前進翼
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出典検索?: "翼平面形" ? ニュース ・ 書籍 ・ スカラー ・ CiNii ・ J-STAGE ・ NDL ・ dlib.jp ・ ジャパンサーチ ・ TWL(2017年7月)
航空機の主翼の形状(薄緑の部分)
左から
1-テーパー翼P-51
2-後退翼F-100
3-前進翼X-29
4-デルタ翼F-102
5-可変翼F-111
6-斜め翼AD-1

翼平面形(よくへいめんけい)とは、を真上から見た形状のこと。翼に言及していることが明らかな文脈では単に平面形ともいう。この項では、主に航空機の翼平面形について解説する。
代表的な主翼平面形
矩形翼矩形翼のウルトラライトプレーン。

平面形が単純な長方形である翼。第一次世界大戦ごろまでの複葉機に多かった。現代では、構造が簡単で製造しやすいことから、廉価な小型機にしばしば適用される。翼を取り外して収納・輸送するにも便が良い。矩形翼は、失速状態付近において翼付け根に近いところから翼上面の流れが剥離し始める傾向がある。これにより、翼端付近に設けられているエルロン上の気流は翼全体が失速するまで剥離せず、最後まで操縦が可能となるので利点といえる。

一方、欠点としては同質量の楕円翼やテーパー翼(後述)に比べ揚抗比が悪いことや、同一翼面積のテーパー翼に比べて翼根にかかるモーメントが大きく補強に余分な質量が必要となることなどが挙げられる。
楕円翼楕円翼の平面形を見せるスピットファイア

翼弦長の翼幅に対する変化が楕円曲線に従うような平面形。厳密な楕円形である必要は無い。翼端で発生する翼端渦に起因する誘導抵抗は、理論的には楕円翼において最小になるため、かつては楕円翼が採用されることがあった。楕円翼のこの効果は、適切な比率に設計されたテーパー翼(後述)で大差無く実現可能とされている。曲線形状の翼は生産性に劣ったりコストが増大したりするため、現在では楕円翼はほとんど採用されない。

楕円翼は戦間期航空機に多くみられ、スーパーマリンシュナイダー・トロフィー・レース機やハインケルの高速機などで使われている。この延長上に スピットファイアHe 111、ハインケルと技術提携していた愛知航空機九九式艦上爆撃機などの第二次世界大戦期の楕円翼採用機がある。
テーパー翼・逆テーパー翼B-24の主翼はテーパー翼。

翼端に行くに従い翼弦長が線形に変化(一般には減少)する翼平面形状をテーパー翼と呼び、直線先細翼とも呼ばれる。反対に、翼端の翼弦長が大きくなる翼は、逆テーパー翼と呼ばれる。

テーパー翼は、構造重量、構造強度揚力分布、製造効率の観点から、楕円翼に代替する翼平面形状として広く適用されている。失速状態に近付くと、翼端から流れが剥離する特性がある。揚力に起因する翼付け根に掛かるモーメントを減少させるのに都合が良く、たとえば、海鳥の平面形は楕円翼ではなくテーパー翼となっている。R-27は逆テーパー翼。

逆テーパー翼は、採用例が少なく、後退翼の低速度域での翼端失速に対応するため、アメリカで試作戦闘機XF-91が製造されたほかは、ソ連(現ロシア)のR-27ミサイルの可動翼に使用されている。

矩形翼(テーパー無し)

テーパー翼

逆テーパー翼

複合テーパー翼

内翼はテーパー無し、
外翼はテーパー有り

デルタ翼無尾翼デルタ翼の例、ミラージュIII。

ギリシャ文字のΔ(デルタ)と似た平面型を持つ翼をデルタ翼(三角翼)と呼ぶ。低アスペクト比(高翼幅荷重)で、低速巡航時は低揚抗比となりやすいが、後退翼と比べて風圧中心の移動が少ない。後退翼は機体の胴体側の結合部分の翼付根がねじられる短所があり構造的に不利であるが、デルタ翼は翼厚に対して翼弦長が長く、胴体側の結合部分の翼付根はもっとも長い翼弦長の部分で結合されるため構造的に有利である。前縁後退角を大きくすることにより、後退翼よりも衝撃波の発生を遅らせることができるので、さらに速い飛行が可能である。翼面積を大きく取れる事から翼面荷重を小さく出来る。結果として加速性・高速域での運動性に優れた特性を持ち、一般には高亜音速から超音速飛行に向くとされる。デルタ翼は翼端渦を使って翼上面の気流剥離を抑え、安定した大迎角飛行が可能な形状である

また主翼の前後幅が大きいため、無尾翼機形式に向いている(主翼の断面を横S字型に設計し後縁部分でマイナスの揚力を発生して水平尾翼の代替とする)。水平尾翼を廃すればそれによりさらに抗力も減少し、前述の高速飛行に向いているというデルタ翼の長所を高める事ができる。また、機体をコンパクトにまとめることが可能で、機体の推力重量比の向上が期待できる。その反面、無尾翼形式を採用すると主翼後縁にフラップを付加する事が困難である(無尾翼式のデルタ翼機では、主翼後縁にエレボンを配置することが一般的である)ため、前述の低速時の低揚抗比の問題とあわせて、離着陸性能が劣るという欠点がある。しかし失速迎え角を超えた大迎え角でも翼上面に大規模な渦(翼端渦)が発生しそれによって安定した飛行が可能であり、大きな抗力と引き替えに大揚力を得ることが可能である。この効果をさらに発展させて離着陸性能の改善を図ったのがダブルデルタ翼であり、その改良型が前翼を小型化したカナードを付加したエンテ型である。また、類似の効果はストレーキでも発揮できるため、これは通常尾翼型の航空機にも積極的に採用されている。

デルタ翼はダブルデルタ、クリップトデルタなどへと発展し、現代ではカナード(先尾翼)と組み合わせたクロースカップルドデルタとして欧州の最先端機(グリペンラファールユーロファイター タイフーンなど)に取り入れられている。水平尾翼つきデルタ翼の例、MiG-21。
ダブルデルタ翼ドラケンの三面図

主翼の内側の前縁後退角度と、外側の前縁後退角度に差異があり、内側の前縁後退角を大きく、外側を小さくしたデルタ翼をダブルデルタ翼と呼ぶ。動作としてはLERXと全く同等であり、主翼付け根部分の前後方向の長さを大きく取ることで、大迎角時に渦を発生させる効果がある。この渦を用いて気流を誘導し、大迎角時における翼上面の圧力分布を整え気流の剥離を抑えるものである[1]スウェーデンの戦闘機 SAAB JA35 ドラケンが初めて実用化した。


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