飛行機はどうして飛べるの?

旅行者やビジネス客を乗せ、毎日世界をくまなく飛び回っている「飛行機」。

しかしふと考えると、あのような巨大な構造物が空を飛ぶのは不思議ではないだろうか。

ここでは、飛行機が飛行するための技術や工夫を解説してみよう。

 

意外と難しい、飛行機が飛ぶ仕組み

Image Credit: Wikimedia Commons

飛行機を空中に浮かせるのは「揚力」の力だ。この揚力は、主に飛行機の両翼から発生する。

一般的には、上方に膨らんだ飛行機の翼の上下を気流が異なる速度で通過することで、揚力が発生すると説明されている。この仕組は「ベルヌーイの定理」と呼ばれている。

しかしこのベルヌーイの定理だけでは、飛行機が飛ぶ理由を完全には説明できない。なぜなら、飛行機の翼には直線に近いものもあるからだ。

現在はベルヌーイの定理だけでなく、気流が翼にもたらす作用反作用の法則、そして翼から発生する気流の渦などが総合的に揚力を発生させ、飛行機を浮かせていると説明されている。

 

推力を生み出すプロペラやジェットエンジン

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揚力を生み出すのが主翼なら、推進力を生み出すのが「プロペラ」や「ジェット(排気)」だ。

プロペラはエンジンによって回転し、空気に食い込みながら後ろへと押し出すことで、推進力を生み出す。一方で、空気とガスを混合して燃焼させ、その排気から推進力を得るのがジェットエンジンだ。

現代でも、機体サイズや航路の長さに応じて、プロペラとジェットエンジンは使い分けられている。

 

実は、金属の塊ではない

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さらに、飛行機の構造も進化している。「鉄の塊」と呼ばれることもある飛行機だが、実は最新機の「ボーイング787」の場合、鉄やアルミニウム、チタンが占める重量は50%弱に過ぎない。

一方、機体重量で一番割合が多いのはカーボンコンポジット(炭素繊維)だ。この素材は金属に比べて軽量であるにもかかわず、十分に強度が確保できる。ただし、加工が難しいという難点もある。

このような機体の軽量化も、飛行機の低燃費化に役立っている。

塚本直樹

*Discovery認定コントリビューター

IT・宇宙・ドローンジャーナリスト/翻訳ライター。フリーランスとしてドイツを中心にヨーロッパにて活動しつつ、日本でのラジオ出演やテレビ、雑誌での解説も。 @tsukamoto_naoki