迎え角

流体力学において、迎え角（AOA、α、または）は、物体上の基準線（多くの場合、翼の弦線）と、物体とその物体が移動する流体との相対運動を表すベクトルとの間の角度です。 ^[1]迎え角は、物体の基準線と向かってくる流れとの間の角度です。この記事では、最も一般的な用途である、空気中を移動する翼または翼の迎え角に焦点を当てています。 ${\displaystyle \alpha}$

航空力学では、迎え角は固定翼航空機の翼の弦線と航空機と大気の相対運動を表すベクトルとの間の角度を指定します。翼はねじれを持つ場合があるため、翼全体の弦線を定義できない場合があり、その場合は別の基準線が定義されます。多くの場合、翼の付け根の弦線が基準線として選択されます。別の選択肢としては、胴体の水平線を基準線（および縦軸）として使用することがあります。^[2]一部の著者^{[3] [4]}は任意の弦線を使用せず、定義により迎え角がゼロになると揚力係数がゼロになるゼロ揚力軸を使用します。

イギリスの著者の中には、迎え角の代わりに入射角という用語を使用している 人もいます。 ^[5]しかし、これは、翼弦と飛行機内の固定基準点との間の角度を意味するリガーの入射角という用語と混同される可能性があります。 ^[6]

固定翼航空機の揚力係数は迎え角によって変化する。迎え角が増加すると揚力係数は最大揚力係数まで増加し、その後は揚力係数は減少する。^[7]

固定翼航空機の迎え角が増加すると、翼の上面からの気流の剥離がより顕著になり、揚力係数の増加率が低下します。図は、キャンバー付き直線翼の一般的な曲線を示しています。キャンバー付きの翼型は、小さな負の迎え角でいくらかの揚力を生成するように湾曲しています。対称翼は、迎え角 0 度で揚力がゼロになります。揚力曲線は、翼型断面や翼平面形などの翼の形状によっても影響を受けます。後退翼は、臨界角が高く、曲線が低く平坦です。

臨界迎え角とは、最大の揚力係数を生み出す迎え角です。これは「失速迎え角」とも呼ばれます。臨界迎え角以下では、迎え角が減少するにつれて揚力係数も減少します。逆に、臨界迎え角以上では、迎え角が増加するにつれて、空気は翼の上面をスムーズに流れなくなり、上面から分離し始めます。ほとんどの翼型では、迎え角が増加するにつれて、流れの上面分離点は後縁から前縁に向かって移動します。臨界迎え角では、上面の流れがより分離し、翼または翼は最大の揚力係数を生み出します。迎え角がさらに増加すると、上面の流れはより完全に分離し、揚力係数はさらに減少します。^[7]

この臨界迎え角を超えると、航空機は失速状態にあると言われます。固定翼航空機は、定義上、特定の対気速度以下ではなく、臨界迎え角以上で失速します。航空機が失速する対気速度は、航空機の重量、荷重係数、航空機の重心、およびその他の要因によって異なります。ただし、着氷状態が優勢でない限り、航空機は通常、同じ臨界迎え角で失速します。臨界迎え角または失速迎え角は、多くの翼型で通常約 15° - 18° です。

一部の航空機には、最大迎え角に達するとパイロットの入力に関係なく、航空機がそれ以上迎え角を増やさないように自動的に防止する内蔵フライトコンピュータが装備されています。これは「迎え角リミッター」または「アルファリミッター」と呼ばれます。フライバイワイヤ技術を備えた現代の旅客機は、飛行制御面を制御するコンピュータシステムのソフトウェアによって、臨界迎え角を回避します。^[8]

海軍航空母艦の運用やSTOLバックカントリー飛行などの短い滑走路からの離着陸操作 ( STOL ) では、航空機に迎え角計または揚力予備量計が装備されている場合があります。これらの計器は、迎え角 (AOA) または潜在的翼揚力 (POWL、または揚力予備量) を直接測定し、パイロットが失速点に近づくように高い精度で飛行できるようにします。STOL 運用では、航空機が着陸時に臨界迎え角に近い位置で、また離陸時に最適な上昇角で動作できる必要があります。対気速度情報は失速挙動に間接的にしか関連していないため、パイロットはこれらの操作中に最高のパフォーマンスを得るために迎え角計を使用します。

一部の軍用機は非常に高い迎え角で制御された飛行を達成することができますが、大きな誘導抗力を犠牲にしています。これにより、航空機は優れた機敏性を獲得します。有名な例はプガチェフのコブラです。航空機は操縦中ずっと高い迎え角を経験しますが、操縦が終了するまで航空機は空気力学的方向制御も水平飛行の維持もできません。コブラは、操縦のほとんどの間、航空機の翼が臨界迎え角をはるかに超えているため、 スーパーマニューバリング^{[9] [10]の例です。}

「高揚力装置」と呼ばれる追加の空力面（前縁翼根部延長部を含む）により、戦闘機は、これらの装置のない航空機の約 20° と比較して、最大 45° を超える、はるかに高い飛行可能な「真の」アルファを実現できます。これは、上層大気の空気密度が低いため、わずかな操縦でも大きな迎え角が必要になる高高度や、水平飛行 AoA と失速 AoA のマージンが減少する低高度での低速時に役立ちます。航空機の高い AoA 能力は、パイロットに、航空機の失速 (臨界 AoA を超えた場合に発生) をより困難にするバッファーを提供します。ただし、軍用機は、通常、戦闘中にこのような高いアルファを得ることはありません。これは、誘導抗力、および極端な場合には、正面面積と寄生抗力の増加により、航空機の速度が非常に急速に低下するためです。このような操縦は、航空機の速度を低下させるだけでなく、高速で大きな構造的ストレスを引き起こします。現代の飛行制御システムは、戦闘機の迎え角を最大空力限界よりはるかに低く制限する傾向がある。^[要出典]

セーリングでは、航空機と同じ物理的原理が関係しており、帆は翼型です。^[11]帆の迎え角は、帆の弦線と相対的な風の方向との間の角度です。

• エアデータブーム、迎え角を測定
• 前払比率
• 航空機の主軸
• 横滑り角度
• ベルヌーイの原理
• 抗力方程式
• キュスナー効果
• 揚力（力）

• Lawford, JA および Nippress, KR; 航空データ システムおよび流れ方向センサーの校正 (NATO) 航空宇宙研究開発諮問グループ、AGARDograph No. 300 Vol. 1 (AGARD AG-300 Vol. 1); 「航空データ システムおよび流れ方向センサーの校正」; 航空機および兵器実験施設、ボスコム ダウン、ソールズベリー、ウィルトシャー SP4 OJF、イギリス
• USAFおよびNATOレポートRTO-TR-015 AC/323/(HFM-015)/TP-1（2001）。