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Aircraft Makers official blog(old)

東京理科大学野田キャンパスにある鳥人間サークル『Aircraft Makers』の旧公式ブログです。

班紹介、CFRP班です。

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CFRPって何だ?!


という人も多いかと思いますが、これ、「Carbon Fiber Reinforced Polymer」の略で
日本語で言うと「炭素繊維強化プラスチック」。
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こんな感じの素材は、なんとなく見たことのある人も多いんじゃないでしょうか。

このCFRPという素材は、戦闘機や旅客機といった飛行機はもちろん、
F1やバイクなどの軽量高強度素材として、色々なところで使われています。
金属並みの強度を、プラスチックよりちょっと重いくらいで実現します。
高いです。
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私たちの班は主にこれを扱うので、CFRP班と名前がついています。


とはいえ、単にCFRPを扱うだけでなく、
CFRPパイプを中心とした機体構造部の設計、
その接合や周辺部品の加工、製造、
他班へのCFRP製品の提供と加工手伝い、
プラスチックや金属や木工素材も使った工作および実際の組み立て、
などなど
機体製造において考えられうる細かい作業の全てを行います。
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そのため、機体のほぼ全ての部位がCFRP班の手が加えられることによって
作り上げられているといっても過言ではありません。

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↑見えている黒いところは全部CFRP。
  翼の内部、コクピットの骨組みも全部CFRP。
  プロペラの軸もドライブシャフトも全部CFRP。





実際の作業としては、
自作のオートクレーブ装置という窯でCFRPを焼成することと、
CFのシートやリボン(発がん性)をエポキシ樹脂(劇薬)で固めたり、
研削機材を使ってCFRPを削っ(CFの粉塵をばらまい)たり、
カッターやいろいろな刃物でいろいろなものをいろいろ削ったり、
楽しく!機体を作っています。

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※精力的な活動をしているの図





CFRP班の特徴は、この機体全般にわたる作業の多様さです。
全ての班の作業を把握し、それをつなげていくのがCFRP班。
総作業量もACM内でおそらく最大。

手作業で細かいところを仕上げていくため、作業する人によって
できあがるまでの速度が相当変わってきます。
逆にいえば、得意な作業があればACM全体に一発で貢献!

昨年の新入部員も、はじめは危なっかしい手つきでいましたが
一年経って相当作業が早くなって恐ろしい子!
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危なっかしい手つきはそのままですが!








CFRP班のもうひとつの特徴が、その真面目な雰囲気です
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作業場であるガレージからは真面目な笑い声が絶えませんし、
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常に新しい方法を模索して日々研究に余念がありません。
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学生では普通手の届かない素材を存分に扱い、
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狭い所に逃げ込んだ猫を追いかけます。
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また最近は新しくサンプラーDJとしても活動を始め
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ウイスキー片手にタンテを回す作業を行っています
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ぜひライブにもお越しください。
ミクスチャーとデジタルハードコアを中心に、爆音をお届けします。(違)




CFRP班はおそらくACM内で一番ACMらしくない班です。

常に爆笑を強いられ、先輩は自主的に飯をおごることを強要され、
春休みで暇だよーという先輩の話を延々何時間もSkypeで聞かされ、
一瞬のスキに自転車のサドルがクソ長いCFRPパイプにすり替えられ、
他班が作業する中「寒いから」という理由で早々に帰宅させられ、
遊びの企画を立てたからという理由でそれにつきあわされ、
イタズラをしかけて遊んで帰ったら背中にテープが貼られていて、
作業中に写真やら動画やらをこれでもかと撮られまくり、
そんな常人では耐えられない過酷な環境にあるのです。

こんな環境に立ち入ってみたいという稀有な人。
ちょっと見てみたいかもしれないという人。
悪いことは言いません、考え直しなさい。

考え直してみたけどやっぱり見てみたいというちょっと頭のオカシな人は、
連絡いただければいつでも見学やら何やら歓迎しております。
寒いと帰宅してるかもしれませんが!連絡おまちしています。
(新歓担当に連絡かブログに適当にコメントしてくれればOK!)


活動日は不定ですが、3月中はほとんど連日、
4月以降もかなりの頻度で行います。班員が。




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それではこれにて。
CFRP班長

新入生のみなさん!ご入学おめでとうございますアップ


新歓担当のレイナです音譜



このたびは

東京理科大学(野田キャンパス)鳥人間サークルAircraft Makers

の動画ができたみたいだよ!!

わーいわーいヽ(*・ω・)人(・ω・*)ノ


http://www.youtube.com/watch?v=NawRCcdqP4s



私もちょっぴりしゃべってるよ!

早口だったね・・・しょぼーん(´・ω・`)



ぜひぜひ見てね!



飲み会とかの詳しい日程はまたこのページでupするので随時チェック!!!


また、来週には班紹介のブログも各班長さんからupする予定ですヽ(*´∀`)ノ




さて、新歓とは関係ないけど、明日から北海道だね!!

今年ももちろんだけど、来年のためにもたくさん他大学の人と交流してこようと思います\(^o^)/


北大の方、お邪魔します!よろしくおねがいします<m(__)m>




質問があればどんどんどうぞ!


新歓担当レイナ

mail : j7511130☆ed.tus.ac.jp (☆→@)

twitter : @reina_bit4 / @acm_noda

はい、設計主任のさとぽんです。「飛ばしたい!」と喚いたブログを大晦日位に上げた人です。物理学徒です。
最近は曇り空なので星が見れなくて寂しいです。

では本題、七号機”飛鳥”に関してです。
まずは今回目指すところの説明から
まずはこの図を見てください。
$Aircraft Makers official blog-飛ぶ概念図①
これは今までの鳥人間コンテストの資料を拝見し、昨年プラットフォームから飛び立つ他チームさんを見た感想です。

飛鳥ではこの図を
$Aircraft Makers official blog-飛ぶ概念図②
こうしてしまいたいと思います!
とんぼ型二枚翼で”飛ぶ”ということにとことんこだわった飛鳥――設計コンセプトは

「飛ぶ二枚翼+α」。

ここではその大まかな構造について説明したいと思います。

以下は軽く読み物として読んでいただければ幸いです。
実際の思考手順に沿って書いてみたらめっちゃ長くなってしまいました。あせる


$Aircraft Makers official blog-飛鳥




【乱流対策+α】
先輩方が乱流の影響がどうのこうのと言ってたんで具体的に解析して対策を打ちました。
まず、昨年の様な前翼の方が長く、主に揚力を持つ翼では乱流の多くが後翼の上面を通ってしまい、翼効率の低下が起きることがテストフライトで見られていました。

そのため今年のとんぼ型二枚翼機体”飛鳥”では後翼を長くしようと考えました。
何故ならば、乱流が翼底面を通る方が翼上下面の圧力変化に与える悪影響が小さく抑えられるからです。
飛鳥の後翼のスパンは前翼に比べ4m長いので良くたわみます。よって前翼からの乱流は後翼では翼底面を通過します。

解析をした所、たわみの無い状況下では後翼の効率が最大で13%低下することが判明しました。

このことを踏まえ、揚力比が前翼・後翼で45・55であったが後翼のみの揚力を低下しうる分増加させました。(干渉を受けるのは後翼であるため。) 

このことにより、仮に最大干渉が起きても飛ぶようにしました。現実の翼の用に撓む場合は前述の理由により必ず翼面での効率低下は必ずこれ以下となります。)

すると、多く揚力を持つ後翼が、重心に近づいて行ってしまいます。

$Aircraft Makers official blog-前後翼位置

これは乱流の影響という観点からも良い傾向とは言えません。
しかも最適解を得ようとすると二枚の翼が重なってしまいます。これでは元も子もありません。

そこで水平尾翼でダウンフォースを用いることにしました。


$Aircraft Makers official blog-よくいち

これで後翼の接近を防ぐことが出来ました。

操作角・失速角、揚抗比の観点から操縦者の操作感、操作性を考慮し、既存の翼型には適切な翼型が見当たらなかったため翼型を自作し水平尾翼翼型としました。

これにより後翼の位置接近が無くなり翼位置にかなりの自由度が生まれました。

さらにとんぼ型二枚翼の特性上、ピッチ方向の安定性が高いので昨年は頭上げ遅れが原因で定常飛行に入る前に着水してしまっていたが今年はダウンフォースを用いることによる早い頭上げが可能になりました。

水平尾翼に関しては主翼に対して重心からの距離が長いので揚力・抗力の小さい翼型を用いた面積の比較的小さな翼型でも十分効果が見込める。そのためダウンフォースを用いることは翼位置・乱流・頭上げの観点からとんぼ型二枚翼にとって一つの解であるといえます。

【反省と対策】

①桁の安全率が16もあり、非常に重く重量増加につながった。
  ⇒必要な強度は持たせたうえで大幅軽量化。

②体をひねって水平垂直尾翼の操作をするタイプの操縦桿だった。
  ⇒トリガーをつけたので体をひねる必要はなくなり、フェアリングも非常にスリムになり抗力も少なくなった。

③パイロットの姿勢が高かった。
  ⇒以前より寝そべり姿勢に。フェアリングの前方投影面積の減少に成功。

④スラスト方向をまちがえてギアボックスを作っていた。テストフライト時のプロペラの迎い角を大き く取り過ぎた事もあいまって歯飛びも起き、正しく力が発揮できなかった。
  ⇒より強いギア使用し、スラスト方向を正しく確認。一体成型を導入し、大幅な精度向上と軽量化に成功。

⑤翼は接着剤がとても多く、過強度な部分が非常に多く、重量増加が著しかった。
  ⇒二次材料の量を変えながら去年のうちに実際に翼を作り実験を行った。そのため、必要な強度を保ちつつ大幅な軽量化に成功。

これ以外にもたくさんありますが、他に書きたいことがあるので各班長さんにその他の説明は投げます

【翼位置】
まず、次の図を見てください。
板翼後流の主流方向速度の分布です。
$Aircraft Makers official blog-へいばん

つまり同一レイノルズ数において平板翼後流の主流方向速度の分布が分かるので、翼の厚さの1.5倍の地点で乱流境界層から層流境界層になることが分かります。

その為、後翼を翼の厚さの1.5倍すれば乱流によって機体が影響を受けることは考えにくい。飛鳥の場合、前翼の厚さが約12cmなので層流境界層に後翼を置くためには約18cmの翼上げをすればOKとなります。
$Aircraft Makers official blog-18
こんな具合です。


【乱流利用】
ボルテックスジェネレーター
翼型に厚みがあり、翼上面での剥離が起こることが予想されるので導入し、人工的に小さな渦を作りだし、剥離する空気を抑えて翼効率の低下を軽減させます。

具体的には翼前縁部にデルタ型の突起物を一定間隔で設置します。
計算は割愛しますが、ボルテックスジェネレーターはその地点での乱流境界層厚さの程度の高さのものとなる筈です。
$Aircraft Makers official blog-vg

画像は説明のため、やや大げさにしてあります。

翼端板

翼下面は圧力が高く、上面は圧力が低い。翼端ではこれがボルテックス・リングを生み、乱流となります。

ウイングレットはこのリングを後ろに流すことで効果を得ていますが、我々は単純にこの圧力差をキャンセルする翼端版を制作することで翼端での乱流の影響を減らすという思案の下、数パターンの少しねじれた形の翼端版を製作しています。ベンチュリー管の曲面に沿うような形と言えばいいのか・・・。なんとも表現し辛い形をしています。進展があったら書きます。

**********************************************

大まかに書くとこんな感じでしょうか。

三面図を見ていただければわかるんですけど、凄く良い形してますよね!
ぱっと見、どっちに進むのか分らない上に、どこか心にぐっと来る感じ。

理に適った変な形はすごく好きです。ハコフグとかもそうですし。

ちなみに俺は生き物好きです。凄く。過去のブログ見てくれればわかると思いますけど。
昔、ギンヤンマ取ろうとして池に落ちた事あるくらいとんぼが好きです。
ちなみにトンボの羽根と同じレイノルズ数の模型の翼では、同じ揚力の時、トンボの羽根の方が抵抗係数が小さいです。原理はボルテックスジェネレーターと同じです。


宇宙と星と生き物が好きな人は俺に声かけて下さい。語りだします。

みんな!絶対飛ばそうぜ!!!!!!


あの美しい大空を一緒に目指しませんか?




東京理科大学野田キャンパスにて活動中の


Aircraft Makers (鳥人間サークル)



今回は私たちがどのような活動をしているのか紹介したいと思います!





・人力飛行機ってなに?


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 その名の通り人の力のみで飛ぶ飛行機です。


 材料調達から設計、製作まですべて自分たちの手で行っています!

 また、資材の一部は多くの教授からご支援をいただいています。


 ゼロから飛行機を作る楽しさがありますо(ж>▽<)y ☆





・鳥人間コンテストに向けて活動中!


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 読売テレビ主催で行われている鳥人間コンテスト。

 毎年7月に琵琶湖まで遠征して大会に参加します!



 大会には様々な競技があります。


  1、飛距離を競う ディスタンス部門

  2、飛行時間を競う タイムトライアル部門

  3、滑空距離を競う 滑空部門




 私たちは飛距離を競うディスタンス部門に向けて活動中ですo(^▽^)o


 詳しくは大会ホームページを見てください♪→http://www.ytv.co.jp/birdman/





・ACMの歴史


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 2002年にACMは創設されました!

 今年で10周年です(*^_^*)


 大会への出場は、2006、2007年に連続出場、2008年は書類選考で落ちてしまったものの記念飛行を実施!

 2009年はテレビ局の都合により中止になったしまいましたが、

 2011年!6号機のあかねで琵琶湖の大空を飛びました!


 記録は少々心残りのあるものでしたが、これからのACMにとって素晴らしい1歩を歩みました('-^*)/



 今は2012年の大会に向けて7号機飛鳥の製作を進めています!






今回は私たちのサークルの活動について紹介しましたアップ

次回は具体的な活動内容や班員について紹介していきたいと思います(・∀・)





興味がある方や質問などのある方はメールなどにてお問い合わせください音譜



新歓担当わたなべ

mail

 j7511130☆ed.tus.ac.jp (☆→@)


twitter

@reina_bit4



2月に入りテストが終わって充実した日々を送っています


何日部室で朝を迎えたことか


駆動班長を1時過ぎ(深夜です)に作業場呼びました…

コクピで気になったことがね

運河住みは悲惨です

今も部室で3人で作業中です