無動力沈降抗力浮遊系紙ヒコーキ=沈降抗力浮遊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。
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(下方から受ける相対風がキールとLERXに双子渦を発生させフィンにまとわく)の①②が主に沈降方向の妨げになり水平落下の挙動となります、ふわっとですが(^_^)。
現在は機材の重量バランスに弓道で扱われる「矢」の重量バランスを取り入れています。
沈降時の挙動や姿勢は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の終末沈降、Free Fall に関連するスポーツ
分野なども参考にしています。皆様も参考になるのではないでしょうか?
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一次、二次にはZ軸方向の減衰が小さいノーキャンバーフィン(後退角45〜55度程度、一次フィン上反角4〜5度)を実装しています。
現在の水平沈降時の角度は平均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)。
沈降時は無動力であるため「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っと落下して来る(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。
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
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

















