2015秋鳥人間交流会@創価大学 九州大学鳥人間チーム 渕田 翔 鳥人間型滑空機の 安全と飛行戦略 2015秋鳥人間交流会@創価大学 九州大学鳥人間チーム 渕田 翔
滑空機は落ちやすい？ 発進直後に 墜落した機体の割合（墜落数/飛行数）
墜落する主な要因 高翼面荷重機の対気速度不足 引き起こしタイミングの遅れ 不適切な水平尾翼取り付け角 重心位置の調整ミス 操縦系の不具合 翼端失速 乗り込みミス 高翼面荷重機の対気速度不足 引き起こしタイミングの遅れ 不適切な水平尾翼取り付け角 曲げ荷重による桁破壊 主桁のねじり etc
乗り込み（速やかに適正位置へ） 感知（機首上げor機首下げ） 判断 操作（体重移動 操縦桿の操作） 応答 発進時重心位置が大きく移動 乗り込みから操縦開始までにタイムラグ 乗り込み（速やかに適正位置へ） 感知（機首上げor機首下げ） 判断 操作（体重移動 操縦桿の操作） 応答
墜落時の軌道 失速or引き起こし遅れ 失速 プラホ 水面
風は選べない 重量、主翼面積、容積比、etc 主翼位置 水平尾翼取り付け角 テール保持角 プラホ 初速
セッティングがまずいと… 風の状況 機体緒元 フライトプラン 水平尾翼 取り付け角 セッティング 引き起こしが間に合わず墜落 頭下げが間に合わず失速 体重移動方式では 強い向かい風で降下できない
経験が浅いパイロットの場合 2秒間操縦しなくても落ちないような セッティング 2秒 失速 プラホ 水面
飛び出しのシミュレーション 水平尾翼取り付け角調整機能 飛行試験・過去のフライトデータから補正 様々な風に対するセッティングプランを準備 プラホ上で1分以内に変更できるもの
飛距離を決めるのは 操縦 （飛行経路） 機体 飛距離 風 ではなく…
全ての要素の組み合わせが重要 機体 操縦 （飛行経路） 風 飛距離
風がない場合を考える 飛行距離 = 使えるエネルギー 抵抗 使えるエネルギーを大きく 抵抗を小さく
初速 𝑣 0 初めに持っているエネルギーは プラホ 𝐸 𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡 = 𝑚𝑔ℎ + 1 2 𝑚 𝑣 0 2 位置エネルギー 運動エネルギー
着水直前に持っているエネルギーは 𝐸 𝑓𝑖𝑛𝑖𝑠ℎ = 1 2 𝑚 𝑣 𝑓 2 運動エネルギー 失速速度 𝑣 𝑓
飛行に使えるエネルギー 𝐸=𝑚𝑔ℎ+ 1 2 𝑚 𝑣 0 2 − 1 2 𝑚 𝑣 𝑓 2 QX-15の質量を変えた場合 𝐸=𝑚𝑔ℎ+ 1 2 𝑚 𝑣 0 2 − 1 2 𝑚 𝑣 𝑓 2 QX-15の質量を変えた場合 利用可能エネルギー[N・m] 通常利用領域 全備重量 [kg]
𝐸=𝑚𝑔ℎ+ 1 2 𝑚 𝑣 0 2 − 1 2 𝑚 𝑣 𝑓 2 全備重量 𝐷= 1 2 𝜌 𝑣 2 𝑆𝐶 𝑑 0 + 𝑛𝑚𝑔 𝑏 2 2 𝜋𝜌𝑒 1 𝑣 2 最適重量が存在 ダイブ 棒飛び 重め 軽め
QX-15 の質量を変化させた場合（無風） 飛距離[m] 全備質量 [kg] 地面効果、速度に応じたRe数変化考慮
風がある場合を考える 右から風 前に運動 斜め前から 風が吹いてくる
揚力の一部が推力に！ 𝜃 𝜃 揚力 風速が大きく 機速が小さいほど 影響が大きい
追い風中降下 揚力 対地速度 追い風 対気速度 揚力の一部が推力に！
追い風 向かい風 降下 お得 損失 上昇 向かい風中で 棒飛びでの低速降下は大損
向かい風 損失を小さく⇒ダイブ 翼面積小さめ 重量大きめ 高翼面荷重機 𝐸=𝑚𝑔ℎ+ 1 2 𝑚 𝑣 0 2 − 1 2 𝑚 𝑣 𝑓 2 𝐸=𝑚𝑔ℎ+ 1 2 𝑚 𝑣 0 2 − 1 2 𝑚 𝑣 𝑓 2 𝐷= 1 2 𝜌 𝑣 2 𝑆𝐶 𝑑 0 + 𝑛𝑚𝑔 𝑏 2 2 𝜋𝜌𝑒 1 𝑣 2 有害抵抗 誘導抵抗 向かい風 損失を小さく⇒ダイブ ダイブ及び向かい風により対気速度↑↑ 翼面積小さめ 重量大きめ 高翼面荷重機
追い風 向かい風 高翼面荷重 ダイブ 小得 小損 低翼面荷重 棒飛び 結構 お得 大損
風によって有利な翼面荷重が違う プラホ上で翼面荷重を変更したい 翼面積変更はムリ 重量ならイケル バラスト！
QX-15 の質量を変化させた場合 （向かい風2.5 m） 飛距離[m] 全備質量 [kg]
2015年鳥コンのフライトプラン 高度4 m程度までダイブ ラダーにより9時方向へ変針 追い風を受けつつ降下 2015年鳥コンのフライトプラン 1時方向から向かい風2.5 m/s バラスト約5.5 kg 搭載 11時半方向へ発進 高度4 m程度までダイブ ラダーにより9時方向へ変針 追い風を受けつつ降下