速度を出しすぎると

迎角を大きくすると、しばらくの間は揚力が大きくなる。けれど、その後に何かが変わる。臨界迎角、このモデルのおもちゃでは約 15° になると、翼の上をなめらかに流れていた気流が表面からはがれ、渦を巻いて乱れ始める。揚力は下がり、抗力は上がる。これを失速という。

まず、次の2つをしっかり覚えておこう。

• 失速は、エンジンが止まることとは無関係。エンジンを最大出力にしていても飛行機は失速するし、グライダーにはそもそもエンジンがない。
• 失速の原因は速さではなく迎角。αが臨界迎角を超えると翼は失速し、それはどんな速さでも起こりうる。

失速の速さ。 水平飛行では揚力と重さが等しい。最大の揚力係数 C_Lmax のとき、翼が重さを支えられる速さが最も低くなる：

V_s = √( 2W / (ρ S C_Lmax) )

おもちゃの飛行機では、W = 9,810 N、ρ = 1.225、S = 16 m²、C_Lmax = 1.6。すると V_s = √(19,620 / 31.36) ≈ 25 m/s となり、これは約 90 km/h または 49 knots。この値は、レッスン2の表の最後の行と一致する。

失速の速さを変えるものは何だろう？

• 重さ。 平方根の中に入っている。重さが20パーセント増えると（1,200 kg）、V_s × √1.2 ≈ 27.4 m/s になる。
• 密度。 高い場所では空気が薄くなる。標準大気で 3,000 m の高さ（ρ ≈ 0.91）では、失速は約 29 m/s の真対気速度で起こる。
• フラップ。 C_Lmax を大きくする。C_Lmax = 2.0 なら、V_s ≈ 22.4 m/s。
• 荷重倍数。 旋回中やプルアップ中は、翼が重さより大きな力を支えなければならないため、失速の速さは √n 倍になる。n = 2 では、おもちゃの飛行機は約 35 m/s で失速する。これがバンク角度とどう関係するかは、ワールド2を見てみよう。

なぜ流れは分離するの？ 翼の上面に沿って流れる空気は、最初は速くなって圧力が下がり、その後、後縁に向かって減速しながら圧力を回復しなければなりません。翼の表面のすぐ近くにある空気（境界層）は、遅くて疲れています。急な迎角では、圧力の回復があまりにも急になるため、この遅い層はその圧力に逆らって進めず、止まって逆流し、表面からはがれます。その地点より下流はすべて乱流の後流になり、揚力は急激に失われます。Flow Labでは、ポテンシャル流が決して分離しない理由と、実際の翼で分離が起こる理由を学べます。

どんな感じがするの？ 失速する前には、流れがくずれ始めて翼が震えたり、振動したりすることがあります。失速すると、機体が片方の翼や機首を下げることがよくあります。回復のための物理レベルの原理は、原因から導けます。問題は大きすぎる迎角なので、解決方法は迎角を小さくすることです（引く力をゆるめ、気流に対して機首を下げます）。特定の航空機を失速からどのように回復させるかは、訓練中に、その機種の教官から教わります。