低速高迎角時のデルタ翼後方部に発生する渦崩壊の発生メカニズムと気流への影響について。

質問

低速迎角時のデルタ翼後方部に生じる渦崩壊の発生メカニズムと渦崩壊が起きることで揚力や圧力，翼上面の気流にどのような影響がでるのでしょうか？
ご存知の方おられましたら，どうかご教授お願いいたします。

回答No.2

Us-Timoo

>今までの高速になればなるほど渦崩壊がおきにくく，低速で更に高迎角時におきやすいと理解してたのですが

それもある一定のスピードまでで通常の翼の場合は当てはまります。

その昔、航空技術のネックは「音速の壁」といわれていました。
速度が音速を超えるときに、衝撃がありどうしてもそれ以上のスピードが出せない
ということがありました。
なぜ、そういうことがおきるかというと、揚力が発生するメカニズム自体の問題でした。
翼上面を流れてる空気は、翼下面よりも長い距離を同じ時間で流れるため
揚力が発生しますが、ある一定の速度を超えていくと、翼上面の空気の流れが
だぶついてきて、翼の後ろにある空気と衝突する、これが音速の壁の正体だったそうです。

しかし、コンコルドに代表されるようなデルタ翼は、翼断面の特性で揚力を
発生させるのではなく、三角翼を仰角でコントロールし揚力を発生させるメカニズムなので、
通常の翼よりも高速での飛行がしやすい特性があると考えます。

だから、F-5ジェット戦闘機などは、まさに上記PDFにでてくるような
空気の渦を作り出して飛行しています。下記リンクにある
http://www.mil-box.com/px/shop/show_unit.cgi?mode=category&category=%8Dq%8B%F3%8E%A9%89q%91%E0%20DVD
のなかの「トップガンへの道　第21飛行隊」の表紙を見てください。
まさに、高速時の渦崩壊が起きてくもを引いています。
しかし、それより外にある部分の翼の部分はしっかりと揚力が発生するように
渦崩壊の外側に翼がはみ出したつくりになっています。

戦闘機の型式は忘れてしまったのですが、高速時には翼をボディに格納してデルタ翼として飛び、
中低速時には通常の翼の部分が横に出てきて普通の飛行機と同じ原理で揚力を発生させて
飛行する仕組みのジェット戦闘機がありました。

このようにそれぞれの翼の特徴をうまく組み合わせて、空気の渦の影響を受けない飛行機が造られています。

もうひとつ、普通の矩形翼は高速にならない限りうまく揚力を発生してくれますが
翼端渦流という、上面の流れと下面の流れが翼端で回りこんでぶつかり渦崩壊を起こします。
これが大きければ大きいほど飛行能力に影響を与えます。
上記リンクの「最強のファイター集団 飛行教導隊」の表紙を見ていただくと
翼端から白い煙のような雲引いていますよね？
あれが翼端渦流です。参考に覚えておいてください。

お礼

非常に分りやすい回答有難うございます。渦崩壊のイメージが表紙を通して湧いてきました。翼上面と下面の気流の衝突で渦崩壊がおきるのですね。おかげさまで不明だった点を解決することが出来ました。
ｍ(_　_)ｍ
これにて回答を締め切らせていただきます。

回答No.1

Us-Timoo

これ、参考になりませんか？
高迎角デルタ翼前縁剥離渦崩壊の数値シミュレーション
http://www.ad.mech.tohoku.ac.jp/murayama/Papers/Fluid1999.pdf

さて、航空力学も趣味に必要なため勉強した程度なので
専門的な知識では御答えできませんが、要は空気渦の影響がどうなのかってことですよね？

理屈的でいえば、高速になればなるほど渦崩壊が起こりやすく
それが起こると揚力を発生させる翼上面の空気の流れが乱されて
揚力剥離を起こしやすくなる、ってことだと思うんですが。
だから、デルタ翼のコンコルドもTu-144（コンコルドスキー）も
単純な三角デルタ翼にせず、翼後部を広げた形にしているのは
この渦崩壊対策ではないか思うのですが・・・

すみません、素人並みの知識しかないのに・・・
参考にならなければこのレスは無視してください。

お礼

Us-Timoo様ご回答有難うございます。『高迎角デルタ翼前縁剥離渦崩壊の数値シミュレーション』大変参考になりましたｍ（_　_）ｍ
私も流体について勉強したてなのですが，今までの高速になればなるほど渦崩壊がおきにくく，低速で更に高迎角時におきやすいと理解してたのですがどうも逆だったみたいですね...
ここら辺はもう一度勉強し直してみます。

Us-Timoo様がおっしゃるとおり空気の流れが乱れることが揚力を失う原因みたいなのですが，何が流れを乱しているのかが気になりますね。
うーむ・・・難しいですねこの分野は（汗