飛行機はどうやって飛ぶの?
 紙飛行機から大型旅客機まで、飛行機といってもいろいろありますが、飛行機が飛ぶ原理は同じです。それは空気の流れに関係があるのです。空気の流れによって生まれる不思議な力について考えてみましょう。
ベルヌーイの球について
まず最初に、空気の流れについて考えてみましょう。

 流れる空気があるとき、その中では流れの速いところほど圧力が低く、流れの遅いところほど圧力が高くなります。

 図−1の場合、ボールの重力(下向きの力)が、吹き上げる空気の力(上向きの力)とつり合ってボールが浮きます。この流れの中でボールが右にずれると、ボールの右側の流れは左側より遅くなり、そのためボールの右側の圧力が高くなるのです(図−2)。この圧力差により、ボールは流れの中心に向かって押し戻されるので、流れの中でふらふらと浮き続けるのです。

ベルヌーイの定理について
それでは、飛行機が飛ぶ場合について考えていきましょう。

 飛行機がエンジンなどの推進力によって前に進むことで、まわりの空気全体が飛行機に対して同じ速さで流れるような状態になります。この状態で翼のまわりにどのような空気の流れがあるのか、図を使ってみていきます。

【図−1】
空気の流れの中に平らな板を流れと平行に入れると、板の上下に空気が分かれて流れます。しかし空気の流れには大きな変化はなく、板は浮き上がりません。
【図−2】
平らな板を空気の流れに対して角度をつけた状態(迎角のある状態)にすると、空気の流れが変わります。これによって、板の上を流れる空気のまわりの空気より速く流れ、板の下を流れる空気はまわりの空気より遅く流れるようになります。
【図−3】
板の上下を流れる空気の速さが変わったことで、板の上の部分の圧力は低く、板の下の部分の圧力は高い状態になります。

これは、同じ速さで流れる空気の中では、流れの速い部分の圧力はまわりより低くなり、遅い部分の圧力は高くなるという性質があるためです。(これを「ベルヌーイの定理」と言います。)

このようにしてできた板の上下の圧力の差によって、板が上に押し上げられる力が生まれます。この力を「揚力」と言います。
【図−4】
一般的な飛行機の翼は、左の図のような形をしています。これによって空気の流れをなめらかにして空気抵抗を減らし、より大きな揚力を得て飛ぶことができるようにしているのです。
参考
航空科学館の科学ゾーン展示(テクノワールド)S-24「翼の働きを感じよう」ではこの原理を体感することができます。飛行機が飛ぶ原理を自分の体で感じてみよう!
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