上げる機体と上げない機体を作る
3. 距離だけでなく、曲がり方と滞空も記録する

人や道路へ向けて投げず、高い場所から身を乗り出しません。一度に一条件だけ変えます。

親子で話す家族にも聞いてみたくなったら。

• 四つの力はどこ向き？

  子ども紙へ矢印を描く。

  おとな加速中と一定速度で矢印の大きさがどう違うか問う。

• 着陸で翼の形が変わるのは？

  子ども低い速度でも揚力を作り、抗力も増やすと予想する。

  おとなフラップや車輪を一次資料で調べる。

• 鳥との共通点は？

  子ども空気を下へ動かす、翼の角度を変える。

  おとな羽ばたきは推力も作る違いを加える。

よくある質問もう少し気になったら。

出典この記事を書くために読んだ資料。

• Four Forces on an AirplaneNASA Glenn Research Center 揚力だけでなく、重力、推力、抗力を合わせて飛行を考える基本を確認しました。
  資料 ↗

資料の読み方について

公的機関・研究機関・専門団体の資料を優先しました。一般向けの学習記事で、専門家の監修は受けていません。体調・学習・家庭・地域に合わせた個別の診断や指示ではありません。