航空力学および流体機械における失速（ストール）のメカニズム

失速（しっそく、英語: Stall）とは、航空機の翼などの迎角を過度に大きくした際に、翼の表面を流れていた気流が剥離し、揚力が急激に失われる現象である。英語ではストールとも呼ばれる。

発生のメカニズム

一般的な翼は、迎角が小さい範囲では上面の気流がコアンダ効果によって表面に沿って流れ、圧力差によって揚力を生み出す。しかし迎角を大きくしていくと、境界層剥離と呼ばれる現象が発生し、気流が翼の上面に沿って流れなくなる。この状態が失速であり、そのときの迎角を失速迎角と呼ぶ。

揚力係数は失速迎角付近でピークを迎えた後に急減し、同時に抗力係数が急増するため、揚抗比が著しく低下する。

失速の過程

翼の特性やレイノルズ数により異なるが、一般的な失速への移行過程は以下の通りである。

• 迎角の増加に伴い、流速や迎角が大きい一部の領域で小規模な境界層剥離が発生する。
• 剥離と再付着が交互に起こるバフェットと呼ばれる現象が生じ、翼が振動してパイロットに警告を与える。
• 迎角がさらに大きくなると剥離領域が拡大し、完全に失速状態に至る。

特殊な失速形態

ディープストール

特に垂直尾翼の先端付近に水平尾翼が配置された「T字尾翼機」などで発生しやすい危険な失速現象である。主翼の失速によって生じた乱流が水平尾翼を包み込み、昇降舵の効きを失わせるため、通常の機首下げモーメントによる回復が極めて困難になる。1963年のBAC 1-11のプロトタイプ墜落事故をはじめとして、いくつかの航空機事故の要因として知られている。

旋回失速

ターボ機械を低流量域で運転した際に、翼の失速領域が動翼よりも遅い速度で回転方向に伝播する不安定現象である。ジェットエンジンの圧縮機で発生する場合にはサージングとも呼ばれ、激しい圧力脈動や疲労破壊を引き起こす原因となる。