[無尾翼グライダー模型] Talula リッジソアリングに成功

1年ほど放置していたTalula。

最近飛ばしてみた、垂直尾翼を強化する改造をしてからよく飛ぶ。

海岸に持って行って海風を使ってリッジソアリングをやった。

旋回も思いのままだ。
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[無尾翼グライダー模型] 零号機-完成→飛行試験

MH61翼型を使って設計した無尾翼グライダー模型機が完成した。

早速近所の公園で飛ばしてみた。



垂直尾翼(無尾翼と言いながら垂直だけは付いている)の剛性が足りず、
拘束で投げるとひっくり返る。
なので、あまり試験できなかったが、旋回はとてもスムーズ!

後は尾翼剛性のUPをすれば、これはこれで完成だ。

ただ、滑空比をもっと良くしたいので、
フルランチ時の挙動テストが終わったらもっとスパンの大きな機体を作ろう。

[無尾翼グライダー模型] 零号機-設計

Alula をリスペクトした機体の図面を書いてみた。

Talula_outline.png

スパン900mm 翼平面形はほぼ Alula と同一だ。
翼型は、MH61。ねじり上げ等はなしで、フラップ-2度でバランスする。
翼面積が大きく全備200g でも V_min = 4.8m/s で飛ばしやすい。
最低沈降速度は 0.48m/s と目標にはとどかず。だがまずまず。

実験機を兼ねてまずこの機体を作成してみることにする!
材料費は電装抜きで5000円ほどか。(バルサ・接着剤・フィルム)
製作工数は20時間程かな。

[無尾翼グライダー模型] 目指すべき飛行機

無尾翼のDLG(ディスカスランチンググライダー)を作りたい!!と思い
漠然と翼型を選定しているが、そろそろ作りたいグライダーの性格を決めよう!

YouTube で動画を見ていると、下記のようなグライダーに心惹かれた。




どちらも低速飛行できて軽量小型だ。
こんなグライダーが作りたい。

ほしいスペックはこうだ。

①スパン 750~1000mm (ばらさずに運べる・助手席にほりこめる)
②最低失速速度 5m/s (ハンドキャッチできる・ランディングで壊しにくい)
③最高飛行速度 10m/s (ある程度の風のなかで飛ばせる)
④最低沈降速度 0.4m/s (ソアリングできる)
⑤ダッチロール・スパイラルの収束が早い

動画の飛行機は スパン 900mm 平均翼弦長 200mm くらいだろうか。
重量は、180~250g。2chエレボン。

以上のスペックで設計を始めよう。
次回は、設計案を比較する。

[無尾翼グライダー模型用翼型] MH系から翼型を選択する

以前、MH40系、60系の翼型をリストUPしたが、
調べていると、追加で幾つか見つけた。
今回は発見したすべての翼型を解析してみる。

MH(Martin Hepperle)系
・ MH 42, t/c = 8.94%
・ MH 43, t/c = 8.50%
・ MH 44, t/c = 9.66%
・ MH 45, t/c = 9.85%
・ MH 46, t/c = 11.39%
・ MH 49, t/c = 10.50%

・ MH 60, t/c = 10.08%
・ MH 61, t/c = 10.28%
・ MH 62, t/c = 9.30%
・ MH 64, t/c = 8.61%

これらの翼型を Re = 50,000 の条件で解析してみた。
(解析ソフト:XFLR5)
hikaku3_4.png

hikaku3_2.png

この解析結果も、レイノルズ数が低いために
大体の傾向しかあてにならないと思われるが、一旦値を真に受けてみる。
MH42,43,61 が気になる。

MaxCl は MH42 がトップ
L/D は MH43 がトップ
Cm は MH61 がトップ

とそれぞれ若干特徴に違いが有る。

MH43 は一番薄いのでL/Dが一番良い。
MH61 は一番分厚いし、キャンバのS字傾向が強いのでCmが高く(安定性高)でMaxCLが低い。
MH42 はMH43 よりは分厚く、MH61 よりS字キャンバ傾向が弱いので、MaxXLが高い。

結果は納得できるものとなっている。

さて、どの翼型を選ぶのが良いか考える。

MH42,43 はMaxCL や L/D は良いが、Cmが負である。
静的安定性を確保するためには重心位置を MAC25% より前に設定するが、
その状態でバランスを取ろうとすると、「後退角+ねじり下げ」 もしくは 「エレボンでUPに切る」どちらかが必要となる。
その結果、MaxCL や L/D が犠牲となるので、MaxCL と L/D が 5% 良いだけなら、相殺される可能性が高い。

なので、無尾翼DLG 壱号機は MH61 で設計することにした。

[無尾翼グライダー模型用翼型] 本命翼型比較(MH,LA,E)

最強の無尾翼 DLG 開発のための翼型選定。
各候補それぞれの特徴を比較してきた。

その上で、本命翼型を3つに絞った。
EPPLER 334
LA2573A
MH 60

この3つの翼型を詳細に比較して見る。
hikaku3.png

まずは形状を重ねてみた。ここから下記のことがわかった。
LA2573A と E334 は前半分上面の形状が似ているが、下面と後半の形状が異なる
LA2573A はTOPの下部に高い曲率を持っている
  →模型で再現しにくい
  →TOPの形状がMH78に似ている
MH60のTOPは3翼型で一番尖っている
  →模型で再現しやすそう
LA2573A は下面の張り出しと上面後半の絞りで 一番S字キャンバー率が高い。


次に Re = 50,000 で解析してみた。翼弦長 140mm で 5m/s で大体 Re=50,000 だ。
Re = 5m/s * 140mm * 70 = 49,000
これだけ低いレイノルズ数だと解析結果はあまり信用出来ないように思うが、
ある程度の傾向は読めるだろう。
hikaku3_1.png
下記のことが分かる。
・L/D は MH60 がダントツによい
・E334 と LA2573A のMaxCl はα=20以上にあるから信頼性低い
・MaxCL は LA5273A がよい(L/Dが悪すぎるが)


この結果を信用すると、模型サイズの低レイノルズ数で
まともに使える翼型はMH60のみだ。
模型用に設計された翼型はすごいと感じた。

無尾翼DLGは MH60系 か MH40系 で設計することに決定する。
次回は、MH60系 と 40系 からベストな翼型を選定する。

[無尾翼グライダー模型用翼型] FX系について

最強の無尾翼 DLG 開発のための翼型選定。
今回は FX系 翼型について調べてみる。

Dr. Franz Xaver Wortmann 氏が開発した翼型。
FX系翼型は、高性能グライダー(実機)によく利用される。
鳥人間コンテストの人力飛行機にも使われる。

中でも、 FX 77-W-121 は無尾翼飛行機に使えそうだ。
FX系の名称ルールからすると77年に開発した翼厚12.1% の翼型ということかな。
Wが入っているから、風力発電機のブレード用のようだ。

FX 77-W-121
fx.jpg
Max thickness 12.1% at 30.9% chord.
Max camber 4.6% at 30.9% chord

解析結果は、Re = 200,000 を超えないと性能が出ないようだ。
上記レイノルズ数を超えれば、 MaxCl =1.4 でよいのだが、
Cm は-0.05 と低め。
あまり無尾翼機に向かいないのかもしれない。
やはり風車用はだめか。

[無尾翼グライダー模型用翼型] RAF33 について

最強の無尾翼 DLG 開発のための翼型選定。
今回は RAF 翼型について調べてみる。

raf.jpg
Max thickness 12.6% at 30% chord.
Max camber 4.7% at 30% chord

この翼型は出処不明。

Re = 100,000 くらいから使えそう。
比較的、低レイノルズ数で粘ってくれそう。
ただ、Cmはマイナス気味なので、捩り下げは必須となりそう。

[無尾翼グライダー模型用翼型] LIEBECK系について

最強の無尾翼 DLG 開発のための翼型選定。
今回は LIEBECK系 翼型について調べてみる。

Robert H. Liebeck ロバート・リーベック氏が設計した翼型。
彼は、アメリカ人でボーイングの社員だ。
blended wing bodyプロジェクト(全翼機)のリーダーだったそうだ。

彼の開発した翼型の中で無尾翼機に適していると思われるのは下記の翼型だ。

LIEBECK系
・Liebeck2573A (la2573a)
liebeck.jpg
Max thickness 13.7% at 28.8% chord.
Max camber 3.2% at 26.1% chord

これもたまに無尾翼模型機に使われているようだ。
鳥人間コンテストに出場する無尾翼飛行機にも使われている。

早速解析してみると。
Re = 200,000 以下が弱いようだ。
Re = 200,000 位上なら Max Cl = 1.3 程。
Cm はほぼ0のようで安定性はまぁまぁか。

印象としては、MH60 と EPLLER334 の間のような性能。

[無尾翼グライダー模型用翼型] EPPLER系について

最強の無尾翼 DLG 開発のための翼型選定。
今回は EPPLER系 翼型について調べてみる。

EPPLER系翼型は、Dr. Richard Eppler リチャード・エプラー博士の開発した翼型。
彼は、1950年台に世界初のFRP製グライダーを開発したメンバーの一人。

彼の開発した翼型の中で無尾翼機に適していると思われるのは下記の翼型だ。
近い番号の翼型でS字キャンバー翼型はたくさんあるがきりがないので、6つだけ選んでみた。

EPPLER系
・ Eppler E333
・ Eppler E334
・ Eppler E337
・ Eppler E636
・ Eppler E637
・ Eppler E638

eppler01.jpg
eppler02.jpg

Eppler 330台の翼型は、無尾翼模型機用に設計されたようだ。
中でも特に Eppler 334 はよく無尾翼模型機に使われている。

Eppler 334 解析してみたところ、Re = 200,000 を超えないと性能が出ないようだ。
ただ、一旦超えると最大揚力係数は Cl = 1.4 以上出るので、低速飛行に向いているかも。
モーメントは、Cm = -0.03 くらいで、安定性はよくない。
Re = 200,000 で、Cl = 1.2 、 L/D = 40 、 Cm = -0.01 @ 10deg
大きめの捩り下げが必要になるだろう。

印象としては、普通のキャンバー翼型に性能が似ている。
捩り下げで安定性を確保する形になると思うので、
翼型のL/Dは高いが、機体全体としては捩り下げによる効力UPがある。

捩り下げを前提に設計するならありだろう。

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