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March 26, 2006

デサマは働いたが・・・

e0410先週の日曜日、大風の日、デサマを工作した。
写真のようにダンパーを使ったものである。(このタイプのデサマの作り方および材料の購入はゴム動力模型飛行機の専門店 KOTOBUKIを参照の事)

また、以前から懸案になっていた背が高く空気抵抗の大きいパイロンも低いものに替え、主翼位置を前にし尾翼のモーメントアームを長くした。重心位置を合わせるために、ノーズに重りを足している。
全質量は、44.5 グラムで、先週よりも9グラム程増えている。パイロンは、むしろ軽くなっているので、重量増は、デサマと重りである。(実際、測ると重りは、7.5 グラムだった)

さて、昨日の土曜日も風が強く、テスト飛行できなかったので、今日、日曜の早朝にテストした。場所は先週と同じく、江戸川の河川敷である。

実際にゴムを巻いて飛ばすと、上昇が悪くなった。やはり、9 グラムつまり、25パーセントの重量増のためか。
滑空は、速度は出ているものの滑空比(低下高度 vs 水平距離)は良くなっている。やはり以前の背の高いパイロンが空気抵抗源になっていたのか?

デサマは、15秒から20秒程度で作動するように設定して飛ばした(動作時間は正確では無い)。
最初の内は、機体が重くなった分、高度が出ず、デサマが働く前に着陸した。

何度か調整する内に、デサマが働くまで飛ぶようになった。

デサマが働くと、それまでスムーズに滑空していたのが、いきなり落ちてくる。
これは面白い。
なるほど、これなら、ずっと狭い場所で飛ばす事ができる。

などと思いながら、何回と無く飛ばしていたが、ある時、悲劇が起こった。

ゴムを巻いている時、靴紐に引っかけるストゥージから機体が外れたのだ。

e0411たぶん、機体がストゥージに十分固定されていなかったのだと思う。今となっては、正確には判らないが。

機体は、写真のように胴体後部がちぎれ、垂直尾翼も破損した。有り難いことに、プロペラを含めた胴体前半、主翼、水平尾翼は無傷である。ここで帰宅した。

さて、修理だが、ここまで壊れると踏ん切りが付く。前から、胴体が短すぎると思っていたのだ。
この際、胴体後部を 10 センチ程長く作り直し、主翼位置をその分後ろにしようと思う。こうすると尾翼のモーメントアームはそのままで、重りを付けずに重心を合わす事ができ、むしろ軽量になると思う。

ビーグル号は、修理&大改造の予定なので、しばらく飛行は、おあずけだ。
今度の飛行は、新ライトプレーン「ダックス号」の方かな?

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Comments

ゴム動力機の簡単な性能推定法として、以下が実務的です。

滞空時間(秒)=投入エネルギー/1秒あたりの消費エネルギー

投入エネルギー(g-cm)=動力ゴムの蓄積エネルギーGg-cm)×目減り率
1秒あたりの消費エネルギー=機体重量(g)×沈下速度(cm/秒)

良質のTAN2は1gで1kg-m=100000g-cmのエネルギーを蓄積します。
ただし、これは選り抜きのゴムを名人が巻いた場合で、一般的にはその70~80%です。
目減り率は、主としてプロペラ効率で、此処ではその他の目減りも含めて50%に想定します。
従って、投入エネルギーは、ゴム重量5gとすると
100000g-cm×0.7×0、5×5g=175000g-cm です。

機体重量は、はかりで測れば簡単に測定でき、改造前は33gでした。

沈下速度=滑空速度/滑空比 
滑空速度(m/秒)=1.26×(機体重量g/(翼面積平方dm×揚力係数))^0.5  

翼面積が不明ですが、仮に5平方dmとします。小型の滞空機の揚力係数CLは0.7内外ですから、当該機の滑空速度は
1. 26×(33/(5×0.7))^0.5=3.9m/秒  

折りたたみプロペラの小型機の滑空比は6~7くらいと言われています。当該機はライトプレーンではなく、動力ゴムの空気抵抗が無いので、多めに推定して7とすれば、沈下速度は
2. 9m/秒÷7=0.55m/秒=55cm/秒

従って、1秒あたりの消費エネルギーは
33g×55cm/秒=1815g-cm/秒 

従って、当該機体の推定(理論)滞空時間は、
投入エネルギー175000g-cm/消費エネルギー1815g-cm/秒
=96秒(1分36秒)

この推定滞空時間は、プロペラ効率、CL値、滑空比など、経験率で推定した値をふくんでいるため、絶対値としてはアバウトであります。
しかしながら、改造して仕様が変わった場合に、何%くらいの滞空時間増減が生ずるか?という場合には、上記の経験率推定値が同じであるために、精度は高くなります。

たとえば、改造によって重量が9g増加した場合を推定してみると
滑空速度=1.26×(44/(5×0.7))^0,5
    =4.5m/秒
沈下速度¬=4.5/7=0.64m/秒=64cm/秒(A)
滞空時間=175000/(44g×64cm/秒)=62秒(A‘)

もし、パイロンの改造で滑空比が7.5まで向上したとすれば、
沈下速度=4.5/7.5=0.6m/秒=60cm/秒(B)
滞空時間=175000/(44g×60cm/秒)=66秒(B‘)

重量の増加は44/33=1.33(33%増)
滞空時間はA’/96=0.65(35%減)

全重33gのときに40秒飛んだとすれば、44gに増えるとその65%の26秒が予想性能になります。
 

Posted by: 趣味際人 | April 01, 2006 at 07:43 PM

趣味際人さん、
どうも興味深い計算方法を教えていただき有難うございます。

実際の値は、記録を見ますと、機体質量は、3月18日の時点で35.5グラム、3月26日の時点で44.5グラム、4月1日の時点で37.5グラムでした。ゴムの質量は7.5グラム、主翼面積は5.7平方dmで一定でした。滑空比を3月18日の時点で7、3月26日と4月1日で7.5として計算し直すと、記録を見ますと、機体質量は、3月18日の時点で137秒、3月26日の時点で105秒、4月1日の時点で135秒飛ばないといけないようです。

結構、良く飛ぶようになってきたと思っていましたが、まだまだ理想計算値の3分の1程度なんですね。

Posted by: 野田篤司 | April 02, 2006 at 02:46 PM

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