JP3192450U - 模型飛行機 - Google Patents

Abstract

【課題】射出時に垂直上昇により所定の高度を確保することができ、その後、滑空状態に移行してより長い滞空時間を確保することができる模型飛行機を提供する。
【解決手段】胴体部１１と、上記胴体部に固定された主翼１２と、上記胴体部に主翼１２よりも機首側に設けられた先尾翼１３とを備えた模型飛行機１０であって、上記主翼は、裏面部は平面により形成されると共に、表面部は翼幅方向前端部が上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなる横断面全体三角形状に形成されており、上記先尾翼は、裏面部は平面により形成されると共に、表面部は、翼幅方向前端部が上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなるような曲線により横断面形状が形成されている。
【選択図】図１

Description

本考案は、模型飛行機の改良に関するものである。

従来より、例えば棒材にゴム紐の一端を固定したいわゆるゴムパチンコ等により機体に推進力を与えて飛行させる模型飛行機は、子供のみならず大人も楽しむことができ、趣味として広く認知されており、競技が開催されることもある。この場合、より長い滞空時間に亘って、模型飛行機を飛翔させることが要請される。

従って、より長い滞空時間を得るためには、射出時に、より高く模型飛行機を打ち上げて最初に高さを確保し、その後、緩やかに滑空させて飛行時間を確保する必要がある。そのためには、射出時に、垂直に模型飛行機を打ち上げて所定高度を確保した後に、滑空に移るように飛翔させることが望ましい。

ところで、従来の模型飛行機にあっては、揚力を得るために、主翼の翼型にあっては、翼横断面形状が前端縁部は円弧状に形成されると共にその後なだらかな曲線からなる輪郭線を描き、後端縁部は鋭角状に形成されると共に、いわゆる迎角が付与され前端縁部が後端縁部よりも上方に配置されている。

従って、このような一般的な翼型の模型飛行機を、例えば、射出時に垂直上昇させようとした場合であっても、垂直上昇時において翼に揚力が発生してしまうことから、垂直に上昇させることができず、常に円弧を描いて上方に反転する飛行軌跡をとることとなり、射出時に飛行高度を確保することが出来ず、結果的に滞空時間は短いものであった。

従って、従来より、より長い滞空時間を確保するために、垂直方向に打ち上げて所定の高度を確保した後に滑空状態に移行させることができるような構造を有する模型飛行機が要請されていた。
このような観点から本件実用新案登録出願人は特許文献調査を行い下記の先行文献を確認したが、上記要請を充たす技術ではないことが判明している。
登録実用新案第３０３２２４９号公報 公開実用新案第昭５９−００５９９５号公報

そこで、本考案の技術的課題は、射出時に垂直上昇により所定の高度を確保することができ、その後、滑空状態に移行してより長い滞空時間を確保することができる模型飛行機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の考案にあっては、胴体部と、上記胴体部に固定された主翼と、上記胴体部に主翼よりも機首側に設けられた先尾翼とを備えた模型飛行機であって、上記主翼は、裏面部は平面により形成されると共に、表面部は翼幅方向前端部が上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなる横断面全体三角形状に形成されており、上記先尾翼は、裏面部は平面により形成されると共に、表面部は、翼幅方向前端部が上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなるような曲線により横断面形状が形成されていることを特徴とする。

上記のように胴体部に主翼よりも機首側に設けられた先尾翼とを備えた構成とすることは、飛翔方向に対して圧力中心が重心よりも後ろ側に位置することにより機体の高い安定性が得られ、模型飛行機を垂直上昇させる際に有利であり、種々の設計幅をより広く確保することができる。

また、主翼の翼型を上記のような横断面形状とすることにより、高速度状態、即ち遷移点以上のＲｅ状態においては揚力をほとんど発生せず、低速度状態、即ち遷移点よりも低いＲｅ状態においては揚力を発生する。
上記Ｒｅとは、レイノルド数と呼ばれる空気の粘性力と慣性力との比であり、遷移点を境に乱流と層流に空気の流れが状態変化する。遷移点以上の比較的高いＲｅでは、層流となり、遷移点よりも低いＲｅでは乱流となる。

本考案者は、遷移点以上のＲｅ（レイノルド）状態では揚力をほとんど発生せず、遷移点よりも低いＲｅ（レイノルド）状態でのみ揚力を発生する翼は、ベルヌーイの定理においては説明が困難であるため、翼の揚力発生要因を乱流境界層、あるいは渦ではないかと仮定した。そして上記のような横断面形状を有する翼がこのような渦式翼に該当することを模型飛行機を使用した実験により検証し確認している。

渦式翼は、遷移点以上のＲｅの場合にあっては、空気は翼に沿って流れるが、この際の翼上面と翼下面を流れる空気の流速の差はほとんど揚力を発生しない。他方で遷移点よりも低いＲｅの場合にあっては、空気は前縁によって切り裂かれ、翼上面を流れる空気はキャンバに沿って流れずに、渦となって流れる。このとき、流体のエネルギは渦発生によってわずかに減少し、負圧を生ずることにより揚力を発生させる。

請求項２記載の考案にあっては、上記主翼の翼幅方向前端部は、翼前方へ向かう直線による鋭角を形成する楔状に形成されている一方、上記先尾翼の翼幅方向前端部の輪郭形状は円弧状であることを特徴とする。

従って、上記のように先尾翼の前縁部の輪郭形状が円弧状に形成されていることにより、前述の主翼と同様に高速度（遷移点以上のＲｅ）状態においては揚力をほとんど発生せず、低速度（遷移点よりも低いＲｅ）状態においては揚力を発生する。

請求項３記載の考案にあっては、上記主翼は、前進翼であることを特徴とする。
従って、低速度（遷移点よりも低いＲｅ）状態においては、主翼に発生した渦が主翼長さ方向両端部から胴体部への翼固定部方向に向って収斂し、より大きな揚力を発生させる。

請求項４記載の考案にあっては、上記主翼は、上記胴体部の後端部に設けられていることを特徴とする。

請求項５記載の考案にあっては、上記主翼の横断面における鈍角の頂点によって翼長さ方向に形成される稜線と上記胴体部の軸方向との間の角度は４５度であることを特徴とする。

従って、低速度（遷移点よりも低いＲｅ）状態で発生する主翼長さ方向両端部から胴体部への翼固定部に向って収斂する渦の流れを最適にコントロールし、より大きな揚力を発生させる。

請求項６記載の考案にあっては、上記先尾翼の裏面部には、裏面部方向へ突出する突出部が設けられていることを特徴とする。

先尾翼に機体本体に対して上向きの取付け角を設けることは、動安定性の面で垂直上昇においては有利とならない。従って、本考案者は、取付け角によらずに渦式翼による揚力傾斜の違いを出させることを試み、上記のような装置によってこれを達成しうることを確認した。
従って、上記のような突出部を設けることにより、ピッチ方向の動安定性が向上する。

請求項７記載の考案にあっては、上記先尾翼は上記胴体部の先端部に固定されていると共に、上記主翼は胴体部の後端部に固定されていることを特徴とする。

請求項８記載の考案にあっては、上記胴体部の上記主翼が固定された部位には、胴体部下方へ突出する垂直尾翼が取り付けられていることを特徴とする。
従って、ヨー方向の動安定性が向上する。

請求項９記載の考案にあっては、上記胴体部には、主翼と略同一面上に配置され、後端部が胴体部の後端部に至る平面略六角形状のフィンからなるストレーキが設けられていることを特徴とする。
上記のようなストレーキは揚力を発生させると共に、ピッチ方向の動安定性を向上させる。

請求項１０記載の考案にあっては、上記主翼と上記先尾翼とは、同一平面上において胴体部に固定され、上記先尾翼は胴体部から胴体幅方向側方へ突出した部位は、平面五角形状であることを特徴とする。

上記のように翼の前縁に後退角を設けて平面五角形状とすることにより、空気抵抗を減らすことができる。

請求項１及び２記載の模型飛行機にあっては、先尾翼機としたことにより、飛翔方向に対して重心よりも後方側に圧力中心が位置することにより、垂直上昇させる際に有利であり、胴体後部に尾翼を有するタイプと比べて、設計幅を広く確保することができ、目的を達成するために種々の設計が可能となる。
また、前述のとおり翼は渦式翼であるために高速度状態（遷移点以上のＲｅ）においては、翼に揚力がほとんど発生せず、低速度状態（遷移点よりも低いＲｅ）においては、翼に揚力が発生する。

上記のような翼型とすることにより、射出時の高速度状態では翼に揚力がほとんど発生しないため、模型飛行機を垂直方向に射出した場合にも、真っ直ぐに上昇させることが出来る。重力により上昇推進力が減退することにより速度が低下した際には、翼に揚力が発生し、滑空姿勢へと移行するとともにゆっくりと高度を下げながら飛翔する。

従って、斜方向射出により円弧状に上昇させる従来の模型飛行機に比べて、垂直上昇させることが可能となり、所定の高度を確保することができ、より長い滞空時間を確保することが出来る。

請求項３記載の模型飛行機にあっては、前進翼であることから、低速度状態においては、主翼に発生した渦が主翼長さ方向両端部から胴体への翼固定部に向って収斂することにより、大きな揚力を発生するため滑空姿勢での下降速度を小さくすることができ滞空時間をより長く確保することができる。

請求項５記載の模型飛行機にあっては、主翼の横断面における鈍角の頂点によって翼長さ方向に形成される稜線と上記胴体部の軸方向との間の角度は４５度に形成されていることから、低速度（遷移点よりも低いＲｅ）状態で発生する主翼長さ方向両端部から胴体への翼固定部に向って収斂する渦の流れをコントロールし、より大きな揚力を発生させる。従って、滑空姿勢における下降速度を小さくすることができ、滞空時間をより長く確保することができる。

請求項６記載の模型飛行機にあっては、ピッチ方向の動安定性が向上しピッチングを抑制することができるため、滑空姿勢における安定した飛翔が可能となる。従って、屋外のような気流の乱れることのある場所においても安定して飛翔させることができる。

請求項８記載の模型飛行機にあっては、垂直尾翼によりヨー方向の動安定性を向上し、ヨーイングを抑制することができるため、滑空姿勢における安定した飛翔が可能となる。従って、屋外のような気流の乱れることのある場所においても安定して飛翔させることができる。また、着陸時の衝撃で胴体や他の翼が損傷を負わないための緩衝材としての役割も有している。

請求項９記載の模型飛行機にあっては、胴体に設けられたストレーキにより揚力を発生すると共に、ピッチ方向の動安定性を向上させることができる。従って、滑空姿勢における下降速度を小さくすることができ、滞空時間をより長く確保することができると共に、屋外のような気流の乱れることのある場所においても安定して飛翔させることができる。

図１は、本考案に係る模型飛行機の一実施形態を示した飛翔方向に対して斜め後方から視た状態の斜視図である。 図２は、本考案に係る模型飛行機の一実施形態を示した斜め裏面方向から視た状態の斜視図である。 図３は、本考案に係る模型飛行機の一実施形態を示した平面図である。 図４は、本考案に係る模型飛行機の一実施形態を示した飛翔方向に対して側方からの側面図である。 図５は、本考案に係る模型飛行機の一実施形態を示した前方から視た状態の側面図である。 図６は、本考案に係る模型飛行機の一実施形態を示し、（ａ）は主翼の図３におけるＡ‐Ａ線断面図であり、（ｂ）は先尾翼の図３におけるＢ‐Ｂ線断面図である。 図７は、本考案に係る模型飛行機の先尾翼の裏面に装着された突出部の一実施形態を示し、（ａ）は突出部前端部の幅寸法が大きい突出部の平面図であり、（ｂ）は突出部前端部の幅寸法が小さい突出部の平面図であり、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の突出部を貼付固定した状態の先尾翼裏面図である。

以下、本考案に係る模型飛行機を実施の形態に基づき、図面を参照して詳細に説明する。

図１〜５に示すように、本考案に係る模型飛行機１０は、胴体部１１と、上記胴体部１１に固定された主翼１２と、上記胴体部１１に主翼１２よりも機首側に設けられた先尾翼１３とを備えている。

上記胴体部１１、主翼１２及び先尾翼１３は、木片を加工して製作されており、接着剤を用いて、模型飛行機１０の平面図において胴体部１１の軸線に対して線対称となるように固定されている。

上記胴体部１１は四角注状に形成されており、主翼１２は翼固定部２７がストレーキ１８を介して翼固定面と翼面との間の角度αが２４度の角度を形成するように胴体部１１に固定されている（図５）。

上記主翼１２は、上記胴体部の後端部１４に固定されている。
図６（ａ）に示すように、上記主翼１２は、裏面部１９ａは平面により形成されると共に、表面部２０ａは翼幅方向前端部２１ａが上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部２２ａ側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなる横断面全体三角形状に形成されている。

上記主翼１２の翼幅方向前端部２１ａは、翼前方へ向かう直線による鋭角を形成する楔状に形成されている。
また、主翼１２は前進翼であると共に翼固定部２７から翼先端に至るに従って幅狭となるよう形成されている。

また、上記主翼１２の横断面における鈍角の頂点２３によって翼長さ方向に形成される稜線２４と上記胴体部１１の軸方向との間の角度βは４５度となるよう形成されている。

また、上記胴体部１１の上記主翼１２が固定された部位には、胴体部１１下方へ突出する垂直尾翼１６が取り付けられている。上記垂直尾翼１６は、略逆台形状に形成されている。

上記先尾翼１３は上記胴体部の先端部１５に固定されている。
図６（ｂ）に示すように、上記先尾翼１３は、裏面部１９ｂは平面により形成されると共に、表面部２０ｂは、翼幅方向前端部２１ｂが上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部２２ｂ側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなるような曲線により横断面形状が形成されている。

上記先尾翼１３の翼幅方向前端部２１ｂの輪郭形状は円弧状であり、図６（ｂ）において破線で模式的に描いた真円の内、円周の１／４寸法部により形成されている。

上記先尾翼１３の裏面部１９ｂには、裏面部１９ｂ方向へ突出する突出部２５が設けられている。
突出部２５は、図７に示すように、厚紙を平面略矢印状に形成して製作され、突出部前端部２６は、先尾翼１３の翼幅方向前端部２１ｂの形状に適合するように形成されている。図７の（ａ）及び（ｂ）のように突出部前端部２６の幅寸法が異なる２枚の突出部２５が準備され、先尾翼１３の裏面部１９ｂに接着剤にて貼付固定されている。

上記先尾翼１３は、胴体部１１から胴体部１１幅方向側方へ突出した部位は、平面五角形状に形成されている。先尾翼１３は全体平面状に形成されており、先尾翼１３の翼幅方向前端部２１ｂが翼長さ方向端部２８に向うにつれて後退する後退角を有している。

図４及び図５に示すように、上記主翼１２と上記先尾翼１３とは、同一平面上において胴体部１１に固定されている。

上記胴体部１１には、主翼１２と略同一面上に配置され、後端部１７が胴体部の後端部１４に至る平面略六角形状のフィンからなるストレーキ１８が設けられている。

上記ストレーキ１８は厚紙により製作され、翼固定面との角度が２４度をなすように胴体部１１へ接着剤にて取り付け固定されている。主翼１２は翼固定部２７において上記ストレーキ１８に固定されることで、翼固定面と主翼１２の翼面との角度αが２４度となるように胴体部１１に固定されている。

模型飛行機１０は、以上のパーツにより構成され、全体として重心２９は胴体部１１の軸方向中心部付近、飛翔方向に対してはやや左側となるよう胴体部１１及び主翼１２に設けられた錘（図示せず）によって調整されている。また、垂直上昇時の圧力中心３０は重心２９よりも飛翔方向後方側に形成されている。
ここで、垂直上昇時の圧力中心３０とは、横風に対する揚力の中心を意味している。

以下、本実施の形態に係る模型飛行機１０の作用について図１〜７を参照して説明する。

本実施の形態に係る模型飛行機１０は、木片や厚紙を所定形状に加工して接着剤にて固定することにより、製作することが出来るため、容易に製作することができ、遊技によりパーツが損傷した際も手軽に修繕することが出来る。

上記のように、軸方向中心部付近に重心２９があると共に、飛翔方向に対して上記重心２９よりも後方側に垂直上昇時の圧力中心３０が形成されていることから、垂直上昇時の高速度（遷移点以上のＲｅ）状態での機体の安定性を向上させることが出来る。

また、主翼１２は翼固定面に対して２４度の取付角度αをもって固定されており、さらに胴体部１１の下方に伸びる垂直尾翼１６を有していることから、飛翔方向から見た際には図５のように、胴体部１１より２本の主翼１２と垂直尾翼１６が凡そ等角度にて三方向に突出することにより、ロール方向における動安定性を向上させることができ、特に垂直上昇時に有利である。

上記模型飛行機１０は、翼の横断面形状により、高速度（遷移点以上のＲｅ）状態においては、空気は翼に沿って流れるが、この際の翼上面と下面を流れる空気の流速の差は揚力をほとんど発生させることがなく、一方で低速度（遷移点よりも低いＲｅ）状態においては、渦により、揚力を発生する。

従って、模型飛行機１０をゴムパチンコ等で真上に射出した直後の高速度（遷移点以上のＲｅ）状態において、機体の安定を保ちながら垂直上昇させることができ、重力により次第に速度が低下し、低速度（遷移点よりも低いＲｅ）状態となった際には、翼に発生する揚力により機体は傾き、滑空姿勢に移行する。

また、主翼１２を前進翼形状としたこと、及び主翼１２の横断面における鈍角の頂点２３によって翼長さ方向に形成される稜線２４と胴体部１１の軸方向との間の角度βが４５度に形成されていることにより、主翼１２に発生した渦の流れが最適にコントロールされつつ、翼固定部２７に向って収斂させることが出来る。

従って、より大きな揚力を発生させることができる。また、胴体部１１に設けたストレーキ１８によっても、より大きな揚力を発生させることが出来る。

また、翼固定部２７から翼先端に向うにつれて幅狭となるよう主翼１２が形成されていることにより、翼固定部２７から翼先端までを一定幅で形成した場合と比べて、翼の重量を軽減することが出来る。

また、模型飛行機１０の重心２９は、飛翔方向に対して胴体部１１の軸方向からわずかに左側に偏在しており、滑空時にはわずかに左側に機体が傾く。

上記のような作用により、滑空姿勢へと移行した模型飛行機１０は、飛翔方向に対してわずかに左方向へ旋回しつつ、ゆっくりと螺旋状に高度を下げながら滑空する。

他方で、上記ストレーキ１８は、揚力発生装置としての役割のみではなく、ピッチ方向の動安定性を向上させる。さらに突出部２５も同様にピッチ方向の動安定性を向上させることができ、垂直尾翼１６はヨー方向の動安定性を向上させることが出来る。

従って、滑空姿勢の模型飛行機１０を安定して飛翔させることができ、例えば屋外のような気流の乱れることのある場所においても安定して飛翔させることが出来る。

ゆっくりと高度を下げながら滑空した模型飛行機１０は、最下部に位置する垂直尾翼１６の先端から着地する。
従って、胴体部１１から着地する場合と比べて、胴体部１１や主翼１２及び先尾翼１３などの主要パーツを損傷することなく、着地させることが出来る。

上記実施の形態においては、先尾翼１３の翼幅方向前端部２１ｂ断面における輪郭形状は、真円に円周の１／４寸法分が沿うように円弧状に形成されている例を説明したが、これに限定されず、楕円に円周の１／４寸法分が沿うように円弧状に形成されていても良い。

本考案に係る模型飛行機は、例えば組立式のキットとして販売することにより、子供から大人まで幅広い層の利用者に楽しんでもらうことが可能であり、産業上利用可能性を有している。

１０ 模型飛行機
１１ 胴体部
１２ 主翼
１３ 先尾翼
１４ 胴体部の後端部
１５ 胴体部の先端部
１６ 垂直尾翼
１７ 後端部
１８ ストレーキ
１９ａ 裏面部
１９ｂ 裏面部
２０ａ 表面部
２０ｂ 表面部
２１ａ 翼幅方向前端部
２１ｂ 翼幅方向前端部
２２ａ 翼幅方向後端部
２２ｂ 翼幅方向後端部
２３ 横断面における鈍角の頂点
２４ 稜線
２５ 突出部
２６ 突出部前端部
２７ 翼固定部
２８ 翼長さ方向端部
２９ 重心
３０ 垂直上昇時の圧力中心

Claims (10)

1. 胴体部と、上記胴体部に固定された主翼と、上記胴体部に主翼よりも機首側に設けられた先尾翼とを備えた模型飛行機であって、
   上記主翼は、裏面部は平面により形成されると共に、表面部は翼幅方向前端部が上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなる横断面全体三角形状に形成されており、
   上記先尾翼は、裏面部は平面により形成されると共に、表面部は、翼幅方向前端部が上方へ膨出して厚さ寸法が大きいと共に、翼幅方向後端部側に至るに従って厚さ寸法が次第に小さくなるような曲線により横断面形状が形成されていることを特徴とする模型飛行機。
2. 上記主翼の翼幅方向前端部は、翼前方へ向かう直線による鋭角を形成する楔状に形成されている一方、上記先尾翼の翼幅方向前端部の輪郭形状は円弧状であることを特徴とする請求項１記載の模型飛行機。
3. 上記主翼は、前進翼であることを特徴とする請求項２記載の模型飛行機。
4. 上記主翼は、上記胴体部の後端部に設けられていることを特徴とする請求項３記載の模型飛行機。
5. 上記主翼の横断面における鈍角の頂点によって翼長さ方向に形成される稜線と上記胴体部の軸方向との間の角度は４５度であることを特徴とする請求項４記載の模型飛行機。
6. 上記先尾翼の裏面部には、裏面部方向へ突出する突出部が設けられていることを特徴とする請求項２記載の模型飛行機。
7. 上記先尾翼は上記胴体部の先端部に固定されていると共に、上記主翼は胴体部の後端部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の模型飛行機。
8. 上記胴体部の上記主翼が固定された部位には、胴体部下方へ突出する垂直尾翼が取り付けられていることを特徴とする請求項７記載の模型飛行機。
9. 上記胴体部には、主翼と略同一面上に配置され、後端部が胴体部の後端部に至る平面略六角形状のフィンからなるストレーキが設けられていることを特徴とする請求項１記載の模型飛行機。
10. 上記主翼と上記先尾翼とは、同一平面上において胴体部に固定され、上記先尾翼は胴体部から胴体部幅方向側方へ突出した部位は、平面五角形状であることを特徴とする請求項１記載の模型飛行機。