翼の形状で、とても大切なことがあります。平面形でもずいぶんと性格の違うものになるのですが、航空機の設計者が一番関心を寄せるのは、じつは翼の断面形なのです。
一般に翼は前縁が丸く、底辺がほぼ直線、上面が山なりに膨らんで、後縁に向けてなだらかに薄くなり、後縁は鋭い鋭角でおわるということです。
この形はダビンチが鳥を捕まえてスケッチしたときから、見よう見まねで採用されて来たのですが、最近は、平らなベニアのような薄い板と、真ん丸い円筒形の中間の形状として理論付けられるようになったようです。つまり前縁の丸みの太さ、真ん中のふくらみの位置、全体の厚み、後縁へ鋭く切れるかゆったりと薄くなってゆくか、下側のふくらみ具合、またはヘコミ具合、によって性格は違ってきます。そしてこの形状は、NASAや大学の研究室で系統立てて整理され、機体の目的によって選ばれるのです。
パラに使われているのは、最も基本形である〔クラークY〕という翼形に近く、後縁にコントロール用のブレーキがつけられるため、多少変更されたものか、あるいは最近見るのは、下側のふくらみがかなり大きいもののようです。後縁付近が厚いのはコントロールが重くなってしまうそうです。各メーカが必死に研究しているのだろうと思います。前縁にはエアインテークの穴があけられますので、前縁半径はあまり小さく出来ず、失速特性は穏やかな、マイルドなスタイルといえます。前縁半径が小さくとがっていると、空気抵抗は小さいのですが失速しやすく、高速飛行に向いた翼になります。競技機にはこのような傾向の翼を使うのでしょう。
下側のへこんだ翼は、低速での揚力が大きく、昔の滑空機には盛んに使われました。最近はむしろ速度をあげて揚力を得るタイプが主流のようです。
ある固定した断面形状の翼でも、風が当たる角度を変えると、揚力は変わります。パラの学科試験にもでる「ポーラーカーブ」です。もちろんポーラーカーブは翼の断面形が違えば異なります。
標準的な「クラークY」の場合、翼が3度ほど下を向いたときが揚力ゼロです。そこからだんだん上を向くにしたがって揚力は大きくなります。7度くらいが最大で、それを過ぎると揚力が急激にさがって、10度くらいで失速に至ります。この角度はあくまでも風が当たる角度で、水平に対する角度ではありません。
もし上下のふくらみが同じ「対称翼」であれば、仰角ゼロ度で揚力ゼロ、上を向くにしたがって増加し、最大値、失速となります。何度で失速するかは、前縁半径、厚み、最大厚さの位置により異なります。全体が丸っこいほど、仰角に対する揚力変化は鈍く、失速しにくい翼になります。
空飛ぶ人間にとって翼が揚力を発生しなくなるのは、なんとも頼りない瞬間です。翼は前進することによって揚力を作り出すのですが、それができなくなることがあります。翼の失速という現象です。ストールといいます。失速というと飛行機が空中で止まってしまうみたいですが、そうではなく、翼の上面に沿って流れる気流が突然翼から剥がれて、乱れてしまうため、揚力を失う(ストール)ことです。前進は続けていたとしても、翼の仰角(向かい角)が大きくなりすぎるときに発生します。
余談ですがシコルスキーさんという人が失速しない飛行機を作ろうということでできたのが、ヘリコプターであったそうです。確かにヘリコプターは空中で止まっても揚力を失いませんがね。曲技機や、ジェット戦闘機が、真上に向かって加速してゆくときは、ヘリコプターと同様にエンジンの推力で飛んでいるのであって、翼の揚力で浮いているわけではありません。滑空機ではそんな飛び方はできません。
硬い翼の飛行機は失速してもすぐに下を向いて落ち始め、それに伴って翼の上にきれいな気流を取り戻すことが出来るので、高度があれば致命的なことにはなりません。低高度で左右アンバランスに失速すれば、くるっと回って背中から滑走路にたたきつけられますので、一番怖いことです。それを防ぐ工夫もされています。
パラは失速すれば翼の上面を吸い上げる気流がなくなるので、断面形状が崩れ、速度が落ちていれば正常なラム圧も入りませんので、頭の上でバサバサと漂う布袋になってしまいます。このとき落ちながらインテークに風をはらみ、また膨らんでもとの滑空状態を取り戻すことが出来ます。落ち着いてブレークコードを戻しさえすればよいのですが、こんなときは無意識にブレークを引き込んでしまいます。するとまた失速してしまうのです。2回目に気づいて万歳して事なきを得た経験があります。
ことほどさように、翼の輪切りに関する薀蓄には限りがなく、空気抵抗が少なく揚力が大きく、失速が穏やかで、姿勢変化に無頓着な翼を得ることは難しいことで、機材メーカの奮闘に期待するところですが、ユーザは翼形状を維持する翼内部の縦の材料、「リブ」を大切にし、前面抵抗と失速特性に大きく影響する前縁半径を維持する、インテーク内のマイラーシートに折り目なんぞつけないように、せめて丁寧にたたむが良かろうと思うのであります。
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