15クラス練習機を作ろう　スーパープライの平面設計の見直し

 

 

さて、前回の
「15クラス練習機を作ろう　機体重量の増加に伴う対策（主翼設計ガイドライン）」
http://blogs.yahoo.co.jp/jpn33f134043/26368917.html

により、主翼設計の見直しのガイドラインが決定したので、主翼、尾翼の平面形についての

設計見直しを行ってみた。

 

 

ポイントは
「主翼を1割増しで面積を増大させることで、全備重量を640ｇまで増大させても飛行性能を劣化させない」
ことを主眼に設計をリニューアルしたモノになる。

 

 

なお、搭載エンジンは、OS15LA、または、BLODAK15が対象となる。
もっとも、このエンジンは最近、私が入手して飛行させたエンジンで、昔のエンジンよりも2割増し程度のエンジン出力になっているな、と実感したエンジンになる。
（すみません、ENYA15は、まだ、使用したことがありませんので、私にとって性能は未知です。）

 

仮に、エンジン出力が足りなければ、多少のキャブレター拡大で、なんとか追いつくのではないのか？
と考えられる範疇となっている。
実際の確認は、飛行させてからでないと判明しないのであるが・・・・

 

 

黒線がオリジナル設計　青線はオリジナル設計の解析情報
ピンク線が改造設計、解析情報となる。

 

今回は、あえて楕円翼を採用した。
図面はプリンターで印刷してなんとかなるだろう。
切り出しはカッターで行うので、これも何とかなるだろう。
ちょっと大変になるけどね、という欠点はあるものの、
肝心の空力特性は改善され、強度分布を改善されるだろう、という目論見になる。

 

 

以下、主翼の緒元について比較してみた。

重心位置：　　　　19%         ->  20%      (１％下げた）
主翼面積：  　　　14.05dm2　　->　15.5dm　（約1割増し）
平均翼弦長：　　　198.5ｍｍ   ->  210mm
アスペクト比：　　3.7　　　　 ->  3.5      (理想に近づけた)
フラップ面積：　　2.52dm2　　 ->  3.34dm2  (17.4％から21.5％に増大）
尾翼面積：　　　　3.45dm2     ->  3.8dm2   (約1割ちょい増し）
尾翼割合：　　　　24％　　　　->  24%      (変化なし）
テールモーメント：2.08　　　　->  2.08     (変化なし）

 

 

ポイントは、以下の通り。

・主翼は、楕円翼とし、空力的改善、強度分布の改善をおこなった。
・楕円翼にすることで、平均翼弦長を長めにでき、胴体の前後バランスの改善を行った。
・楕円翼にすることで、フラップ面積増大をはかり、ベニア素材の面積を相対的に小さくでき、軽量化を図った。

・フラップ面積の増大は、翼面加重が増大した場合の空力的補佐を目的としたもの。

特に薄翼単板翼型の場合、キャンバー増大は、特に揚力増加に効き目がある。

この辺は、水平尾翼の設計経験から妥当であろうと判断した。

それでも、スタント機としては常識的な範囲（15％～22％）に収めた。
・楕円翼にすることで、相対的に低アスペクトが実現でき、設計者の方が唱えていた「宙返りで反らなくなるアスペクトレシオ3.5」を実現した。

・アスペクトレシオを下げることで、材料となるラワンベニアが薄くなった（2.7ｍｍ->2.5ｍｍ）ことによる強度不安を多少でも解決できる方向とした。
・フラップ面積増大に伴い、基本設計の重心位置を1％下げて対応した。（飛行で微調整必要）
・尾翼は、オリジナル設計の尾翼容積を尊重するが、フラップ増大に伴い、1割+αの面積増大（特にスタビライザーを増大）させた。

なお、気になる記述は、「モーメントの関係で3.8とした」とありますが、
これは、多分ですが、平均翼弦長を短くして、胴体後部の長さを短くすることが可能になり、
その分、重たい胴体材料を省略できる、と考えたのかもしれません。
もし、そうだとすると、そこまでして軽量化に努めたんだなあ、と感心するしだいですね。
（結局、改造版では、水平飛行が後ろに下がっている）

 

 

今回は、重量に余裕があるので、これでOKとしましょうかね。

 

なお、胴体設計は、これからになる。

主要な重量物の配置が決まったので、重量分布設計を行い、設計重心位置になるように構造物の配置を行うことになる。

当然、余計な調整錘を排除することを目標とし、各種空力設計は犠牲にしない、ということが可能かどうか？の検討を行う必要がある。

 

 

ところで、楕円翼の設計、作図はとても難しかった（特に平均翼弦長の計算が大変です）のですが、楕円翼　空力平均翼弦電卓を見つけることができました。
このツールのおかげで、思い切って楕円翼の設計を採用する意欲がわきました。
まあ、板から切り出すので、工作は比較的簡単でしょうからね。

 

写真は、楕円翼　空力平均翼弦電卓の画面
(アスペクト比の計算は、私が計算式を埋め込みました。)

 

 

室蘭工業大学　航空研究会　楕円翼　空力平均翼弦電卓のダウンロードサイト
https://sites.google.com/site/enteskywizard/home
航研電卓->楕円翼　空力平均翼弦電卓　をクリック

追伸；今回、楕円翼　空力平均翼弦電卓のサイトを直リンクするにあたり
室蘭工業大学　航空研究会　様からの、快い承諾をいただけました。
ご協力、ありがとうございました。