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2011年10月

2011年10月 9日 (日)

モデルロケットの安定飛行するフィン尾翼の面積

Img_1126

モデルロケットが進路方向にまっすぐに飛行できるのは、尾翼にかかる空気の力で安定飛行させます
図のように、空中に投げ出された小枝は、重心を中心に回転運動を起こします
、風向計は尾翼にあたる風が強い方向まで向いて矢印を先端を指し示します、そして風が吹いてくる方向へ姿勢を保ちます
モデルロケットもこの風向計と同じ原理で姿勢を保ちます、これを風見効果といいます(wind cock)ロケットも飛行中に風が吹いていく方向へ進むクセのことです

ロケットの機体を水平位置で一箇所で支えることができる場所が重心点といいCGといいますcenter of gravity
、ロケットの側面にかかる空気の力を水平位置で一箇所で支えることができる場所をCP圧力中心center of pressure、ここで支えると風が向きが変わっても機体の姿勢は修正できません

安定飛行するには重心が庄力中心より前方にあり、必ずボディーチューブ径のDの距離だけ離れていることが大切です
左下の図のように,CP、CGの関係が逆でとランチロッドから離れた時、空中で回転して地面でパラシュートを開きます
そのようなときは先端に粘土をオモリとして付け足して重心位置が圧力中心のDの距離だけ離れた位置になるようにオモリの粘土の量を加減します、
圧力中心は、機体の影を厚紙に投射してその影の輪郭線に沿って切り抜き、前後が水平位置になる場所ですカードボード理論、バロウマン理論といいます、
尾翼の面積はボディーチューブの長さに比例して小さくなり、短いと大きくなります
それはてこの原理です右の図のように天秤棒が長いと小さな力でつりあいます、赤色の示した空気が当たる面積がが広いほど大きな力を発生します
尾翼の面積はボディチューブの径がDとすると最短でもDの10倍以上の長さのボディーチューブ必要です、尾翼の面積は3枚フィンで、縦、横共Dの1.5倍、のフィンが3枚、4枚フィンで縦、横がDの1.2倍以上の面積が4枚必要です
新品のエンジン、ワディング、パラシュートをつけて3mの長さの糸を機体が水平になる重心点にしばり、結び目がずれないようにマスキングテープで固定して、頭上で回して、安定飛行するか確認します、常に頭が進行方向へむいていれば合格です、これをスイングテストといいます
頭が水平から15度位下がる位置に糸を縛り直して、回転させると下がった頭が水平位置まで戻れば安定飛行できるだけの空気の力が発生できる尾翼の面積です
もしスイングテストに合格しないようなら尾翼の面積が広いフィンに全て交換する、ボディーチューブを長くする
尾翼のフィンの枚数を6枚に増やす、先端の粘土の重りを増やす、後方にフィンが飛び出している後退翼にとりかえます

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