2012年2月11日 (土)

コルゲート翼の可能性

もうずいぶん時間がたってしまいましたが、去年の11月の末、NHK日曜午後7時半から放送のの「ダーウィンが来た」で「華麗!トンボの超飛行術3連続宙返り」という番組がありました。
 この中で日本文理大学マイクロ流体研究所のトンボロボが紹介されました。これはトンボの翅の研究から、コルゲート翼(断面が折り曲げられた翼型の翼のこと)が小型の翼では優れているという物でした。

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 確かに、通常の翼系に比べると翼上部後縁部の剥離が小さくスムーズに流れているようです。(通常翼型ではなく前縁に剥離泡のできる平板翼との比較だともっと参考になったのですが・・・)
 さらに、番組では前縁と中央部にできた渦により翼上部の流れが加速されているとも説明していました。ただ、インターネットで調べてみると、複数の渦がキャタピラー状で連なることで安定した流れが得られているという記述や、渦によって上面の流れが翼型様に流れるなど色々な説明があり、何が本当やら・・・?

 とは言え、我々の扱う紙飛行機とまさに同じ領域のお話ですから、これを試さぬわけにも行かないでしょう!

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2005年12月13日 (火)

コブコブ(3)-小さなコブコブタイプ

SC174kob2  TAKEさんやこんどうさんのテストフライトで、小さなギザギザでも効果があるらしいとの報告。

 小さなコブコブでも効果があるのなら、いっそ、鯨のひれとほぼ同じ形にしてしまえ!と、ためしに書いた主翼です。

翼弦長28mm、翼長174mm、主翼面積37.1c㎡(のつもり。コブコブがあるので計算が・・・)。ずいぶん苦労して書いたのですが、ぶんちゃんのと似ている気が・・・。私も、造ってから公開しようかと思っていたんだけど、ぶんちゃんに遅れを取れないので、図面で公開です。

 もう少し、後退角が少ないほうがよかったかなぁ。

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2005年12月11日 (日)

コブコブ(2)-こんなの考えてみました

SC174kobu  コブコブ理論のゴム用の紙飛行機の平面翼形を考えてみました。

 あまり、ギザギザっていう感じじゃないですよね。でも、この形ならできなくもないような気がします。

 一応、つばつけときます^^;。

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コブコブ??

kujira  ほんださんの紙飛行機をきっかけに、ぎざぎざが話題になっているので、私も日経サイエンス2004年10月号を調べてみました。

 それによると、米ウエストチュベスター大学の生物学の教授フィッシュさんが、デューク大の流体力学講師ハウルさん、米海軍兵学校のミクロソビッチさん、マリーさんとの共同研究で写真のような長さ58cmの模型を作り風洞試験をした、と言うものです。結果は、コブなしに比べて揚力が8%大きく、空気抵抗が32%も小さく、40%も大きな迎え角でも失速を避けられたそうです。

 この、性能向上の最大の理由は、コブの両側に回転方向の異なる渦ができることによりコブが渦の発生装置になるため、「渦によって流体の運動量が増し、普通なら分散してしまう流れがひれの上面に付着するようになる。だから迎え角が大きくなっても失速しにくい」というもです。

 ぶんちゃんもブログに書いていますが、紙飛行機に生かせるかどうかはその大きさだと思います。写真から推定される翼弦長は162mm。こぶ(ギザギザ)の山の高さは5mmから10mm。山の間隔は約48mmです。もしこの大きさが渦ができる最低の大きさならば、バルサなら問題なし。48mm×5mmとしても、ハンド用の展開翼長400mmの機体ならこぶの数が片翼につき4個ですが、どうやって形よくまとめればよいやら・・・。でも、こぶの大きさが30mm×3mmなら可能性があるかもね。

 ゴムなら主翼左右合わせて2個か3個でしょうか。あまりギザギザでもコブコブでもなくなってしまうけど、ちょっと考えてみようかなぁ。

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2005年12月 3日 (土)

どのようにして重心位置を決定していたのか

 今日も、文字だらけの記事でごめんなさい。

 重心位置は、主翼と尾翼のバランスからその最適位置が決まるはずです。

 重心位置の重要性については、Musashinoの もりあいさんが、かなり研究しています。詳しくは、そちらを見ていただくのがよいと思います。

http://homepage2.nifty.com/musashinoPPC/teq0002.html

 自分がどのようにして重心位置を決定していたのかを、紹介しようと思います。

 重心位置を調整すると言っても、実際には、ある程度、設計段階で決まめておく必要があります。というのも、重心位置の調整方法は、先端のスポンジの下にバラスとの板おもりを少量付け足すぐらいしかできないからです。出来上がり時に、やや後ろよりの重心位置にしておいて、おもりを付け足して適正位置にしてやるわけです。したがって、その変化量はせいぜい2mmぐらいになります。あまり多くのバラストを入れると胴体の幅が膨らんで抵抗が増えることが考えられるからです。

 私の場合、設計時の計算は、ほとんどppsimでやっています。

http://www.aa.isas.ne.jp/v-tails/

 しかし、ppsimのシュミレーション結果をあまり信じることは禁物です。私の印象としては、実際の滑空とはかなりの開きを感じるからです。たとえば、重心位置を前に寄せていくと次第に返りにくくなり、インメルマンターンのような上昇の仕方か、螺旋上昇にしなくてはならなくなります。このとき、高度をとろうとすると通常滑空の沈下率がかなり大きくなってきます。しかし、ppsimのシュミレーション結果ではそのような現象は見られません。むしろ、前に重心を寄せるほど、滑空はよくなります。今の、私の機体だと、重心位置が主翼前縁から22.3mmが最良、などというとんでもない結果になります。

 そこで、ppsimで得られる水平尾翼容積率、垂直尾翼容積率、動安定余裕、両立余裕の4つの項目のデータを参考にしています。重心位置はこのうち動安定余裕と両立余裕から決めています。たとえば、今回は動安定余裕20、両立余裕10程度になる重心位置と主翼と尾翼のバランスに決める、と言ったふうです。

 あとは、その重心位置の前後0.5mm程度をおもりの増減で変化させて、実際に飛ばしてみて決定することになります。

 しかし、もっと広い範囲の重心位置について、もう一度検証しなおす必要がありそうです。どのくらいの範囲を試せるようにするかが問題です。それには、他の方が設計した優秀な機体を参考にするしかないかなぁ、と思っています。

 ちなみに、今の機体は、主翼の翼弦長30mm、水平尾翼容積率が1.46、動安定余裕20.65、両立余裕9.72で、重心位置は主翼前縁から24.5mmです。重心位置はなるべく前よりにと言う意識も働いてこのようになっています。

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2005年12月 2日 (金)

悩み-重心位置

 ここ数日、重心位置をどうするかで悩んでいます。

 万博カップで強風に弱い問題が発覚しました。ただ単に乱気流に弱いと言うよりも沈下率が悪い気がしたのです。

 となると、重心位置の再検討が必要だと考えられます。

 当日は、「強風時は前重心」と言う固定観念から、重心を後ろに下げることは考えませんでした。しかし、あとで思い返してみると、滑空の状態から考えて、重心を後ろに下げるべきだったと後悔しています。成績はともかく、ひとつの試行の結果が出ていたはずですから。万博公園で20~30秒で端まで達するような風の中で、普通の広場で飛ばすなどできませんものね。

 まだまだ、未熟者です。

 そういうわけで、しばらく重心位置の問題について考えてみたいと思っています。

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