2mクラスのグライダーを作る 設計編① 既存の機体の調査
データを集める
まず、相場を知るためにいくつか既存の機体を調べてみます。
今回参考にするのは以下の機体です。
①MINI GRAPHITE
http://f3j.in.ua/mini-graphite.html?#tab6
スパン[m] | 1.9 |
翼面積[m^2] | 0.358 |
翼型 | MH32 |
全備重量[kg] | 1.27 |
翼面荷重[kg/m^2] | 3.55 |
②OMEGA
http://www.nanmodels.com/models/omega.html
スパン[m] | 2 |
翼面積[m^2] | 0.35 |
翼型 | NAN F3J |
全備重量[kg] | 1.04 |
翼面荷重[kg/m^2] | 2.97 |
③Radina 2M
スパン[m] | 2 |
翼面積[m^2] | 0.35 |
翼型 | NH354 |
全備重量[kg] | 1.16 |
翼面荷重[kg/m^2] |
3.31 |
(公式に記載が無いデータは加納さんのサイト( Kanoh's Model Sailplane Workshop)より引用させていただきました。
とりあえず機速とレイノルズ数を出してみる
ここで、
空気密度:1.186 [kg/m^3]
動粘度:0.00001611 [m^2/s]
重力加速度:9.81 [m/s^2]
として揚力の式(L = 1 / 2 * ρ * CL * V^2 * S)から機速を求め、そこから空力平均翼弦長(MAC)でのレイノルズ数(Re)を計算すると以下のようになります。
①MINI GRAPHITE
CL | 機速[m/s | Re |
0.3 | 13.98643 | 163584 |
0.4 | 12.1126 | 141667.9 |
0.5 | 10.83384 | 126711.6 |
0.6 | 9.8899 | 115671.3 |
0.7 | 9.156268 | 107090.9 |
0.8 | 8.564904 | 100174.3 |
0.9 | 8.075069 | 94445.25 |
1 | 7.660683 | 89598.63 |
②OMEGA
CL | 機速[m/s | Re |
0.3 | 12.80057 | 139050.2 |
0.4 | 11.08562 | 120421 |
0.5 | 9.915276 | 107707.8 |
0.6 | 9.051367 | 98323.35 |
0.7 | 8.379938 | 91029.74 |
0.8 | 7.838714 | 85150.52 |
0.9 | 7.39041 | 80280.68 |
1 | 7.011159 | 76160.94 |
③Radina2M
CL | 機速[m/s | Re |
0.3 | 13.5189 | 146853.4 |
0.4 | 11.70771 | 127178.8 |
0.5 | 10.4717 | 113752.2 |
0.6 | 9.559309 | 103841 |
0.7 | 8.8502 | 96138.12 |
0.8 | 8.278605 | 89928.98 |
0.9 | 7.805143 | 84785.85 |
1 | 7.404609 | 80434.92 |
仮にL/Dが最大になるのがCL=0.6の時とすると、9~10m/sくらいが相場でしょうか。
もう少し詳しく見てみる
MINI GRAPHITEとRadina 2Mに関しては翼型の座標データがあるので、もう少し詳細に計算してみます。
二次元翼の解析
まずはXFLR5(http://www.xflr5.com/)で翼型の解析をしてみます。
ClとCd
L/DとCl
Re*sqrt(Cl) = constで解析しています。(このあたりの話はこちらを参考にしています
三次元翼の解析
まずはウラジミールモデルの公式サイトの図面をCADに取り込んで採寸してXFLRに打ち込みます。(Radina 2Mは図面がなかったのでMINI GRAPHITEを微調整しました)
解析するとこうなります。
( 捩り下げは楕円循環分布になるようにつけています)
各グラフ
L/Dに注目してみます。
L/DとCL
やはりCL=0.5~0.6でL/Dが最大になるようです。
横軸を速度にするとこうなります。
基本的にはRadinaの方が揚抗比が高いが、機速変化に対して鈍感なのはGRAPHITE、という感じでしょうか。実際のフライトでは更にフラップによる調整が入るため、性能変化はもう少し鈍感になるはずです。
今回はここまで。
次回は全機での揚抗比と沈下率を見ていきます。