流体力学物理理科

「コアンダ効果」って何?飛行機の仕組みに関係するこの効果を理系ライターがわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。飛行機はなぜ飛ぶことができる?ものすごいスピードを出して「風」の力を利用して、何らかの形で「上向き」の力を受けているからだ。

飛行機の翼で前から後ろ向の風の流れを上手く変えて上向の力を生み出していて、そこで大きく関係するのがコアンダ効果だ。コアンダ効果は空気が翼に引き込まれるように流れる現象で、言葉だけ聞くと難しそうだが絵を描いて考えてみたら意外と単純だ。

理系ライターR175と解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

R175

ライター/R175

関西のとある国立大の理系出身。学生時代は物理が得意で理科の高校理科の教員免許も持っている。技術者の経験があり、教科書の内容に終わらず実際の現象と関連付けて説明するのが得意。

1.飛行機

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人類が飛行機を飛ばすことに成功したのが1903年。それから1世紀以上、現在では航空機の利用者数は世界で年間40億人以上。延べ人数なので何とも言えませんが世界人口の半分以上が利用している計算。それだけ身近な存在となった飛行機ですが、飛ぶ仕組みについて問われると意外と答えられないもの。

2.飛行機が飛ぶ原理とコアンダ効果

2.飛行機が飛ぶ原理とコアンダ効果

image by Study-Z編集部

飛行機が飛ぶときの力学にコアンダ効果が応用されています。離陸時に飛行機は時速300キロ程度で走行するもの。この時翼には前から後ろ(水平)方向に時速300キロという超高速度で空気がぶつかるわけです。この水平方向の力を上向きの力(揚力)に変えることで離陸するもの。翼の周りでどのように空気が流れているのでしょうか?

飛行機の翼は一般的にイラストに示すような形に設計されています。翼の下側は斜めの下を向いてそこに勢いよく空気がぶつかることか気圧が高い状態に。では上側は当然答えとしては圧力が低くなりますね。でなければ上向きの力は作用しません。前からやってきた空気は翼を沿うように移動します。イラストに示したA矢印のように空気は真っ直ぐは行かず翼に引き込まれるように移動。翼の上側では、翼の方に空気が引き込まれるため負圧に。翼の下側は圧力が高く上側は低いわけですがから上向きの力が発生するわけです。上記のように、流体が何かしらの壁沿いに進んでいく現象がコアンダ効果と呼ばれるもの。
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飛行機の翼が下→上向きの力を得るため、流体が壁に沿って流れていく現象「コアンダ効果」が利用されている。

3.コアンダ効果の例

水や空気といった流体は本来真っ直ぐ流れるものですが、コアンダ効果が働くときはその限りではありません。壁に伝うように流れていく性質があります。いくつか実例を見てみましょう。

伝い水

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理科の実験でビーカーに薬液を入れる時ガラス棒に沿わせるようアドバイスされると思います。真下に薬液を流しているのに真っ直ぐ流れ落ちずに、わざわざガラス棒を伝っていくのは不思議ですが、これこそがコアンダ効果。ガラス棒の壁面に薬液が引き寄せられていきます。

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