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Wing Dihedralの原理が分らない?

上反角がある飛行機では、傾くと風が上から来る事によって角度が小さくなり、上の翼が発生する揚力が小さくなる原理を使って安定性を生んでいます。 (小さくなると上部の翼は下に行き、揚力の強い下は上に向かいます。 そして飛行機が、自然と水平に向かいます。)

この部分、「翼の上から来る様になります。」理解が難しいのです。(この部分が少なくとも私には理解できなかった所です) 

Side Slip 横滑りがある時の気流の流れ。

簡単に考えると、 横滑りが発せいすると表面に突き刺さる様に気流が変化します。 写真の2本の爪楊枝の様な関係になります。 上反角が有ると、この突き刺さりの角度が違って来るんです。

飛行機に飛んでくる風の角度は、何処でも同じ並行です。 翼や尾翼、胴体に関係なく、飛んでくる風の向きは、同じなんです。 (そらプロペラの後ろとかは違うけど、全体的に考えて下さい)

何処でも、同じ様に角度が変わるのでけど、上反角は左右の線対称です。 その為、横からの影響は左右で違って来ます。 左右の傾き(取り付け)が違うため、同じ横からの風向は、違った結果を生みます。

この角度の違いが上反角による安定性です。 翼に対しての角度が変わるでしょ。 
これで揚力が変って復元力になるんです。

上半角による風当たりの違い

上反角が有ると、横滑りの時に、風向きが変わってしまいます。 この図では分かり難いですが、この角度の違いで揚力に不均衡が起こります。 角度を変えてみると、迎え角の違いが分かります。 

青色の矢印と、翼の角度の違いを見てください。 左右が違いますよね。 これで不均一が生まれ、元に戻そうと、自然に復元するのです。 

上の翼は横風の影響が強くて斜めから来る分が増えます。(下は減少) この斜めがポイントで、横から見ると、迎え角の違いが発生しているのが分かります。

この図では、横滑りが無ければ、本当はピンクの方向へ、風が流れます。 しかし、横滑りの為に、水色の矢印から空気がきています。 上と下の翼だと、 水色の矢印が翼に当たる角度が違うでしょ。 横から見ると、この角度の違いが、迎え角(Angle of Attack)の違いになります。

もし、上反角が無い平らな翼ですと、 横から風が来ても、全ての面で同じ方向から空気が来る事になりまして、不均一な揚力が発生しません。 その為に、傾いても同じままで、元に戻ろうとする復元力が凄く少なくなります。

まとめ

上反角の為に、横滑り時の、気流の流れ(向かい風・相対風)が、左右で違って来ます。 これが上反角の目的なんです。頭が混乱したら、ダンボールに突き刺さる爪楊枝を思い出してください。 爪楊枝は局地的ですが、 実際は一ヶ所の気流は他の場所でも同じです。 

全体の気流は平行でも、上反角の為、左右の翼での風向きが変わるんです。 上の翼では、風がより上から来るので、迎え角が減って揚力が減ります。 減った揚力の分が、不均衡を作り出し、勝手に元に戻る様になります。

傾きがもっと強く下の翼が、Side Slip(内滑り)と平行で無くても同じ事になります。 傾きが酷くて、下の翼も水平以上に傾いたとしましょう。すると、下も横から来た様な感じになるのです。しかし、上反角の影響で、横から来る分の影響が上の翼よりも小さくなるんです。上の翼は上反角の為に風に対する傾きが一段と強く、影響が大きくでて揚力がより小さくなります。下の翼も揚力は減ってますが、減り方が少なくなり左右のバランスの違いで元に戻ります。 

3次元で考える必要が有るので、頭の中で考えるのが難しいのは分かります。 ここではできる限り2次元に置き換えて説明してみました。 それでも、理解が難しいかも知れません。 それも普通と思います。 分からん事があれば、掲示板やメールで質問して下さい。 一緒に考えましょう。 私も分かった気がするんですが、教えるとなると自信が持てません。

 


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Wing Dihedral (上反角)の原理

その他の安定性を生み出す要因とか  高翼機、垂直尾翼、戦闘機

先の原理、説明が分らない?

 

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