さて、主翼の問題は翼面上衝撃波による超音速失速の話以降、
ほとんどホッタラカシになっておりました。
理由は簡単で、超音速飛行に入ったら、全く話が変わってしまうからです。
とにかく、いろいろ苦労して防いだ翼面上衝撃波ですが、
あれは、あくまで機体が超音速以下で飛行してる間だけ有効、という話でして、
機体が音速を超えてしまったら、また別よ、という話となります。
なんで？といえば、そもそも、まともに揚力が発生しなくなるからです。
最初にその点を確認しておきましょう。
さて、前回、超音速流の中では気流は圧縮性の流れ（圧縮性流体）となる、
という話をしました。
…したんですよ。
これが主翼の揚力発生において、大きな問題となります。
衝撃波によって空間中に高圧空気のカタマリが出現するのが超音速気流の特徴です。
この高圧空気はタイヤの中の空気のように普通とは異なる物理特性を持ちますから、
従来の気流とは別の物理的なルールで扱う必要があります。
その高圧部分を生み出すメカニズムと合わせて、圧縮性の流れを考える必要があるわけです。
その結果、私達が普通に生活している“非”圧縮性の流れとは、いろいろと異なる世界となってゆきます。
さて、音速以下では“非”圧縮性の流れだった気流が、
超音速になると“非”が取れて、ただの圧縮性の流れ、となってしまう。
するとどうなるか。その結論は極めてシンプルです。
すなわち、従来の主翼の構造では、揚力を得られなくなります。
理由も極めて単純。
非圧縮性の流れの中で、航空機の主翼から揚力を生み出していた原理、
ベルヌーイの定理が成立しなくなるのです。
主翼の上面と下面の圧力差で浮くのが飛行機であり、その圧力差を生むのが
ベルヌーイの定理なのですが、実はこれが成立するには条件がありました。
その大前提が“気流が非圧縮性である”という事です。
が、先に書いたように、超音速流は“非”の字が取れて、圧縮性の流れになってしまいますから、
この前提条件が成立しない事になり、この圧力差も生じなくなります。
よって、もはや航空機の翼は、従来のように揚力を生めなくなってしまうのです。
簡単に言ってしまえば、圧縮によって生じる衝撃波によって
あらゆる場所、主翼上面にも高圧部分が生じる流れの中では、
従来の主翼ではまともな揚力は生まれない、という事です。
なんだかわかったような、わからないような話ですが（笑）、別の見方をすると、
航空機の主翼の上にベルヌーイの定理を成立させているのは、主翼の周り循環気流です。
具体的には主翼下面から翼の外側を回って上面に向かう円形の循環流で、
この流れは主翼周辺に発生する渦で維持されています。
が、超音速気流の中では、この渦までもが吹き飛ばされてしまい、
（気流の上流に圧縮情報を波の形で伝えられなくなる）
この結果、従来の揚力を発生させるシステムが成立しなくなってしまいます。
とりあえず、従来の凸型の翼断面では飛べなくなるのです。
ただし、揚力を得る方法がない、というわけではありません。
超音速流の中で揚力を得るのは衝撃波背面の高圧部を利用するのが基本ですが、
十分に薄い翼なら、若干の迎え角をつける事で、衝撃波による揚力を得ることができます。
先端がそれほど大きく湾曲してない層流翼などでなら、ある程度、可能なはずです。
が、なにせ触れただけでもすぐ衝撃波（笑）、という世界なので、
できるなら超音速専用の翼型は、とにかく余計なものがない、薄い板が理想となります。
もはや翼断面もへったくれもあったもんじゃない世界に入ってゆくわけで（笑）。
とりあえず超音速流の中での、揚力発生原理は以下の通り。
超音速流の中に、少し迎え角を持って赤い線で書かれた薄い板（主翼）を置き、横から見てるとします。
すると板の下面前方に超音速流があたって屈折し、その結果、
前回説明したような波の圧縮が起こり、衝撃波が発生します。
こうなるとその背後の翼面下に高圧部が発生しますから、これが翼を持ち上げる力になります。
実際には先端だけではなく、下面各所で超音速気流は翼面にぶつかって衝撃波を生じますが、
複数の衝撃波が重なると、それを通過した気流は音速以下まで減速されますから、
どこら辺りまで衝撃波が発生するのかは、速度、迎角などによるはずです。
ここら辺りは、まともなデータを見たことがないので、推測ですが。
ちなみに、超音速流はぶつかって曲がるだけではなく、そこにあるものに沿って流れる、
という性質があるので、衝突の起こらない上面でも気流は板に沿って流れます。
この衝突無しで気流が曲がった場所では、衝撃波の反対の性質を持つ、
膨張波という、背面に圧力低下を伴う波が発生します。
が、これの説明は結構面倒なので、今回は、そういうものがある、とだけ覚えてください…。
とれあえず、この膨張波の後ろに生じる低圧部によって、主翼上面の圧力は下がります。
この結果、主翼上下の圧力差が大きくなり、主翼に生じる揚力は強くなるわけです。
ちなみに、だったら別に主翼でなくても、下面に衝撃波を生じれば何でもいいんじゃないの？
という疑問が出てきた方もいるでしょうが、その通りでして、それがリフティング ボディ、
あるいはウェーヴ ライダーと呼ばれる超音速機、となります。
が、この方法は衝撃波の発生を伴う以上、造波抵抗も大きく、
揚力の稼ぎ方としては、あまり効率のいい方法ではありません。
なので、通常の超音速機では、可能な限り主翼を音速以下の気流の中に置いて、
従来の原理で揚力を稼ぐ、という工夫がなされるわけです。
それはどうやって？といのは、次のページから見て行きましょう。
こういった凸型の翼型が揚力を生み出すのは、あくまでベルヌーイの定理が成立する世界だけであり、
とにかくすぐに衝撃波（＆膨張波）が発生してしまう超音速の世界では使えないのでした。
これだけ前方に丸みがあると、超音速気流中では、主翼上面にも気流がぶつかって衝撃波が出てしまい、
その結果、上面でも圧力上昇が発生して翼を押し下げることになって、まともに揚力を得ることは出来なくなります。
なので超音速の気流内では、上で見たように薄い板状の主翼を使い、衝撃波の背部高圧で揚力を稼ぐ事になるのです。
で、そういった目的に特化したのが、ダイヤモンド翼や、レンズ翼といった翼型なのですが、
天下一スカポンタン戦闘機 Ｆ-104などの一部の例外を別にすれば、この手の主翼の採用は少数派となってます。
なぜならば、どう考えても主翼を音速以下の気流中に置いて、音速以下でも以上でも安定して
揚力を稼いだ方が効率がいいからです。
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