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動力ゴムのエネルギー測定から解ること

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2008年 1月13日(日)22時09分39秒
返信・引用 編集済
  動力ゴムのエネルギー測定から解ること

動力ゴムのエネルギー測定については 動力ゴムの性能測定に詳しく述べていますが、数回その補足をしてみます。

いいゴムの第1の条件は蓄積・放出エネルギーが大きいことですが、ゴムが解けるときのトルクの減り方も重要です。図は実際の測定例ですが、JUL97は過去最良のゴム、JUN97は並みのゴムです。カーブの曲がり具合を英語ではニー(ひざ)といいますが、この凹みが少ないJUL97の様なゴムがいいゴムです。並みのJUN97では最初の上がりは良くても後はだらだら、一方のJUL97では上昇の勢いが衰えません。

グラフ補足
テストサンプル:1/8"(3.2mm)ゴム2.1cmをループにして測定
縦軸:ゴム張力(192.5グラムの錘の個数) 横軸:ゴムの伸び(cm)
カーブは引き伸ばした後の帰りの特性(巻いたゴムの解け相当)
JUL97 Tan IIはその年チェコスロバキアで行われた世界選手権の参加者など極少数の人だけが入手できたプレミアムゴムです。選手権参加の田岡さんからサンプルをもらって測定しました。
 
 

フェスティバル

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年10月 1日(月)22時17分59秒
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  KKK  

フェスティバル

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年10月 1日(月)22時17分51秒
返信・引用
  KKK  

模型飛行機の誤解 主翼尾翼の取り付け角差が宙返りの原因

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年 9月17日(月)14時34分21秒
返信・引用 編集済
  写真の右のグライダーは石井英夫さん設計のカタパルトグライダートレーナーです。主翼面積Sw: 118cm^2、水平尾翼面積Wt: 39.6cm^2、主翼平均翼弦c: 4.63cm、重心位置cg: 3.8cm(82%)、主翼アームlw: 21.64cm、尾翼アームlt: 19.34cmです。25%位置換算の水平尾翼容積比Vt0: 0.130です。高速時の頭あげの原因3のグラフにトレーナーを追加ました。
右の写真の左は石井トレーナーで重心位置を29%まで前進させて、Vt0は同じ(縦安定を同じ)に保った設計です。lt=18.8cm、St=2cm*4.75cm=9.5cm^2です。この構成で当初は縦安定を減らせば頭あげはなくなると(誤って)予想して水平尾翼をどんどん切り詰めて、カタパルトに引きを徐々に強めていきました。引きが弱い内は直線的に上昇しますが、引きが強いと宙返り・失速気味、水平尾翼を2cm*3cm=6cm^2まで切り詰めても本来設計並みの上昇は得られず、不安定領域に入ってしまいました。
この時点で動安定の不足を疑いチェックしたところ後者では動安定が著しく不足らしいことがわかりました。石井トレーナーのグラフで重心位置82%と29%の場合の水平尾翼容積比(動安定に比例)をくらべてみると前者が0.70、後者が0.17で約5倍の差があります。
この動安定不足を補うために写真左のグライダーには1cm*10cmの平板ダンパーを追加しました。縦長で機体が回転しても揚力は発生せず、抗力だけを発生させる狙いです。これでオリジナルのトレーナー並の高度が獲得できる様になりました。
今回の構成はあくまでも実験のためです。追加したダンパーは面積から想像すると9.5cm^2の水平尾翼とほぼ同程度の動安定効果があるようです。0.17*2=0.34の動安定を与える水平尾翼は重心位置45%付近ですから、重心位置を45%にし、水平尾翼面積を9.5*2=19cm^2にすればオリジナルのトレーナーよりも小さい水平尾翼で全く同じ性能が発揮できそうです。

ところでHLGやカタパルトグライダーでは主翼と水平尾翼の取り付け角差を0にするの(0-0構成)が普通ですが、左の機体では約3.5度の角差がついています。重心位置を45%にしても2度程度の角差が必要でしょう。
いずれにしても取り付け角差が頭上げ・宙返りの原因で角差0が絶対必要というのは根拠のない誤解です。l
 

滑空

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年 8月11日(土)12時39分45秒
返信・引用
  模型飛行機の良い滑空とは簡単に言えばゆっくり降りる、つまり沈下速度(毎秒何メートル降りるか)が小さいことです。図で言えば滑空角aと滑空速度Vが小さければ小さいほど良い滑空です。

滑空速度Vはどう決るのか?
機体重量=揚力L=揚力係数*翼面積*0.5ρ*滑空速度V^2
から
滑空速度V=(0.5ρ*(1/揚力係数)*(機体重量W/翼面積S))^0.5
=(0.5ρ*(1/揚力係数)*(翼面荷重))^0.5
揚力係数が大きいほど、また翼面荷重が小さいほど滑空速度は小さくなり、滑空性能は向上します。

一方滑空角は機体重量W、全機揚力L、全機抗力Rとして
W = Lと近似できるので
sina = R/W = R/L
つまり滑空角は揚抗比L/Rが大きいほど小さくなり、滑空性能が向上します。
所で主翼抗力をRw、その他の抗力をR0とすれば
R/L = (Rw + R0)/L = Rw/L + R0/L
になります。
このうちRw/Lは主翼の形状で定まり大きい改善は困難です。R0は胴体、尾翼、プロペラなどの抵抗で、其の中で直径の大きな空転プロペラはR0を大きくして滑空性能を低下させます。


R = Rw + R0
 

重心位置と水平尾翼の大きさ-10 梶原機の場合

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年 7月17日(火)23時39分9秒
返信・引用 編集済
  C:\Documents and Settings\MM\My Documents\img017-1.jpg
梶原機の分析
4月17日から5月中旬までCFFC画像掲示板で梶原さんの新作機の縦安定不足の原因が検討されました。
結局原因は重心位置設定の単純ミスだったのですが、其の過程で機体のデータが公開されています。

水平尾翼モーメントアームlt = 25.4cm(重心・尾翼空力中心間)
主翼モーメントアームlw = 2.8cm(重心位置65%の場合)
主翼モーメントアームlw = 4.2cm(重心位置85%の場合)
主翼面積Sw = 40*7 = 280cm^2
水平尾翼面積St = 5.1*20 = 102cm^2
65%が正確な重心位置、85%はミスによるものでした。
この両方の重心位置の場合について今まで検討してきた主翼・尾翼の総合の安定化効果の計算をおこない、重心位置65%相当の場合と85%相当の場合の安定度の差を確認してみます。
St*lt*e - Sw*lw = St0*lt*e - Sw*lw0
St*lt*e = Sw*lw + St0*lt*e - Sw*lw0
St = Sw*lw/lt/e + St0 - Sw*lw0/lt/e
重心65%の場合(e = 0.5)
St*lt*e - Sw*lw = St*25.4*e - 280*lw = 102*25.4*e - 280*2.8
を変形して
St = lw*280/25.4/e + 102 - 280*4.2/25.4/e
St = 11.023*lw/e + 102 - 30.866/e
e = 0.5として
St = 22.0*lw + 40.3
重心85%の場合(e = 0.5)も同様に
St = 22.0*lw + 9.4

これらをグラフに示す。重心位置65%の例と同じ総合安定度
 

ライトプレーンの規格の変遷

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年 6月19日(火)22時54分1秒
返信・引用 編集済
  趣味際的模型航空のライトプレーン雑論の付属資料:ライトプレーン規格の変遷に詳しく出ています。  

翼の位置と安定・不安定

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年 6月 7日(木)19時22分36秒
返信・引用 編集済
  翼の前縁から25%の位置を翼の空力中心(以下AC)といい、翼の揚力はこの位置に発生します。翼には別に風圧中心というのがありますが、これは一先ず忘れてください(どうしても気になる人は空力中心と風圧中心参照)。
安定・不安定・中立安定の概念はの通りです。翼の場合は、釣合い状態にあった機体で一旦翼の迎角が増えたらますます増える方向に働くのが不安定効果、翼の迎角が増えたら迎角をへらして元に戻す方向に働くのが安定化効果です。
飛行機の翼は主翼・水平尾翼ともにその空力中心が機体の重心より前にあるか後ろにあるかによって、機体を安定にするか不安定にするかが決ります。
機体が頭上げの場合、図の主翼のでは迎角が増えて同じ図のグラフでわかる通り揚力係数が増加し、したがって揚力が増加します。ACは重心より前にあるので増加した揚力によりさらに迎角を増やそうとします。つまりACが重心より前にある翼は不安定効果をもっています。
一方、水平尾翼でも揚力が増加するのは同様ですが、水平尾翼のACは重心より後にあるので迎角を減らして元の状態に戻そうとします。つまりACが重心より後にある翼は安定化効果をもっています。
 

安定、不安定、中立安定

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年 5月29日(火)22時59分23秒
返信・引用 編集済
  松本Webに移す。

主翼の不安定効果の理解の前提にとして、曲面または平面上に置かれた玉の例で安定、不安定、中立安定とは何かを確認しておきます。
図で●は定位置です。この位置に玉を置けば一先ずそこに留まります。この位置で平衡(バランス)するわけです。何かの力で玉が○の位置に移動した場合を考えて見ます。左の図では玉は元の●の位置に戻ります。つまり定位置から外れても元に戻るのが安定です。中央の図では○は●からますます離れていきます。一旦定位置から離れるとますます離れていくのが不安定です。右の図では○はその位置に留まります。定位置からはなれてもそのままそこに留まるのは、安定でも不安定でもない中立状態、中立安定です。
 

重心と水平尾翼の大きさ

 投稿者:松本@GPFメール  投稿日:2007年 5月29日(火)22時02分52秒
返信・引用 編集済
  水平尾翼の本来の働きは飛行機のと翼を一定の迎角に保つこと(釣合い)と縦の安定を保つこと(安定)です。
結論から先に言っておけば、水平尾翼がこの釣合いと安定に専念できれば小さい水平尾翼で十分です。ところが重心の後退した主翼は縦の安定を損ないます。この後退した重心による主翼の不安定効果を補うために、水平尾翼はやむを得ず大きくなっているのです。

例で示すと、重心25%、35%、
 

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