終端速度沈降紙ヒコーキ=スタンフォード/宇都宮大学流体工学型

◎紙ヒコーキおすすめの公園(③サーマルソアリング)

万博記念公園(吹田市)東の広場
https://www.expo70-park.jp

安満遺跡公園(高槻市)東の広場, 原っぱ
https://seibu-la.co.jp

◎紙ヒコーキおすすめの公園(①リッジソアリング)

彩都西公園～〒567-0086 大阪府茨木市彩都やまぶき１丁目３

◎気象現象を知る

サーマルと遊ぼう！
https://sekai.net/thermal.html

◎貸し出し／閲覧可能な紙ヒコーキ設計の本

高性能紙飛行機:その設計・製作・飛行技術のすべて(二宮康明著)_豊中市立岡町図書館
https://www.city.toyonaka.osaka.jp/shisetsu/koumin_library/

◎バイオミメティクス(生物模倣工学)を知るサイト

シャープ／ネイチャーテクノロジー
https://jp.sharp/nature/

ニコン/ニコンについて/光を学ぶ,光を楽しむ/キッズアイランド/生き物から学んだ「技術」を知ろう
https://www.jp.nikon.com/company/corporate/sp/kids/biomimetics/

◎空気力学/研究成果を知るサイト

AXISweb/記事カテゴリー/サイエンス387/2020.01.10 15:14
https://www.axismag.jp/psts/2020/01/161638.html

鳩ぽっぽ/第一部空気力学, 第二部翼型理論/翼型の空力特性(応用編)/レイノルズ数の違いによる影響(厚型と薄型)
https://pigeon-poppo.com

宇都宮大学流体工学研究室/研究紹介/空力班, スポーツ流体班, 流体制御班
https://www.mech.utsunomiya-u.ac.jp/fel/reserch.html

日本流体力学会、ながれ32(2013)153-162
［原著論文］バドミントンシャトルコックの有する高い減速メカニズム
https://www.nagare.or.jp＞download＞noauth.html

公益財団法人　日本科学協会
バドミントンシャトルコックの飛翔特性の解明と航空工学分野への応用
https://www.jss.or.jp/ikusei/sasakawa/shourei/data/2504.pdf

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スタンフォード/宇都宮大学流体工学型=終端速度沈降紙ヒコーキ③

①「鳥類の空中での抗力利用」スタンフォード大学研究成果（参）AXISweb記事。

①' インドアスカイダイバーと研究者によるハチドリの技術模倣。

②「タンポポの綿毛の浮遊」宇都宮大学流体工学研究室による基礎研究。

③「デンドライト」雪の結晶等に見られる樹枝状結晶や

「スパイン」棘（主に海洋プランクトン放散虫、有孔虫）の持つ浮力、抗力特性。

上記のバイオミメティクス研究成果と自身の研究成果の類似性が多い為、

成果物を紙ヒコーキに実装し「生き物から生まれた紙ヒコーキ」と名付けました。

地上からゴムカタパルトにより垂直上昇し、上空で外的に与えられた運動エネルギーは

位置エネルギーに変換されます。

その後機材がロールしダイブ体制になると同時に重力に従い沈降が始まります。

機材が沈降する際に働いている重力方向と逆向きに

A.浮力（押しのけた粒子分の反発）

B.抗力（沈降に伴う機材下方から上方への相対風から発生する双子渦を活用）

AとBが主にその挙動の妨げとなり重力とつり合った機材相応の

終端速度に達し水平落下（沈降）してきます。ふわっとですが（^_^）。

現在は機材の重量バランスには弓道で扱われる「矢」の重量バランスを取り入れています。

ターミナルベロシティ、Free Fall に関連するスポーツ分野では

スキージャンプの沈降時の角度や姿勢制御、又レッドブルでも有名な

パラシューティング（スカイダイビング）なども

研究実装している機材に非常に近い角度や姿勢制御なので大いに参考になります。

その他フォルムは生き物ではハヤブサの狩の急降下姿勢や、垂直上昇の物体としては最強？

のロケットやミサイルのフィンからも学びました。

沈降時は無動力であるため「推進」や「前進」と言うより大気（流体）に「輸送される」

といったところでしょうか？

現在はまだかろうじて翼の形ですが、垂直上昇効率のみを重視すると更にミサイルや

ロケットのフィンその物の形状にアップデートする事になりそうです（笑）。

スタンフォード大学の研究成果やシャトルの空気力学の研究成果は以下のサイトが

素晴らしいので是非ご覧ください。

レッドブル_ハミングバード_マヤ•クズィンスカ(cookie reject/回避して動画視聴可能です)

Can a human fly like a hummingbird? Skydiver Maja Kuczyńska proves she canGenetic scientist Alex Dainis and indoor skydiver Maja Kuczyńska team up to take her flying skills to the next level.

www.redbull.com

インドアスカイダイバー_マヤ•クズィンスカ(cookie reject/回避して動画視聴可能です)

www.redbull.com

AXISweb/記事カテゴリー/サイエンス387/2020.01.10 15:14
https://www.axismag.jp/psts/2020/01/161638.html

宇都宮大学流体工学研究室/研究紹介/空力班, スポーツ流体班, 流体制御班
https://www.mech.utsunomiya-u.ac.jp/fel/reserch.html

日本流体力学会、ながれ32(2013)153-162
［原著論文］バドミントンシャトルコックの有する高い減速メカニズム
https://www.nagare.or.jp＞download＞noauth.html

公益財団法人　日本科学協会

バドミントンシャトルコックの飛翔特性の解明と航空工学分野への応用

https://www.jss.or.jp/ikusei/sasakawa/shourei/data/2504.pdf

スタンフォード/宇都宮大学流体工学型=終端速度沈降紙ヒコーキ②

無動力沈降抗力紙ヒコーキ=沈降抗力紙ヒコーキと初めて名付け、

バイオミメティクス技術を実装した「生き物から生まれた」紙ヒコーキです。

この造語を考え付いたのは自身の研究成果と以下の研究との類似性が多い為です。

①スタンフォード大学の鳥類からの抗力研究成果（参）AXISweb記事。

②宇都宮大学流体工学研究室のタンポポの綿毛の浮遊の基礎研究。

③雪の結晶等に見られる「デンドライト」樹枝状結晶や海洋プランクトンの

「スパイン」棘（主に放散虫、有孔虫）の持つ浮力、抗力特性。

上空でゴムカタパルトから外的に与えられた推力（運動エネルギー）は完全に失われます。

（位置エネルギーに変換）その後機材がロールしダイブ体制になると同時に重力に逆らえず

自然沈下が始まります。機材に働く重力方向と逆向きに①浮力（押しのけた粒子分の反発）

と②抗力（沈降に伴う機材下方から上方への相対風はリップとLERXに双子渦を発生させ、

更にフィンにまとわりつく）の①②が主に沈降（落下挙動）の妨げとなり重力とつり合った

機材相応の終端速度に達し水平落下（沈降）してきます。ふわっとですが（^_^）。

水平沈降時の対地表角度は平均45〜50度（800〜900 NATOミル）程度、今後更に大きな

角度、60度（1,000〜1,100ミル）程度の沈降になるよう設計調整します。（高度とダイブ

姿勢変換点、着表地点から近似値のミル算出、角度へ換算し、最終目視確認しています）。

現在は機材の重量バランスには弓道で扱われる「矢」の重量バランスを取り入れています。

ターミナルベロシティ、Free Fall に関連するスポーツ分野ではスキージャンプの沈降時の角度や姿勢制御、レッドブルでも有名なパラシューティング（スカイダイビング）なども

研究実装している機材に非常に近い角度や姿勢制御なので大いに参考になります。

その他フォルムは生き物ではハヤブサの狩の急降下姿勢や、垂直上昇の物体としては最強？

のロケットやミサイルのフィンからも学びました。よって水平沈降時は姿勢制御できるよう又、垂直上昇時は上昇の妨げになりにくいよう１次、２次にはZ軸方向（θは90°）の減衰が

小さいノーキャンバーフィン（後退角45〜55°程度、１次フィン上反角+4〜5°/２次−３°）

を実装しています。

沈降時は無動力であるため「推進」や「前進」と言うより大気（流体）に「輸送される」といったところでしょうか？自重を浮力＋抗力で支えられてふわっと落下して来る（沈降）様な受動的？な挙動で海洋なら放散虫、有孔虫、陸上ならタンポポの種子の綿毛のイメージです。又、バドミントンのシャトルの沈下を垣間ですが思わせます。

現在はまだかろうじて翼の形ですが、垂直上昇効率のみを重視すると更にミサイルや

ロケットのフィンその物の形状にアップデートする事になりそうです（笑）。

スタンフォード大学の研究成果やシャトルの空気力学の研究成果は以下のサイトが

素晴らしいので是非ご覧ください。

AXISweb/記事カテゴリー/サイエンス387/2020.01.10 15:14
https://www.axismag.jp/psts/2020/01/161638.html

公益財団法人　日本科学協会

バドミントンシャトルコックの飛翔特性の解明と航空工学分野への応用

https://www.jss.or.jp/ikusei/sasakawa/shourei/data/2504.pdf

とにかく空高く飛ばすには？！グラフ見て考えてみた…

鳩ぽっぽ/空気力学/第二部翼型理論/翼型の空力特性(応用編)/レイノルズ数の違いによる影響(厚型と薄型)より転用。

以下は筆者の解釈。

サイト「鳩ぽっぽ」から転用記事の「レイノルズ数が違う飛行条件」です。

42,000/ 84,000/ 168,000/ 420,000の4種類のグラフを比較すると

異なる4種類のレイノルズ数（大雑把にスピードの違いとの解釈とします）

Flat plateの曲線だけほぼ同じ形状で描かれており揚力係数も小さいです。

又、有効迎角に対する数値の変化も小さい事も示されています。

よってFlet plate翼型はクラフト系紙ヒコーキでは重力が機体の推進方向と

正反対の場合は（高速垂直上昇時）主翼の揚力で正転し易い挙動を抑える為の

尾翼調整(減衰量)を小さくする事を期待できると言えます。

（垂直上昇姿勢が100%正確でなくても正転=宙返りし難い）

このデータを基に今後は翼の形状をミサイルやロケットのフィンのようにアップデート

する事になりそうです（笑）。

なんなら上昇時の減衰を小さくする為なら翼が無くてもいいんじゃない？（爆）。

以下は詳しいデータの記載や空気力学を学ぶのにオススメのサイトです。

鳩ぽっぽ/第一部空気力学, 第二部翼型理論/翼型の空力特性(応用編)/レイノルズ数の違いによる影響(厚型と薄型)

https://pigeon-poppo.com

スタンフォード/宇都宮大学流体工学型＝終端速度沈降紙ヒコーキ①

無動力沈降抗力紙ヒコーキ=沈降抗力系紙ヒコーキと初めて名付け、

バイオミメティクス技術を実装した「生き物から生まれた」紙ヒコーキです。

この造語を考え付いたのは自身の研究成果と以下の研究との類似性が多い為です。

①スタンフォード大学の鳥類からの抗力研究成果（参）AXISweb記事。

②宇都宮大学流体工学研究室のタンポポの綿毛の浮遊の基礎研究。

③雪の結晶に見られる「デンドライト」や海洋プランクトンの「スパイン」

（主に放散虫、有孔虫）の持つ浮力、抗力特性。

このタイプは生き物ではハヤブサの狩の急降下姿勢や、垂直上昇のプロ、最強のお手本

としてロケットやミサイルのフィンから学びました。

よって揚力の小さいノーキャンバーフィンを姿勢制御のために実装しています。

レッドブルなどでも有名なパラシューティング（スカイダイビング）の姿勢制御やスキーの

ジャンプ競技の姿勢制御などのスポーツ分野（終末沈降に関係ある）も参考にしています。

上空で完全にゴムカタパルトから与えられた推力（運動エネルギー）を失い機材がロールし

ダイブ体制になると同時に重力に逆らえず自然沈下が始まります。下方から受ける相対風から抗力を引き出すようLERXやキールを実装している為、挙動としては落下してきます。ふわっとですが（^_^）。現在のところ角度にして45〜50度（800〜900mil）で沈降してきますが、更に大きな角度を目指しています。

沈降時は無動力になるため「推進」や「前進」と言うより「輸送される」といったところ

でしょうか？自重を浮力＋抗力で支えながらふわふわ降りて来る（沈降）様な受動的？な

浮遊挙動で海洋なら放散虫、有孔虫、陸上ならタンポポの種子の綿毛のイメージです。

バドミントンのシャトルの沈下を垣間ですが思わせます。

現在はまだかろうじて翼の形ですが、垂直上昇効率のみを重視すると更にミサイルや

ロケットのフィンのような形状にアップデートする事になりそうです（笑）。

抗力（ペア渦流）の発生と応用についてはまだまだ研究時間がかかると思われます。

スタンフォード大学の研究成果やシャトルの空力の研究成果は以下のサイトが

素晴らしいので是非ご覧ください。

AXISweb/記事カテゴリー/サイエンス387/2020.01.10 15:14
https://www.axismag.jp/psts/2020/01/161638.html

公益財団法人　日本科学協会

バドミントンシャトルコックの飛翔特性の解明と航空工学分野への応用