ニューズレター

流れ 2003年12月号 目次

― 特集:動力飛行百周年 ―

  1. 鳥のような飛行を目指して - 航空新100年へ向けた空力弾性の新たな挑戦 -
    松下 洸(福井大学)
  2. ロケットポンプ内部に発生する極低温流体中のキャビテーション現象
    上條 謙二郎,徳増 崇(東北大学流体科学研) 共著
  3. 微小空気流速中での固体表面上火炎燃え広がり現象
    - 国際宇宙ステーション(ISS)を利用した宇宙火災安全性研究 -

    藤田 修(北海道大学)
  4. 模型飛行機とのつきあい60年
    佐藤昭二郎(元・石川島播磨重工)
  5. ニューズレター12月号編集後記
    担当:村井祐一(北海道大学),河合理文(石川島播磨重工),川口寿裕(大阪大学)

 

模型飛行機とのつきあい60年


元・石川島播磨重工技術研究所
佐藤昭二郎

1.まえがき

 中学5年のとき太平洋戦争終戦の年(1945)の春まで,平塚の工場で陸軍戦闘機「疾風」(ハヤテ)のプロペラを削っていた.夜勤明けの一眠りのあと,竹ヒゴ,桐板,桧棒,紙で作ったグライダーを宿舎近くの海岸で飛ばし,空襲警報のサイレンが鳴り出して焦ったことを覚えている.ライト兄弟の動力飛行成功のあと40年経った頃から模型飛行機とつきあいはじめ,今に至る60年間よくまあ続いているなと思う.
 一口に模型飛行機といっても種類が多い.私が現在のめりこんでいるのは,バルサ,紙,スチレンペーパー等の軽い素材で機体を作り,ゴム動力を使って飛ばすスケールモデル(実機の縮尺模型)と,同じくゴム動力を使って飛行機でないものたとえば鯉のぼりにダクテッドファンを組みこんで飛ばすとか,トンボを羽ばたかせて飛ばすとか,いわゆるゲテモノ達である.それらのいくつかを,趣味的考察を加えて紹介する.

<画像をクリックすると大きな画像が出ます>

図1 こいのぼり

図1 こいのぼり

図2 ビア樽

図2 ビア樽

図3 MiG15構造図

図3 MiG15構造

2.鯉のぼり   

 いつも鼻づらを竿の先に結びつけられている鯉のぼりも,たまには空を自由に飛びたいだろうと思い,ダクテッドファンを組みこみゴムを動力源にして作ってみた(図1).何年か前にビア樽(図2)にダクテッドファンと主翼,尾翼を取り付けて飛ばしているので,鯉のぼりも簡単に行くだろうと思ったのが大間違い.大分長い間推力増加を期待してファンブレードの形をいじくり回してもらちがあかず,ようやく気がついたのがダクトロスだった.ビア樽のときは胴長がファン外径の1.4倍しかなかったのに,鯉のぼりの場合は3.5倍になっていた.胴の内面は構造部材で凸凹があるので薄紙を貼ってダクトロスを減らすようにしたが改善されなかった.
 庄内ピーナッツ(模型界では世界的に著名なグループ)の鈴木一弘氏がピーナッツサイズ(翼幅33cm)のMiG15戦闘機にゴム動力ダクテッドファンをつけて(図3)1999年に28秒の滞空成功という事実を知り,しかも胴体最後尾にあるファンの直前に,胴体の下方から空気を吸い込むための大穴をあけているのを知って驚きかつ感心してしまった.機首からファンに至る直進通路の方が,ファン直前下方から吸いこみ90°方向変換してファンに至る通路よりもダクトロスは小さいだろうと思っていたが全く逆だった.流速が小さいため長い直進通路の内面摩擦損失よりも,曲り損失の方が小さいらしい.ピア樽の場合は直進通路が短いために何とか助かっていたということだろう.
 主翼の平面形状はビア樽のときのように普通の飛行機の形では面白くないので,吹流しをイメージして胴体の両側に矩形の翼を取付けた.無尾翼機の一種である.胴体下面に設けた大穴によって鯉のぼりはようやく飛んでくれた.といってもベストタイムで18秒ではあるが.

3.空飛ぶじゅうたん

 矩形の無尾翼機で空飛ぶじゅうたんを作ったことがある.ゴムでプロペラを回し発砲スチロールのブロックから削りだしたスヌーピーとウッドストックの小さな人形を乗せて(図4)フワフワ飛ぶ.別に室内用のじゅうたんを作り近くの教会のクリスマスイベントでツリーの周囲を1周半ほど飛び,子供も大人も大喜びしてくれたのは三年ほど前のことである.図5において,はじめはじゅうたんらしくB/A≒0.7にしたかったが,ペーパーグライダーでテストしてみるとB/A<1ではうまく飛ばず,B/A≧1でよく飛んでくれた.鯉のぼりもじゅうたんもB/A≒1.4で作ってある.
 飛行機達の横安定は通常左右の主翼に上反角をつけて得られる.しかしじゅうたんの場合はどうにもつけにくいのでつけなかった.その代りに翼の下面にある細い角胴(桧棒)と動力ゴムの存在が一種の衝壁となり横安定の役目を受け持ってくれているらしい.その意味はこうである.図6において機体が左に傾くと左下方へ横すべりする.C部に横すべりによる流れがせきとめられて静圧がD部よりも高くなり,左翼をもち上げる復元力となるらしい.下方につけた垂直尾翼もその役目の一部を担っていると思う.これは主翼の縦横比が小さいとき(図5でB/A<4)に効果があり,大きく(B/A>4)なるとほとんどなくなるようである.スケールモデルでは実機よりも上反角を大きくしないと横安定が悪くなるのが通例である.しかし余り大きくするとスケール感を損ない,競技会でもスケール点を減点される場合があるのでなるべく実機に近づけたい.そのため出来上ってからテストフライトでもっと大きくするべきだったと後悔することがしばしばある.しかし大手術をするのも嫌なので私は両翼端に目立たないように透明な衝壁を立てる方法をとっている.一種のカンニングである.図7において機体が左に傾き横すべりを始めると,C点は流れがせきとめられ静圧がD部よりも高くなり復元力となるらしい.この方法は図6のときと違って縦横比の大きい場合に対し,より有効だろうと予想しているがキチンとした比較テストしたことはない.すでにちゃんと理論づけされていることだろうと推察するが,私は趣味の実験で実感し利用している.

図4 空飛ぶじゅうたん

図4 空飛ぶじゅうたん

図5 じゅうたん見取図

図5 じゅうたん見取図

図6 中央衝壁の効果

図6 中央衝壁の効果

図7 翼端衝壁の効果

図7 翼端衝壁の効果

 

 

 

4.双発,四発のスケールモデル

 スケールモデルで1個のプロペラをゴムで回して飛ぶ飛行機はごく一般的であるが,双発,四発となると少々難しくなる.しかし非常に興味深い対象なので紹介したい.
 図8は横浜エアロモデラーズの羽場博行氏のアブロランカスター(四発)である.エンジンナセル内に動力ゴムを装着し,その短さを増速ギヤでカバーして成功している.見事なスケール感を実現し,同作者の双発機では20秒の滞空時間飛行した由,立派なものである.図9は同じく横浜エアロモデラーズの高宮茂夫氏の川西ニ式大艇(四発)である.艇体内に動力ゴムを装着し後端に設けたホイールギヤで4個のピニオンギヤを回し,フレキシブルシャフトで4個のプロペラを駆動している.実機の1/50縮尺で複雑な機構を組込み,自力離水飛行させている高い技術力に敬服する.
 図10(著者写真も)はF7Fタイガーキャットで私の作品である.手離し発進はもちろんだが自力滑走離陸もできる.胴体内に装着した動力ゴムの後端にホイールギヤを置き2個のピニオンギヤを回している.プロペラとの間はフレキシブルシャフトでなく1本のシャフトに2個づつのユニバーサルジョイントを介してプロペラを駆動している.機体の構造は,曲面を平面上に展開してスチレンペーパーを切出し,丸めて接着剤で固めた応力外皮構造である.バルサ骨組紙貼構造よりもスケール感に優れ,展開図作成に手間がかかるがそのあとは工数が少なくて済み,修理が楽なので私は多用している.唯一の欠点は骨組み紙貼り構造よりも10〜20%重くなることである.
 機体を発泡スチロールのブロック材から削り出す羽場氏の方法に比べて,仕上り重量,表面処理,工数等の点でいずれが得か,同じ機体を両方法で作ってみたいと思うがまだ果たしていない.

5.むすび

 趣味の場合は仕事と違って納期とコストの制約のないのがうれしい.技術的な面白さは共通であると思う.現役を離れて十数年間,楽しさを満喫しているといったら現役の方々には申しわけないが,とにかくありがたいことである.

図8 アブロランカスター

図8 アブロランカスター

図9 二式大艇の離水

図9 二式大艇の離水

図10 タイガーキャット構造図

図10 タイガーキャット構造図

更新日:2003.12.7