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Description

Induced Drag is a inevitable consequence of lift and is produced by the airofoil (e….).翼や尾翼など）が空気中を通過する際に発生する。 翼の上面を流れる空気は、上面の圧力が翼端の外側の圧力より低いため、内側に流れ込む傾向がある。 翼の下は、翼の下の圧力が翼端の外の圧力より大きいので、空気は外側に流れます。 この結果、翼端に関する限り、翼端の周囲で空気が常に上方に流出することになり、「先端効果」または「端部効果」と呼ばれる現象が発生します。 翼のアスペクト比が高い方が低いよりも良い理由を説明すると、アスペクト比が高いと、このように動く空気の割合が減り、その結果、より多くの空気が揚力を発生させるからです。

より一般的には、翼の上と下からの空気の流れは、翼の後縁に沿って合流するとき、互いに角度をつけて流れている。 これが渦となり、後方から見ると左翼は時計回りに、右翼は反時計回りに回転している。 これらの渦は翼端に向かって外側に移動する傾向があり、その際、互いに結合する。

これらの渦のほとんどはもちろん全く見えないが、非常に湿度の高い空気中では、渦の中心部の気圧が十分に下がり、冷却され、結露が起こるので、渦の中心部が見えることがある。 旋回中の翼面荷重が大きいと、渦の強度も増し、圧力低下の程度も大きくなるので、旋回中に渦の中心が見える可能性はさらに高くなります。

翼の上面から流れ出る空気-‘downwash’-のほとんどは、翼前縁の前方で対応するupwashと釣り合うので、多かれ少なかれ水平にエンペナに向かって続いています。 一方、翼端で渦の「コンソリデーション」を起こす上向きの気流は翼端のすぐ外側にあり、対応する下向きの気流は翼幅の端にあるため、翼を通過する気流の方向は正味で下向きとなります。 翼が作り出す揚力は、気流に対して直角であるため、わずかに後方に傾いており、その結果、抗力（誘導抗力）を「助長」しているのです。

翼の厚さは有限であるため、少なくとも誘導抗力は常に存在しなければなりませんが、設計では可能な限りこの流れを低減させようと試みます。 必要な翼面積は、さまざまな翼のスパンとコードの比（アスペクト比）を使って実現することができる。 アスペクト比が大きいほど、翼端での空気の乱れは少なくなる。 しかし、ほとんどの航空機では、地上での操縦に必要な最大翼幅に現実的な限界があることと、構造上の問題から、細長い翼を十分に強化するための重量ペナルティが過大になることを意味します。 航空機が燃料のほとんどを翼に搭載していることも、翼の設計の要因のひとつです。 一般的な輸送機のアスペクト比は6:1から10:1の間です。

翼の設計で誘導抗力と先端渦の強さを減らす他の方法は、先端から離れたところで比較的多くの揚力を発生させることを目指し、翼の先端で上方への空気の移動量を減らすことにも基づいています。 先端に向かって細くなる翼は、翼のねじれと同様、これを助ける。 ボーイング767は、ねじれた翼の一例である。 内翼は外翼よりも高い迎え角（AOA）に設定されているため、比例してより多くの揚力を発生させますが、先端は迎え角が非常に小さく、ほとんど揚力を発生させません。 ウィングレット（シャークレット）も一般的になってきており、通常のアップターンのものと、旧来のエアバスA320シリーズの双方向の「ウィングチップフェンス」バージョンの両方があります。 うまく設計されたウィングレットは、先端での気流の流出を約20％防ぐことができ、したがって、誘導抗力の20％を防ぐことができます。

誘導抗力と翼端渦は、翼が揚力を発生させることに直接起因しています。 迎角が大きいと揚力係数が大きくなるので、誘導抗力は速度の2乗に反比例し、それ以外の抗力は速度の2乗に正比例する。 その結果、巡航時や降下時の高速では誘導抗力は比較的重要ではなく、全抗力の10％以下であろう。 上昇時には、誘導抗力は全抗力の少なくとも20％を占め、より重要である。 離陸直後や上昇中の低速では、誘導抗力が最も重要であり、全抗力の70%にも達することがある。 最後に、翼端渦の潜在的な強さを見るとき、誘導抗力に関するこれらの理論はすべて、航空機の重量の影響によって調整されなければならない。

SKYclip

以下のSKYclipでは、エンルートでの航跡渦の問題を取り上げています。

• Wake Vortex Propagation and Decay
• Wing Tip Drag Reduction Devices