揚力係数（C_L）：定義、挙動、用途

式と変数

定義により、揚力 L は次式で表される。
L = CL ・ q ・ S
ここで q は動圧、S は平面形（基準）面積である。密度 ρ、速度 V の流れにおける動圧 q は、1/2・ρ・V² に等しい。これを変形すると、CL = L / (q・S) となる。この式は、CL が実質的に揚力圧と動圧の比であることを示している。重要な関連概念には、揚力、動圧、および翼型の幾何形状がある。

典型的な挙動と依存性

CL は、迎角、形状、レイノルズ数に強く依存する。亜臨界条件にある多くの一般的な翼型では、失速に達するまで揚力は迎角にほぼ比例して増加する。この比例関係は揚力曲線勾配と呼ばれる。圧縮性、翼の三次元効果（アスペクト比や翼端渦など）、表面粗さも係数を変化させる。設計者は、風洞試験、数値計算法、経験曲線を用いて、所定の形態および飛行条件における CL を予測する。技術的な詳細については、流れおよび流体力学に関する資料を参照。

用途と例

• 翼の平面形面積と平均 CL 値を用いて、航空機の翼全体が生む揚力を見積もる。
• 異なる翼型断面を比較する。同じ CL をより小さい抗力で達成できる場合、より効率的な形状である可能性がある。
• 操縦・安定性解析に用いる。操縦面の偏向に伴う CL の変化が、力とモーメントを決定する。

実務では、操縦者や技術者は、CL と迎角、レイノルズ数、マッハ数との関係を示すハンドブックの図表を参照する。計算ツールと風洞測定は、性能計算および航空機認証に使用されるデータを提供する。一般的な入門資料は、教育向けおよび工学向けの資料で見つけられる。

歴史と重要な区別

この概念は、空気力学者が模型試験で得た力の測定値を、縮尺に依存しない形で表す方法を求めるなかで生まれた。CL は、表面上で変化する圧力係数や、揚力線理論で用いられる単位翼幅当たりの揚力係数とは区別する必要がある。CL を引用または使用する際は、分野によって別の慣行が採用される場合があるため、基準面積および基準翼弦長の定義を必ず明記する。より深く学ぶには、技術文献を参照。

注：本記事では、広く用いられている標準的な工学上の揚力係数の定義を扱い、一部の研究分野で使われる特殊な変種は省略している。