Name: 【英語で雑学】航空機の設計手法：『エリアルール』ってなに？
Uploaded: 2022-03-24T21:01:10.000Z
Duration: 4 min 1 s

There is a really simple rule that influences the design of every jet plane you've ever flown on in profound ways, and once you know about it, you'll start seeing its effect everywhere.

あなたがこれまでに乗ったことのあるすべてのジェット機の設計に、深い影響を与える実にシンプルなルールがあります。このことを知れば、その効果をあらゆるところで実感できるはずです。

程度の副詞

It tells us why engines are placed slightly in front of wings, and why the fuselage of supersonic planes narrows along the wings,

エンジンが翼の少し前にあるのも、超音速機の胴体が翼に沿って狭くなっているのも、そのためです。

様態の副詞

and why redesigning the hump of the 747, to be longer, not only allowed it to carry more passengers but also increased its cruise speed and decreased drag.

また、747のハンプを長く設計し直すことで、より多くの乗客を運べるようになっただけでなく、巡航速度が向上し、空気抵抗が減少した理由も紹介されています。

This simple rule is called the area rule, and it tells us the ideal distribution of cross sectional area along the length of a transonic or supersonic plane will look something like this.

この単純な法則は「エリアルール」と呼ばれ、遷音速あるいは超音速機の長さ方向の断面積の理想的な分布は次のようになることを告げています。

That includes the wings, engines, everything.

主翼、エンジン、全て含まれます。

Because a gradual change in cross-section results in a reduction in wave drag, which is the drag that arises from shockwaves forming over the plane as it approaches the speed of sound.

なぜなら、断面が徐々に変化することで、音速に近づくと平面上に形成される衝撃波から発生する抗力である波動抗力が減少するからです。

In reality, planes never achieved this ideal distribution.

現実には、飛行機がこの理想的な配分を実現することはありませんでした。

The Concorde's distribution looked similar to this, and could have been closer to the ideal had they tapered the fuselage over the wing—but more on that later.

コンコルドもこれと同じような分布で、胴体を主翼よりも細くすることで理想に近づけることができたのですが、これについては後ほど話します。

The rule was discovered as planes started to edge ever closer to the speed of sound,

このルールは、飛行機が音速に近づき始めた頃に発見されました。

and designers started to notice that adjusting the position and shape of features on the plane had significant effects on performance.

設計者は平面上の特徴の位置や形状を調整することが、性能に大きな影響を与えることに気づき始めたのです。

Take this patent from the Junkers Company company, in 1944, showing obvious attempts to experiment with the distribution of cross-sectional area along the length of the plane.

1944年にユンカース社が取得したこの特許には、飛行機の長さに沿った断面積の分布を実験する明白な試みが示されています。

With the cross-sectional areas highlighted here.

断面が強調されている状態です。

This ultimately lead to the bizarre-looking Ju 287.

それが結果的に、異様な姿の「Ju 287」につながったのです。

The effect was discovered again by Richard Whitcomb when testing models in a wind tunnel in the 1950s.

この効果は、1950年代にリチャード・ホイットコムが風洞で模型をテストした際に再び発見されました。

His discovery was used to redesign the F-102 Delta Dagger, which was originally designed with a straight fuselage.

この発見をもとに、当初は直線的な機体だったF-102デルタダガーの設計が見直されました。

The redesign tapered the fuselage over the wings and allowed the distribution of cross-sectional area to more closely resemble the ideal.

この設計変更により、胴体が主翼より先細りになり、断面積の分布がより理想に近いものになりました。

This small change, along with slightly more powerful engines, brought its max speed from 0.98 Mach to 1.22.

この小さな変化と、わずかにパワーアップしたエンジンで、最高速度は0.98マッハから1.22マッハになりました。

Sometimes it's not possible or does not make economic sense, as was the case for the Concorde, to narrow the fuselage over the wing.

コンコルドのように、主翼の上に胴体を絞り込むことが不可能であったり、経済的に合理的でない場合もあります。

Instead, it makes more sense to make the fuselage before the wing larger to make the change in cross-section less dramatic.

それよりも、翼の前の胴体を大きくして断面の変化を少なくする方が理にかなっています。

The 747 800 featured a longer hump for exactly this reason, which allowed its cruise speed, passenger capacity and fuel economy to rise.

747 800はまさにそのために長いハンプを採用し、巡航速度、乗客定員、燃費を向上させたのです。

This rule even affects the placement of engines.

このルールは、エンジンの配置にまで影響します。

Most large planes mount the engines slightly forward of the wing and not directly under, as that would compound the wings' addition to the cross-sectional area.

大型機では、エンジンを翼の真下ではなく、やや前方に搭載するのが一般的で、それは翼の断面積が増えるからです。

And in narrow-body planes, the engines are often mounted above and behind the wing for the same reason.

また、ナローボディの飛行機では、同じ理由でエンジンが翼の上や後ろに搭載されることが多いです。

There are countless other examples of this rule that you can find in the real world and I challenge you to name some of them in the comment section below.

このルールの例は、現実の世界にも無数にあります。そして、その中のいくつかを下のコメント欄で挙げてもらうことに挑戦します。

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なので、この動画がとても短くても、お許しください！

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