翼幅荷重

翼幅荷重とは

翼幅荷重（よくふくかじゅう）は、固定翼航空機や鳥などの飛翔体において、主翼の幅1単位あたりに加わる荷重、つまり重量を指します。同じ重量を持つ二つの飛翔体を比較すると、翼幅荷重が小さい方は主翼の幅が広いことになります。この指標は、飛翔体がどれだけ効率よく飛行できるかを示す要素として用いられることが多いです。

抗力のうちの一つである誘導抗力は、翼幅荷重の二乗に比例して増加するため、翼幅荷重は飛行性能の評価にも影響します。ただし、翼幅荷重は重量と翼幅からのみ計算されるため、翼面積やアスペクト比（翼の縦横比）には反映されず、これらを変化させても同じ値のままになります。経験則として、設計段階での翼面積の決定後に、翼幅をどうするかを選択することで翼幅荷重を下げる方針が取られることがあります。これにより、同一設計内での比較が可能です。

誘導抗力との関係

飛翔体が定常水平飛行にある時、翼には誘導抗力が生じます。誘導抗力は以下のように定義されます。ここで、揚力は局所流に対して傾いているとみなされ、流入角や誘導角も考慮されます。

誘導抗力の計算には、次の変数が関与します：

• - L: 邊局流に対する揚力
• - CL: 揚力係数
• - W: 重量
• - Di: 誘導抗力
• - CD,i: 誘導抗力係数
• - φ: 流入角、誘導角
• - ρ: 流体の密度
• - V: 飛行速度
• - b: 翼幅
• - S: 翼面積

誘導抗力は、揚力の水平成分によって定義され、飛行速度や流体密度の影響を受けます。誘導抗力は、翼幅荷重とその二乗に依存しているため、適切な翼設計が飛行性能に直接的な影響を及ぼします。

実機の例

亜音速機

亜音速飛行では、誘導抗力の割合が大きくなり、航空機の設計には翅幅荷重を小さくし、アスペクト比を大きく保つことが求められます。これにより抗力を低減し、経済性を高めることができます。例えば、第二次世界大戦中の大型爆撃機や輸送機は、この原則に基づいて設計されています。

超音速機

超音速航空機の場合、飛行速度が音速を超えると誘導抗力の厳しさが減少します。したがって、設計段階では翼幅荷重を小さくすることよりも、他の抗力形式、特に造波抗力の管理が重視されるようになります。このため、戦闘機や超音速輸送機では、翼幅が小さくアスペクト比の低い設計が一般的です。

このように、翼幅荷重は航空機の設計や性能評価において重要な役割を果たし、飛行体の特性を理解し、効果的な環境での飛行を可能にするために必要不可欠な知識です。

もう一度検索