銀河遼のブログ一覧

鳥人間コンテストを見ていて思ったのだが、機体の構造の中で、さらに改善が可能な部分は何処なのだろう？と考えてしまった・・・。

全てについて検討を加えて見なくてはならないと思うけれど、今現在最も改善の可能性を感じている部分はプロペラである。

プロペラは100年ほどかけてかなり進化してきたのでそんなに改良できる点は無いように考えるはずだから、普通プロペラ設計ソフトなどを使って設計していると思うのですが、そこが私はやや疑問になって来ています。人間の足の力を使って回すプロペラですから機械的なモーターやエンジンとは異なる要求があっても自然ではないか？と感じます。特に本当に2枚ブレードのプロペラが最も効率的なのか？そこは研究の余地があるように感じてます。ブレードの回転速度を落とせば空気抵抗は回転速度の２乗で効くから少しでも回転速度を減らすことの意味は大きいはず。そうすればパイロットの疲労が減るのでブレードを増やして回転速度を下げたいがブレードの本数が増えることで抵抗が増えることとのバランスが問題だからそこが研究課題だ。その部分でのアイディアはすでに有るから実際にテストしてみて又考える。

こうした空気の振る舞いをシミュレーションするソフトもあるのだが、実際問題Ｆ１でも使っているが、レースで勝つほどの精度は無く、殆どすべてのコンストラクターでは風洞試験で突合せをしている状態であり、さらに実走テストとレースでの結果で判断していると言う具合です。つまり私が使えるような空力シミュレーションソフトではわずかな損失や理想的な効率を導き出すことはほぼ不可能と考えるべき現状と言う事です。

そして次に駆動力と伝達方式ですが、足の力だけではなく腕等の力も利用できる方式はどうでだろうか？短時間でも足への負荷を減らすことが出来れば最終的な持続力にプラスにならないだろうか？重量との兼ね合いかもしれない。

翼の断面形状で改善できる部分はもう無いのでしょうか？前面投影面積を今より少なく揚力は同等という設計は本当に不可能でしょうか？特に時速４０ｋｍ未満の速度領域で最も効率が良く小さいものはどんな形状になるか？研究が必要だ。

トヨタのアルミテープ効果のような理論で機体周辺の静電気をコントロールして空気抵抗を減らせないだろうか？

マイクロ・ボルテックス・ジェネレーターを使ってコックピットの後端などの大きく剥離するような気体表面の気流を僅かでも抑制できないだろうか？

水平尾翼と垂直尾翼の大きさはもっと小さく出来るのではないでしょうか？少なくともそれらの翼の厚さは今よりも薄く作ってドラッグを減らせるのではないだろうか？

コックピットの形は今以上改善できないだろうか？もう少しドラッグを減らせる可能性はあるのではないか？

操縦系は電気を使っても良いようだから機体の水平安定は全て自動化してしまいたい。

ペダルを漕ぐ姿勢では、多くのチームが空気抵抗を減らす方向性を選択しているように見え、自転車ロードレースの坂登の時のような体重と重力を利用することが出来ない姿勢であることも多く見受けられるので、その部分を改善し、立ち漕ぎで重力による自分の体重を上手く利用できる姿勢を採れる構造で設計したい。

翼やプロペラ、コックピットのドラッグなどは全て実証テストを繰り返しながら設計したいので、風洞設備が欲しいが、それが無くても35km/h程度の速度での性能をテストするのだから、車のルーフに乗せて平坦な道路を走りながらドラッグや揚力の測定は十分出来る。したがって微妙に形状を変化させた翼断面やプロペラ断面形状の効率の正確なテストが出来るだろう。

冥途の土産に一機設計してみようか？かなり製作費用は掛かるはずだから自費で作れる可能性はほぼ無いけれど・・・設計だけなら充分可能ですね～・・・笑。

私は、多少老いたとはいえ未だ現役の機械系エンジニアですから、鳥人間コンテストにはその機体づくりの面で非常に興味がある。

何故なら、子供の時から大の飛行機好きで、私の生まれる以前の戦争で活躍した戦闘機の大ファンだったからでもありますが、好きが昂じて、中学校の2年の時には周りの友人を誘ってお金を集め、実際に人が乗って飛べるエンジン付きの飛行機を作ろうとしたりしたこともあるからです。

ドーバー海峡の横断に10万ポンドの賞金がかけられ、1979年ゴッサマー・アルバトロス号というアメリカの航空エンジニア、ポール・マクレディが製作した人力飛行機によってドーバー海峡の横断は達成されたが、その飛行距離は35.8kmであり、2時間49分の飛行であったから、今回の鳥人間コンテスト優勝の記録はそれを軽く超えている。

実は日本のＴＶ局による鳥人間コンテストはドーバー海峡の人力飛行機による横断に2年先立つ1977年に始まっていたのでした・・・・。

今回の優勝者は2年前と同じBIRDMANHOUSE伊賀の渡邊悠太さんでしたが、その飛行距離は大会本部が設定した琵琶湖上の60ｋｍの三角コースを、見事最初の一発でクリアして見せたもので、追い風で苦しんだ第二セクターがあったものの、余力をかなり残しての60ｋｍフライトでありました。

（周囲の空気に対して翼が前に進むことで浮き上がる力を得る翼断面構造であるため、追い風があると前に進む速度が追い風に相殺されて揚力が減って高度が下がって行ってしまうので、より速くペダルを回して追い風の速度分余計に速く飛ばなくてはならなくなります。そのためペダルを漕ぐ脚に多くの負担がかかりましたが、負担がかかった物理的な理由はプロペラの回転速度を上げると、プロペラの回転速度の上昇分で発生する余計な空気抵抗がプロペラのボディーで発生したためです。ちなみに最高速度が40km/ｈに達していたので、無風飛行速度が30km/ｈである場合に比べて見ると、プロペラ周りの空気の抵抗は速度の2乗に正比例して増える為、1.77倍の抵抗増となり、パイロットは30km/ｈで飛ぶ時に比べ1.77倍ペダルを踏むエネルギを消費することになります、速く飛んでも機体の飛行空気抵抗は追い風で相殺されるため、ペダルに響いたエネルギーはプロペラを速く回すことで生じたプロペラ周りの空気抵抗と、駆動系の転がり抵抗ですが、駆動系はボールベアリングで受けられているので転がり抵抗の増大はほぼ無視できます）

彼の持つ肉体的な動力性能（0.3～0.4馬力）の持続も見事なものでしたし、彼の仕事が森精機という工作機メーカーで働くエンジニアであることも紹介されていましたが、機体の製作レベルがピカイチなのが一目で解るような素晴らしいフィニッシュの美しい機体でした。

コックピットのパイロットをとらえる正面からの映像でも、発砲スチロールの塊からマシニングセンタで削り出して作られたという事が内側に残るリブ形状から解るもので、外面を含むコックピットを包む外板すべてが削り出しで作られていましたし、外側はコックピット内部の気温上昇を最小限に抑えるべく赤外線の反射を強く意識した金属の蒸着膜で覆われていたのでした。

また翼の表面材料も薄く軽いフィルム材なのはどこのチームも同様でしたが、その材料も選び抜かれた硬度の高いのもであることが伺われ、気流を乱さず低い抵抗で大きな揚力が得られるような美しいフィニッシュでありました。

さらにプロペラの完成度の高さも特筆もので、表面はこれもメタル光沢のある金属蒸着膜で覆い摩擦抵抗と張力を高めていました。

一見しただけでありますが、不等リードで設計された、直径によりねじれ率の異なるプロペラを見ても、その完璧に近いディテールを垣間見ることも出来ました。

結果的にはその美しい仕上がりに相等しい結果が出たと思えますが、大会の日程による気象条件がBIRDMANHOUSE伊賀の渡邊悠太さんには味方したことも非常に幸運であったと思います。

挑戦者は大会の日の気象条件によって大きく左右される宿命があり、翼で空を飛ぶという行為が地表近くの対流圏の大気中を翼が進むことによって揚力を得ていることを思い知らされることでもありました。

私としては、BIRDMANHOUSE伊賀の渡邊悠太さんには、今後は、115.11ｋｍという人力飛行機の飛行距離世界記録にぜひ挑んでほしいと強く思います。

それは、渡邊悠太さんの脚力と彼らの作った今回の機体は気象条件に恵まれれば十分記録更新が狙えると感じたからでもありますが、ＴＶ局や関係者の皆様に、ぜひ世界記録へチャレンジする企画とその機運を作って頂けないものかと思います。

1979年当時ドーバー海峡横断にかけられた10万ポンドの賞金は、今のレートでは1200万円の額になりますが、そのくらいの賞金を集めるのは難しくないはずです。（因みに鳥人間コンテストの優勝賞金は100万円で、多くのチームの1機の機体製作費にも足りないほど少ないものです。）

今の時代ですから世界記録を達成したなら1億円ぐらいの賞金を提示して参加者と賞金スポンサーを募っても良さそうに思いますね・・・。

是非そうしたチャレンジを応援する意味でスポンサーに立候補してくれる人や企業を期待したいですね、それが可能な人は日本にも沢山いるはずなのです。

今月30日に韓国で開幕する野球の18歳以下のワールドカップに出場する日本代表が、日韓関係の悪化を受けて、日の丸などが入っていない無地のシャツを着て出入国する、異例の対応をとることになりました。高野連＝日本高校野球連盟は「韓国の国民感情に配慮した」としています。

もし、日の丸やＪＡＰＡＮのロゴを用いることで身の危険を感じるなら出場を辞退すべきだが高野連は「韓国の国民感情に配慮した」としているからさらに可笑しいのだ。

この行為は韓国の国民感情への配慮どころではなく、韓国人をバカにすることになってませんか？日の丸つけて空港から降り立ったら何か酷いことされると疑ったわけでしょ？

本当のところは、空港などで選手たちが不快な思いや、万が一怪我でもさせはしないかを恐れたのだろうが、こそこそと韓国入りして目立たぬように帰国するというのはどう考えてもおかしな対応だと思うし、そんな人目をはばかるような思いを選手にさせて・・・、日本の代表選手たちに対して申し訳なさすぎるのではありませんかね？。

「代表選手や日本人の国民感情はどうでも良いのか？」と言いたくなるではないか！

それと韓国に対しては、「そこまで侮辱してはさすがにまずいでしょう」と思います。私のような一個人がＳＮＳで極端な発言したのとは違って日本代表で行く訳ですからそこは、日本の品格というか、・・・もう少し本当の意味で配慮が必要でしょう。

それとも韓国という国は・・・そこまでバカにされても仕方ないですかね？

だとすればネトウヨ的に「高野連の変化球・・・グッドジョブ」なんですか？

高野連さん・・・どっちなの真意は？・・・どっちにころんでも褒められることじゃないね？そんなバカげた配慮（若しくは皮肉）は無用だ！それより投球制限なり、試合の過密日程を正すのが必要なのではないのか？！配慮が必要なのはそっちでしょ！

どう思います？みなさん・・・。

昨日のBlogに後から３Ｄ・ＣＡＤで私が過去にモデリングした画像を追加したが、その画像を探しているときに昔のものがいくつも見つかったので、秘匿性が求められていないものを選んで、少し紹介してみようと思った・・・。

これらは、このみんカラBlogでもアップしたこともあると思うので、覚えている方もいると思うが、解析の画像などもあったので再びアップしてみます。

下は、男性ボディーの人体モデル（ソリッドモデラーで描いてある）

下は、女性ボディーの人体モデル（ソリッドモデラーで描いてある）

下は、掌のモデリング（ソリッドモデラーで描いてある）

下は、Ｋａｗａｓａｋｉ　Ｚ1　のモデリング（解析メッシュ）

下は、Ｚ１の応力解析チャート図（赤の部分が応力を多く受けている）

下は、ずいぶん前に設計したクイックスパナ（今では同様な構造のスパナが売られている）

下は、サンドブラストのメディア分級回収装置、（設計はしたが製作せず、構造は秘密）

下は、アルミホイール切削専用チャック（実際に作って長く使われた）

下は、小型オートクレーブ装置（実際に作ったが少し問題も出た）

下は、自分用デミオＸＤに着けようとした自作ホイール（ＮＣ旋盤が借りられなくなって休止中）

下は、上のホイールのコーナリング時の応力解析チャート図（車重１ｔｏｎ、コーナリングＧ＝1）

機械や装置の設計も、モデリングもあと数年で終わりにするつもりだが、後継者はいない・・・ただ消えゆくのみ・・・・・てか。

聞いてびっくり、「昔のレーシングカーのレプリカを作りたいので、3Dモデリングしてもらえるかな？」…と言う事だった。

レプリカを作る話はいろいろと世の中にはあるが、今回は昔サーキットを走っていた有名な車だ。

出来上がったらナンバーを取得して、公道を走る車にするのだそうだ！

どうなるか解らないが、もしかしたらこの仕事、請けるかもしれない・・・・。

詳しくは書けないが、たいそう面白そうな話である。

下は昔モデリングしたフォーミュラーカーのサンプル（写真でなくＣＧです）



下は曲面のモデリングの困難な人体のモデリング（関節が自由になるフィギュアとしてモデリングしたもので、３Ｄプリンタで出力が可能）



下は同じく難しい人の手のモデリング



この一番上のレンダリングサンプルは10年近く前のものですが、某工業大学のカレッジフォーミュラー参加のために、モデリングとか設計のアドバイスに呼ばれたときに急いで3D･CADを使ってモデリングしたものに、フォトリアルなレンダリングを施した画像です。

見ればただのタイヤの小さなフォーミュラカーですが、この連続した3次曲面を滑らかな表面でスムーズなソリッドモデリングで仕上げられる人はなかなかいません。

デジタルデータを扱う3Ｄ・ＣＡＤでありながら、そのモデリングの技術は全くアナログ的な作業で、およそ3Ｄ・ＣＡＤという言葉の印象とはかけ離れた、「根性」が試されるような緻密で細かい作業を必要とします。このフォーミュラーカーのモデリングはそこまで困難ではないと思ってはいますが、人体などの場合このレベルにモデリング出来る人はほとんど居ないのです。

映画などで用いられるＣＧ（コンピューター・グラフィックス）の３Ｄ情報ではなぜ3Ｄ・ＣＡＤに使えないかと言えば、数値の精度に大きな差があり、絵として不自然でなければ問題がない映像情報と違って、ＣＡＤは加工して1/1000ｍｍの単位での正確さを必要とするため、ＣＡＤソフトの内部の計算は1/1000000以下の精度で行っていますが、見た目の滑らかささえあれば許容するＣＧは曲面のあらゆる部分の数値情報を保証し保持する必要がないため、その点で3ＤＣＡＤとは相容れない違いがあるわけです。

こうした形状をポリゴン編集で得る3Dサーフェースモデラーでなく、ソリッドモデリングで可能になると厚さ情報が作成と同時に含まれるため、直ちに応力解析に直接かけられ、引っ張り強度や座屈強度、ねじり剛性などの検証が非常に楽に机上で計算できますから、初期のトライアンドエラーを３Ｄ・ＣＡＤ上で粗方済ませることが可能になります。

またマシニングセンタでの切削加工のための外形モデルとしてすぐにＣＡＭ出力に対応出来るので、カッターパスも直ちに得られるので、モックアップや金型がすぐに削り出せるなどの利点があります。