図解入門 よくわかる 航空力学の基本[第2版]

概 要

飛行機はなぜ飛ぶのか? 飛行原理のすべてを豊富な図表とイラストでやさしく解説した航空力学の入門書です。本書では、飛行中の飛行機がどのような動きをするのか、飛行機にはたらく力はどのような原理で生じているのか、空気の性質、翼、エンジン、飛行機を実用する上で重要な性能、通常の飛行とまったく性質が異なる超音速における空気の性質および飛行についてやさしく解説します。また、プロペラ、レシプロエンジン、ジェットエンジン、ロケットエンジン、超音速機、旋回性能、推力、設計要件、衝撃波、流体力学、ベルヌーイの法則など機体に働くさまざまな力の計算からエンジンの仕組みや超音速技術までを、具体的な演習問題を交えながら図解しています。

著者 國竹泰夫、海野義政、浅井敦司、小林崇朗、吉沢匡、飯野明(監)
価格 本体2500円(税別)
ISBN 978-4-7980-2449-3
発売日 2009/11/28
判型 A5
色数 2色
ページ数 336
CD/DVD
対象読者 入門
シリーズ 図解入門
表紙イメージ
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目次

第1章 全機の力学

1-1 飛行機各部の名前

胴体/主翼/迎え角/エンジンと尾翼

1-2 操縦装置と操縦性

主操縦翼面/操縦性

1-3 飛行機の釣り合い

機体にはたらく力/機体にはたらく力の性質

1-4 有害抗力

有害抗力/全機抗力係数/エリアルール(面積法則)

1-5 モーメントの釣り合い

3種類のモーメント/飛行機の縦(ピッチ)の釣り合い

ヨーとロールの釣り合い

1-6 昇降舵のはたらき

昇降舵の静的効き/昇降舵の静的重さ「保舵力」

コラム 防氷の話

1-7 補助翼と方向舵のはたらき

補助翼のはたらき/方向舵のはたらき

1-8 飛行機の重心

重心位置の決定要素

章末問題

第2章 安定性

2-1 安定性とは

静安定と動安定/飛行機の安定性

2-2 縦の静安定(1)

縦揺れモーメントと迎え角/滑空時の揚力と縦揺れモーメント

2-3 縦の静安定(2)

主翼との関係/尾翼との関係/縦の静安定に及ぼす推力の影響

2-4 方向静安定

横滑り/方向の安定

コラム 風を見る技術~ドップラー・ライダー

2-5 方向静安定に関連する要素

垂直尾翼/主翼/胴体・ナセル/パワーの影響

飛行機全体の方向静安定

2-6 横揺れの安定について

横揺れの復元/上反角効果

2-7 飛行機の動安定

縦の動安定/横の動安定

コラム 空間識失調

2-8 安定性と構造の関係

飛行機の変形

2-9 縦の静安定に及ぼす昇降舵の効果

昇降舵固定の場合/昇降舵放置の場合

コラム 高度計と実高度の話

章末問題

第3章 空気の性質

3-1 大気の性質

対流圏と成層圏/国際標準大気

3-2 空気の力学

流体の性質

コラム レイノルズ数についての追記

3-3 粘性と摩擦応力

クエット流/速度プロファイル

コラム 流れの可視化

3-4 圧縮性

マッハ数/超音速特有の性質

3-5 流体の運動

流れ場/流管/連続の式

3-6 ベルヌーイの方程式

流体運動におけるエネルギーの保存則

ベルヌーイの方程式の具体的応用/飛行機の対気速度計の実際

3-7 渦と循環

渦/循環/渦糸における誘導速度

3-8 圧力分布

圧力分布とは/二次元の円柱まわりの圧力分布

3-9 クッタ・ジューコフスキーの定理

マグナス効果とクッタ・ジューコフスキーの定理/飛行機の翼と渦

3-10 粘性流体の解析(概説)

ナビエ・ストークスの式

章末問題

第4章 翼

4-1 翼型の基礎知識

翼型各部の名称/翼型の歴史/NACA翼型の読み方

高速化への翼型の工夫

4-2 翼型の空力特性

有限翼と無限翼/揚力/抗力/極曲線・揚抗比/失速

風圧中心/空力中心

4-3 3次元翼の空力特性

翼の平面形/縦横比(アスペクト比)/テーパー比/空力平均翼弦

4-4 誘導抗力

誘導抗力と渦の関係/楕円翼の誘導抗力/3次元翼の抗力

4-5 揚力線理論

シート状の3次元翼/誘導抗力最小の平面形

4-6 3次元翼の失速形態

翼端失速と翼根失速

4-7 高揚力の獲得

高揚力装置と境界層制御/フラップ/境界層制御を用いた方式

第5章 推進装置

5-1 推進装置

推進装置の分類/推力(Thrust)/エンジンの変遷

5-2 プロペラ

プロペラ/飛行状態に合わせたプロペラ

プロペラの飛行特性に及ぼす影響/プロペラの理論

5-3 レシプロエンジン

レシプロエンジン/過給機(ターボ)/安全性、信頼性の要求

代表的なエンジンのレイアウト

5-4 ターボプロップエンジン

ガスタービンエンジンとは

ターボプロップエンジン・ターボシャフトエンジン

5-5 ジェットエンジン

ターボジェットエンジン/ターボファンエンジン

5-6 ジェットエンジンの構造

ガスゼネレータ/空気取り入れ口/排気ノズル

逆推力装置/水噴射装置/アフターバーナー

5-7 ジェットエンジンの推力

ジェットエンジンの推力/エンジンの試験

コラム 転用されるジェットエンジン

5-8 ロケットエンジン

ロケットエンジンとは/液体燃料ロケット/固体燃料ロケット

コラム 降下できない?

5-9 燃料

航空用燃料の種類/航空燃料に求められる条件

第6章 飛行機の性能

6-1 飛行機による違い

飛行機の目的と性能

6-2 水平飛行性能

必要推力/利用推力/失速速度/最小・最大速度

6-3 上昇性能

上昇率/上昇限度

6-4 滑空性能

滑空比・降下率

コラム 揚抗比のコントロール

6-5 旋回性能

荷重倍数・バンク角/旋回半径/旋回時の必要推力/旋回時の失速速度

コラム プロペラ機の旋回

6-6 航続性能

航続率/巡航速度・経済速度/航続距離

6-7 離着陸性能

離陸速度・離陸距離/着陸速度・着陸距離/

最大離陸重量・最大着陸重量

章末問題

第7章 超音速の航空力学

7-1 超音速飛行の実現

プロペラ推進の問題/翼の問題

7-2 音速の定義

音速/マッハ数/速度域の定義/マッハ円錐

7-3 気体の熱力学特性

気体の状態方程式/気体分子の並進運動エネルギー

比熱(定容比熱と定圧比熱)/定圧比熱と定容比熱の関係

空気の圧縮性の定義/エントロピーの導入

7-4 超音速流における挙動

流管内の流体について/音速

コンバージェントノズル、ダイバージェントノズル

7-5 衝撃波

衝撃波/造波抗力と揚力/実際の翼型まわりにできる衝撃波

7-6 超音速機

機体構成の問題/主翼の平面形/騒音 ソニックブーム

衝撃波を使用するエンジン ラムジェット

衝撃波を使用するエンジン パルスジェットエンジン

超音速で利用されるターボジェットエンジン

コラム 民間航空機の超音速飛行の制限

章末問題

第8章 飛行機の構造の要件

8-1 飛行機の構造の設計要件について

飛行機の強度と法令・基準

8-2 飛行中に作用すると考える荷重

飛行機に作用する荷重の分布/荷重倍数の範囲について考える

8-3 突風による荷重

突風荷重倍数

8-4 各部の荷重分布

胴体に作用する様々の荷重

8-5 制限荷重・終局荷重・安全率

制限荷重に加えて考慮する強度/安全余裕、強度率

章末問題

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