ダクトの設計について


2001年5月記
自分自身のメモ用 大した理論や裏付けはありません
しかも研究者?ではないので的ハズレな記述もあるかもしれません。あしからず。

F−16を飛ばしてみて。
オランダ製 JepeのF-16Cを製作・飛行させて。
F−16紹介コーナーでも書きましたがJepeは相当な自信も持っております。今まで作ってきた機体の経験的な発想は吹っ飛んでしまいました。
まずはその大きさ、今までは使用するユニットの重量、バッテリーの性能からある程度の設計思想が確立されていましたが(私の勝手なものよ)今回はそれを払拭するサイズ ようするにかなり小さい。
大抵はその重量から 「飛ばへん」というサイズでんな〜。
全幅760mmといえば、いわゆる翼だけの面積なら14duほどしかありません。飛行重量1750gもありますから翼面荷重120g/du これは「飛ばへん」となるでしょ。
ところが元気はつらつ離陸直後の急激な(いままでのEDFに比べて)上昇力! 最高速200km(これはまだ記録してませんけど)ですからね〜 しかも着陸は十分減速して安全に降りられます。
こうなると今までのは「なんだったの」ってなりますね。
そこで 素人ながら色々ぐだぐだと考えて...


まずFー16のリフティングボデーです。これは実物もしくはプラモでも見てわかるように主翼ぜんえん部に伸びるストレーキ部分+胴体断面の形状からかなり揚力に貢献した形状になっていること。たかが模型ですがJepe製品は機体断面を何十箇所も輪切りにしてその形状を忠実に再現しこの恩恵を授かっている。
これは「かっこう」だけ再現したのでは無理でしょう。
翼形
これもかなり忠実に薄翼を再現しています(5%程度)主翼付け根の一番厚い部分でも18mmしかありません。
翼形はセミシンメトリックで高速グライダーのような断面でぜんえん部はシャープです。
(ここらへんは いままでどおりで安心)

ダクト
これは実物を見ないとよくわからんと思いますが、
インテークからファンまではかなり窮屈にシボメられています。今までの発想だと大量の吸気をするために有利な設計(ようするにでかいインテーク)をしていましたが、JepeのF-16はインテークまでも絞りこんであります。
これは最高速で一番効率が上がるように設計されているようです。でかい口のままだと上空で高速飛行すると吸入量が多すぎてインテークからあふれ出てしまい、結果速度を上げる方向に働かなくなるそうです。
最適な設計? まとな計算方法もしりませんし、趣味の域を越えてしまいますが、ある程度複合的な条件の設定で目的の速度になるような 「適当」な絞りをつける ってこと?(笑) しょうがないね。
エキゾースト
これは今までの経験からの積み重ねとほぼ同じで、ファンユニット後方から最終の排気口直前まではそのままの径でつなぎ、最後に絞りを付けます。この絞り方も目的の速度に合わせて絞ります。
以前、静止推力だけで計測したデータを掲載しましたが、あれは離陸するまでは最適かもしれませんが上空では絞りが足りないようです。これも「研究者」ではありませんので「適当に」設定します。(そろそろ怒らないでね)
いままでのMiniFanのデータだと68mm(ファン直径)から58mmから60mmに絞ってました。(地上での推力重視)
JepeのF-16では90mmから60mmに絞ってあります。すごいでしょ!
単純な計算で67%程度。MiniFanならたったの45mmになります。
これは地上で静止推力だけの測定だと 消費電流だけが増えて推力が上がらない 「あかん」設定となってしまいます。要するに静止推力だけに頼ると 発進するときは加速はいいが、ずーっとローギヤでは最高速度は出せない。模型の場合はゴムパンチで加速しますので地上での静止推力不足はそれで補ってもらい上空仕様に(セカンドギヤにシフトアップ)した状態に設定し設計すると全体の性能を上げることができるかもしれません。
ここらへんのことはダニエルシューベーラーのページでも記載されています(ただしドイツ語です)
ファンの性能
私は、あくまでJetマニアで飛ばすのが好き! ここまで自作する理論も根性も持ち合わせておりませんのであくまでも市販の製品に頼ります。ただし最近のオールカーボンの軽量さには驚きます。モータ+スピコン+ファンユニットで100g違うと元には戻れません。

総合すると、モータやファンユニットの性能に左右されるのは仕方が無いことですが、大切なのはダクトユニットの形状です。
障害物のないクリーンなダクトの設計・製作。ある程度の理論に基づいたダクト(インテーク、エキゾースト)の設計が機体性能を大きく左右することだと感じます。(またまた怒んないでね) まぁ Jet機で速度の遅い機体を設計することはないでしょう
ここからどう実践するかはこれからですから、これらの発想を元に挑戦してみようと思っています。
某社のキットは低速向けの設計?
これはそうとしか言いようがなくなってきましたね〜 私もモータ換え、セル数上げてと色々苦労しましたが上空スピードが上がったといえるような結果はでませんでした。(ある程度まではいきますよ)でも入力した電力=金額に見合うものではありません。
今後に期待しましょう! ただしあのGP-DFは許せん!! 「ダクトなどいらん」とでもいうのか? あぁ〜 涙が出てくる〜。
そう ダクト機なのにダクトが無い!? こうなったら主翼ぶち抜いて 9x6のペラ回したら? 飛ぶで〜

以前はこんな風にインテークをデザインしてました

これからはこんなイメージで

Ripはなるべく丸く仕上げます

注意) インテークの絞り
ファン直径の95%までにしなさい。 ファン前方からインテークリップまでの絞りの角度は4度以上にしない
とシューベラーさんは言ってます。
微妙ですね!