4つの力が釣り合っている

紙飛行機から旅客機まで、すべての航空機は同じ4つの力によって押したり引いたりされています。力はニュートン（N）で測り、それぞれを矢印で表します。

• 重さ（W）は航空機を下向きに、地球の中心へ引っ張ります。質量と重力の積です：W = m × g。g = 9.81 m/s² です。質量1,000 kgの軽飛行機の重さは9,810 Nです。
• 揚力（L）は、空気が翼に及ぼす、空気の流れに対して直角な力です。水平飛行では、上向きになります。
• 推力（T）は、プロペラやジェットエンジンが前へ押す力です。
• 抗力（D）は、空気が動きを妨げる力です。空気の流れに沿って、後ろ向きに働きます。

揚力と抗力はどちらも、空気が航空機を押すことで生まれます。重さは地球が引く力です。推力はエンジンから生まれます。エンジンが飛行機を上向きに支えているのではありません。それは翼の役目です。

つり合いは安定した飛行を意味します。 ニュートンの第1法則によると、物体にかかる力の合計が零のとき、物体は一定の速度で動き続けます。つまり、航空機が水平に一定の速さで飛んでいるときは、次のようになります。

• L = W（上向きの力と下向きの力が等しい）、そして
• T = D（前向きの力と後ろ向きの力が等しい）。

「余った」力がないので、何も変化しません。力が等しくないときは、ニュートンの第2法則がはたらきます。合力 = 質量 × 加速度です。たとえば、おもちゃの1,000 kgの飛行機で、推力が抗力より200 N大きいとします。前向きの合力は200 Nなので、a = 200 / 1,000 = 0.2 m/s²です。飛行機は、最初はゆっくりと速くなります。そして、速くなるにつれて抗力が増え、推力に追いつくと、より高い速さで力が再びつり合います。

上下方向でも同じ考え方が使えます。揚力が重力より大きいと、航空機は上向きに押され、飛行経路は上向きに曲がります。揚力が小さいと、飛行経路は下向きに曲がります。

数値はどれくらい？ 揚力と抗力の比である L/D は、翼がどれだけ効率よく重さを支えるかを示します。定常水平飛行では L = W、T = D なので、T = W / (L/D) です。このコースに登場する軽飛行機の模型の最良の L/D は約 12.5 です（なぜそうなるかはレッスン3でわかります）。すると：

T = D = 9,810 N / 12.5 ≈ 785 N で、重さの約 8 percent にすぎません。飛行機は翼で重さを支えるので、重いものを運ぶのにとても効率的です。ホバリング中のヘリコプターにはその助けがありません。ローターは機体全体の重さに等しい推力を生み出さなければなりません（ワールド5）。

上昇と降下。 定常上昇では、飛行経路が角度 γ だけ傾きます。エンジンは機体の重さの一部に逆らって上り方向へ引っ張る必要もあります：T = D + W sin γ。5°の上昇では、W sin 5° ≈ 9,810 × 0.087 ≈ 855 Nの推力が余分に必要です。エンジンを切って滑空すると、同じ重さの成分が代わりに機体を前へ引っ張ります。これをワールド6で使います。

このコースは教育を目的としています。航空機の飛行の物理を説明し、飛行機の動きを理解できるようにします。これは飛行訓練ではなく、どの航空機についても操作手順を示すものではありません。実際のパイロットは、資格を持つ教官や、操縦する航空機のマニュアルから学びます。数値には単純化した模型飛行機を使っているため、実際の機種と完全には一致しません。