大型飛行機が飛ぶ原理が「たまたま」の原理に基づくというのは本当ですか？

質問

先日、知人との会話で、

「大型の飛行機が飛ぶ原理を知っているか？」

と聞かれたので、テレビでみたことのある揚力のコトを挙げたところ、

「確かにその原理を利用しているけど、厳密には「たまたま」あの形にしたら飛んだだけで、今の飛行機の形があの形になっている根拠は科学的に証明できていないんだってさ！」

と言っていました。

本当であれば非常に面白い話だと思ったのでその時はとても感心したのですが、「たまたま」という表現と「科学的に証明」っていうところがいまひとつピンとこなかったので、この件についてもう少し詳しく説明できる方がいましたら、ぜひご教授願います。

よろしくお願いします。

回答No.6

larme001 · ベストアンサー

私の記憶で書いていますので厳密には間違っているかもしれません。

ベルヌーイの法則においてそもそも前提が、膨らんだ部分と平たい面を通った気流が、同じ場所でぶつかるということです。ゆえに、膨らんだ面の気流は早く流れる必要があるので、その分気圧さが上下に生じ浮力が生まれるとということです。これは、水を流した水道にスプーンの背中の丸い部分をつけるとひきつけられることなどからよく紹介されています。しかし、その［同じ場所でぶつかる」必要がそもそもなぜあるのか？といわれるとなぜそうなのか説明がつかないということです。

飛行機では確かにベルヌーイの法則による浮力が生じているらしいですが、一方翼を気流に対して斜めに向けることで下に向かう気流の成分をつくり、ニュートンの反作用の法則で飛行機が上にちからを受けているのも確かです。むしろ、後者のほうが実は大きいというような話も聞いたことがあります。ちなみに飛行機が離陸寸前や着陸するときに翼の後端が伸びたししてますが、あれが向え角を増やす装置（フラップ）で、低速における浮力を補っています。

でたらめで飛んでいるというと、確かに語弊があると思います。でたらめ、といってもきちんと飛ぶだけの力が生じるように細かく計算されて作られています。また、気流の乱れや、エンジンが一個だめになっても飛べるなどの想定はいろいろされて、それなりに根拠があって安全に設計されていますので、急に飛べなくなることはないです。また、飛行機の対気流速度が一以下になると翼を流れる気流に一気に乱れが生じ、いわゆる（失速）がおきますが、あるパイロットの書いた本によると、この失速というのはかなり正確な値で、一気にガクッとくるぐらい正確に判断されています。

飛行機、と昆虫などが述べられていますが、これはスケール効果というものが関係してきますので簡単に説明できません。私も詳しくわかりませんが、例えば、ありを手で持って立って落としてもありは死にませんが、人間がビルの上から落ちれば死にます。つまり、大きさや速度によっても気流の振る舞いが違ってきますので端的に同等に比較することはできません。ちなみに、鳥や昆虫などはこのスケール効果で考えると、羽を羽ばたかせて飛ぶような方法がもっとも効率が良いですが、逆に飛行機や音速旅客機などは空気に乗って「滑空」するような形のほうが効率が良いことが割わかります。これは水中でも似たようなことが生じており、サメやマグロなんかはなんとなく「滑水」するようや泳ぎをしますが、反対に遅い、小さい魚はどちらかといえば浮くような泳ぎ方です。

まあ、自然の法則というのはなぜか知らないけどこうなってたなんてことは多いですので、［でたらめ」といえばでたらめなことなんていっぱいあります。特に量子論や相対性理論などでは「こう考えるとうまくいく。とりあえず今これで矛盾はない」というようなスタンスで、実際はなぜそうなるのかはわからないのです。ただ、虫の飛び方などは現在の航空力学などで考えてもなぜか勝手に効率のよい方法で飛んでたりするので、そんなときに自然の神秘が生まれますね。

長文失礼します。

回答No.5

moby_dick

この問題は誤解されていて、混乱しています。

その形はたまたまでなく、鳥の翼をよく調べた結果、そのようにしたのです。
そして、実際に揚力が生じました。

その揚力の説明をベルヌーイの定理で説明しました。

しかし、その説明は非科学的で全く間違っています。
ベルヌーイの定理は、非圧縮性の水などの液体で成り立ち、圧縮しやすい空気では成り立たないからです。
（最近は、渦などの考えを加えていますが間違いに変わりありません。）

科学的に証明できていない訳です。
（最近、少し前に、そのようなタイトルのかなりベストセラーの本（邦本）がありました。）

信じられないことがあります。

世界の学者は出来ませんが、
実は、その科学的証明は小学生にも出来ることです。

（アインシュタインの特殊相対性理論が間違いであることの証明が、中学生に出来るのと同じような状況です。）

回答No.4

N64

「あの形にしたら飛んだだけ」というのは乱暴すぎると思います。確かに試行錯誤はあったと思いますが、それは膨大な経験と研究成果の積み重ねの上に、次第に進歩してきたものです。過去の積み重ねがなければ、あの形が突然出てくるはずがないでしょう。「揚力」でいいのですよ。

回答No.3

i-q

記事で読んだ程度の知識ですが。
　飛行機の翼の形状は最初こそたまたま？というか色々な試行錯誤で出来ましたが、今はその形状を元に解析され、コンピュータシュミュレーションでも出来るように理論付けられていたと思います。

　あと昆虫と飛行機の飛ぶ原理は全く違いますし、昆虫はその大きさを考えるとスケール効果が発生しています。例えば蜘蛛は空気中を歩いたり出来るのは、蜘蛛にとって空気は水のように粘り気があるからです。スケール効果を考慮すれば、どんなに完璧な姿で昆虫を再現しても飛行機大の大きさにすれば飛べません。

回答No.2

SortaNerd

はい、たまたまです。
現在の飛行機の設計はコンピュータシミュレーションで行っていますが、これすなわち"行き当たりばったり"に他なりません。
もちろん、"上を膨らませると飛ぶ"などの理論はありますが、それも元を正せば経験則。証明は不可能です。

しかし、そんなことを言えば現在あるどんな理論も、突き詰めていけば証明不可能な「公理」にたどり着きます。
例えば、「万有引力は距離の2乗に反比例する」。これは現在までこれに矛盾する観測結果が出ていないので、そう仮定しているだけです。
↓はそのへんに触れたコラムです。
http://www.h5.dion.ne.jp/~terun/doc/kouri.html

ただ航空力学はまだ不完全であるのは確かで、例えば昆虫は現在の理論では飛べません。

回答No.1

inaken11

翼断面構造のことじゃないですかね？
上が膨らんで、下はまっすぐってやつ。
実際はこれだけで飛行機を浮かせる揚力は出来ないので、翼自体に仰角をつけているそうです。
平らな板でも、角度をつければ飛ぶって事ですね。

お礼

早速の回答ありがとうございます。
揚力以外にも飛ばす原理はあるということなんですね。
・・・で、この二つ（もっと色々あるのかもしれませんが）を応用して作成されたあの飛行機の形状に、科学的な数式等で根拠付けがされているのかというのが気になるところです。
ホントに「この形状にすればなんかよくわからないけど飛ぶからコレでいってみよう」（私の「たまたま」という発言の解釈）になっているのでしょうか？