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フラップの仕組み

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実際にフラップを下げるとどうなるのでしょうか?フラップを下げると、任意の角度で揚力と誘導抗力が増加します。その理由を説明します。

すべては一つの方程式から始まります。「揚力方程式」です。
飛行の異なる局面では異なる翼形が必要となるため、フラップを使用して翼の形状を変更し、必要な性能を得ることができます。フラップを下げると、揚力と誘導抗力が増加します。ここで、揚力方程式との関連について説明します(心配しないでください、簡単に説明します)。

飛行機を着陸させることを例にとって説明しましょう。

着陸のために対気速度(速度)を落とす間、計算式のすべてが一定であれば、発生する揚力は減少することになります。

トラフィックパターンに入り着陸するとき、飛行機を巡航速度から着陸速度に減速します。しかし、速度を落とすと、揚力を失いすぎて最終的に失速してしまうので、何かを変えなければなりません。そこで、フラップをつけて翼の形(場合によっては表面積)を変え、速度の低下を補うのです。フラップを使用するタイミングを理解することは、まさに方程式を「バランス」させる方法を知ることなのです。

フラップはどのように揚力を増加させるのか?
それは、翼の2つの主要な変化、キャンバーとコードに起因します。

まず、キャンバーから始めましょう。キャンバーとは何でしょうか。

キャンバーとは、翼の上面と下面の中間にある線のことです。キャンバーが高い翼は、横から見たときに湾曲しているように見えます。

一般に、翼のキャンバーを大きくすると、揚力係数も大きくなります。これは、翼が空気中を移動するとき、より多くの空気を方向転換させることができるため(フローターニング)、揚力係数が増加するのです。

その結果、全揚力が増加するのです。

フラップを下げるとキャンバーはさらに大きくなります。

コードライン
フラップが格納された状態では、コードラインは翼の前縁から後縁まで一直線に伸びています。しかし、フラップを下げると、このコードラインが変化し、翼の特性が変化します。

多くのフラップデザイン(スロットフラップなど)では、フラップを下げると翼が膨らむのがわかります。これは、翼の弦長が長くなることを意味します。コードラインの長さを広げることは、翼の表面積を増やし、全体の揚力生成量を増やすことにつながります。

揚力の方程式に戻ると、翼の表面積を増やすことは揚力を増やすことになります。

フラップによる失速速度の低減
フラップを伸ばすと失速速度が下がるというのは、とても単純な理由です。フラップを下げると翼がより多くの揚力を生み出すので、飛行の4つの力をバランスさせるために、それほど大きな迎え角が必要ではありません。

そして、フラップを伸ばした方が低い後退角で飛行できるため、失速速度も低くなります。

揚力と抗力
フラップを伸ばすと抗力も増えますが、これは良いことです。

揚力が発生するときは、必ず抗力も発生します。このような抗力を誘導抗力といいます。通常、抗力は悪いものだと思われがちですが、誘導抗力を利用して有利にすることができます。

フラップがもたらす大きな利点は、同じ対気速度でより急な下降をすることができることです。

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