永遠の飛行機少年

重心の測定

ずいぶん、ひさしぶりの投稿になるな〜。
ラジコン技術(2008.3 No.666 p108)に重心位置の測定の仕方があったので、自作実験中の機体(B8W5)で調べてみた。

そのためにまず、機体の重量を測定しなければならない。手元には200gまで計測できる電子秤しかない。そのまま機体を乗っけると、-E-の表示。200gはかるくオーバーしている。(^^;


右脚　197.4[g]
左脚　196.7[g]
脚合計　394.1[g]
だいたい左右均等に質量が分布している。
尾そり 12.4[g]
全備重量　406.5[g]

かなり重いですね。あとからこてこて付け足しましたからね。

機体の基準点（Reference Datum)を機首先端にとると（べつにどこにとってもいいのだが、著者に敬意を表して機首にとってみた）、そこからの距離のことをステーション/ナンバー(STA)と呼ぶ。

B8W5 の場合、
左右脚　290[mm]
尾そり　820[mm]
この値からモーメント [g・mm]を求めてまとめると、

場所　　重さ[g]　　STA[mm]　　モーメント[g・mm]
脚　　　394.1　　　290　　　　　114289
尾そり　12.4　　　　820　　　　　10168
合計　　406.5　　　　-　　　　　124457

となる。
重心のSTA=124457/406.5=306.2[mm]
主翼はほぼ矩形（翼弦=150mm)と仮定して、
主翼前縁STA=215[mm]だから、重心％MAC=(306.2-215)/150=0.608

60％MACという、とんでもない後ろ重心(^^;
でもちゃんと飛んでますよ。先述のラジ技によると、入門機など安定させたい場合は 20％MAC 程度、運動性能を稼ぎたい場合でも、35％MACにしろとある。これは、主翼の揚力中心の位置に重心が近ければ近いほど、飛行機は安定するという考え方。
実機の世界では常識らしいが、RC界でも実機と同じ考え方をするみたいですね。

実は、重心の位置は、水平尾翼容積とのバランスで決まるのであって、揚力中心だけでは決まらないということ。
紙飛行機で養ったものが、やっぱり役立つ。水平尾翼にも揚力を分担してもらわないとね。

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愚息の完全自作機 A-2

A-1が不発に終わった後、ホームセンターで4mm x 8mmの桧棒を購入。しばらく仕事がいそがしく、ほったらかしてあったら、いつのまにやら愚息が完全自作機A-2をこしらえていた。

（写真をクリックすると、大い画像が表示されます）
正確には、単三電池の電池ボックスだけは、おやじ作。ちょっと電圧をあげてやろうと、エネループ単三を3個直列にした。もともと6Vで回るモーターなので、まだ4.5Vではフルパワーではないが、かなり元気に推力を生み出すようになった。

A-1での重心位置の失敗からか、単なる偶然からか、重心位置は80%ぐらい。いくら大きい尾翼でも、ちょっとうしろすぎだなー。

A-1も飛ばず

かなり飛びそうな雰囲気をもっていた A-1だったが、重心位置がかなり前 (主翼前縁から25パーセントぐたい）だったためか、プロペラを回さず、滑空テストをしても、ほとんど飛ばなかった。

電池をバラスト代りに後ろに移動して、重心位置を少し調整してみるが、大した状況改善にならない。

最後の望みで、モータースイッチオン。すこしは飛ぶかなと思いきや、滑空テストのときよりもさらに早く墜落？？？

プロペラが主翼よりもかなり上に付いているので，推進力がでるのと同時に、重心の回りに機首下げの力がはたらいたようだ。

水平尾翼容積も1になるように設計したつもりであったが、どうも小さいなと、も一度愚息の計算表を確認してみると、台形の面積を計算するところで間違いを発見。水平尾翼の面積が予定の1／2になっていた。大失敗。飛ばなかったのは、そんなところに理由があったわけではないと思うが、計算の大事さを愚息には実感してもらえたかな。

それから、胴体と尾翼をつなぐ部材にアルミパイプは不向きなことも判明。墜落するたびに、微妙に曲がってしまう。やっぱりカーボンパイプが必要なのかなー。

目標としては、なるだけその辺のホームセンターなんかで購入できる材料で飛行機を作りたい。つぎは桧棒で試してみよう。

うーん、それにしても、なかなか飛ばないなー(^^;

残念ながら、飛行（墜落？）風景の写真を撮るのを忘れてしまった。

ちょっと飛びそうな雰囲気になってきた

水平尾翼容積が1になるように計算をしてみた。
4年生では学校で習ってない小数点のある割算が出てくる。
ヒーヒーいいながらも、なんとか水平尾翼の面積を求めた。

ちなみに、水平尾翼容積 Vt を次のように求めた。
主翼の面積 Sm
主翼幅 Wm
としたとき，平均翼弦長は Lm=Sm/Wm 。
主翼と水平尾翼の間の距離（モーメントアーム）を L 、水平尾翼の面積を St としたときに
Vt = (St x L)/(Sm x Lm)
となる。
Lを適当に決めれば（実際は45[cm]にした）、水平尾翼の面積 Stは
St = Vt x (Sm x Lm)/L でもとめることができる。
小学4年生にこれを教えるのは無理があったが、変数記号のかわりに○とか△をつかって、なんとか説明した。
ほんとにわかったのかなー？　たぶんわかってないな。


胴体はほとんどおやじ作。しっぽの部分は5mm径のアルミパイプを利用した。
A-1と名付ける。これがA-1なら、ひとつ前の飛行機はA-0になるな。