主翼形状-1

 

1 アスペクト・レシオ

「第5話」で話したように、本機のレイノルズ数であれば、

アスペクト・レシオは10前後で滑空比を最大にしてくれる。

 

しかし、アスペクト・レシオが大きいということは、

翼が細長いことを意味しているから、強度と剛性がつらくなる。

 

現実の症状としては、打ち出し直後の高速で、

翼がねじれる等の変形による空気抵抗の増加から、

性能低下を引き起こすことになる。

 

つまり、空力と構造の調和点は、

アスペクト・レシオが少し小さ目なところにあるわけだ。

 

さて、理屈はほどほどに。

実務屋は、数値を決め、次の作業に移らなければならない。

 

これらから、アスペクト・レシオは少し積極的に、9.0と決めた。

 

なお、私のシミュレーションには、

レイノルズ数変化による抗力の変化が、折り込まれている。

 

2 上反角

「第9話-5 傾き」で述べたように、

垂直姿勢で打ち出した機体が、減速と同時に徐々に水平になりながら、

高度と半径を維持するという、

絶妙な上反角を見出さなければならない。

 

しかし最適な上反角がいくらなのか、分からない。

 

上反角効果を出す要素として、

  • 主翼の上反角

  • 胴体と主翼との干渉で生じる上反角効果(高翼の場合プラス)

  • 垂直尾翼が上向きにつき出していることで生じる上反角効果

  • 翼の後退角によって生じる上反角効果

サイドスリップにより、「+」の部分の圧力が増すことにより、

バンクを復元させるモーメントが発生する

 

それぞれの上反角効果には、

スリップ量の変化に対する、復元力(モーメント)に癖もある。

 

特に、後退角では、その上反角効果が揚力係数につれて変化する。

 

つまり、小さな揚力係数で飛行しているときは、上反角効果はほぼゼロで、

低速飛行など大きな揚力係数で飛行しているときは、大きな上反角効果を発揮する。

 

さて、議論はほどほどに。

実務屋は方針を決め、次の作業に移らなければならない。

 

上反角は、主翼中央部で0度、翼端付近で約73°(1号機)と決めた。

 

これは、試験飛行中、上反角を自由に変えることができることに加え、

打ち出し時の傾け角(バンク角)をゲージに合わせる場合、

中央翼が直線であることは、扱いやすい。

 

3 折り曲げ部

翼端上反角の折曲げ部分の形状だが、

かどを付けて折ることは空気抵抗を増加させる。

 

戦時中の戦闘機などの低翼機では、主翼と胴体の接合部には、

大きなフィレット(成型板)が取り付けられているものがある。

 

主翼表面を流れてきた気流は摩擦などにより、速度を失っている。

そこへ、胴体側からも速度を失った気流が流れてくる。

出会った部分で気流が失速剥離し、渦を巻き、抵抗となるというわけだ。

 

もちろん揚力も失う。

 

フィレットは、胴体と主翼の結合部分が直角になるところを、

大きなRでつなぐことで、気流が乱れることを防いでいる。

 

本機では、緩やかなカーブで上反角部につなぐことで、抗力の増加を防いでいる。

 

翼断面は一枚板に、後縁付近にキャンバーを付けた形状だから、

このカーブによって、R部はキャンバーがキャンセルされており、

さらに剥離しにくくなっているわけだ。

主翼上面形状(右が前縁)

 

主翼下面形状(右が前縁)

 

これに類似したアイデアとして、川崎重工業が特許を取得している例もある。