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zoom RSS 重心位置の調整

<<   作成日時 : 2008/12/26 19:16   >>

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上空でのグルービーの挙動は、舵が敏感で正面・背面ともほとんど当て舵要らず。微妙に違和感がありました。
そこで、重心位置を真剣に検討してみました。
ラジ技08年3月号と内藤先生の「飛行力学の実際」を参考にしました。
まずはMACを割り出します。これはラジ技に記載された作図法で求めます。グルービーの場合はMAC=345mmでした。
求まったMACの位置にマスキングテープを貼り付けて、MACの20%〜35%になる位置を5%刻みで印を付けます。
画像
スタント機の重心位置は30〜35%MACとのことですので、このあたりに重心が有ればOKですね。

では実際にグルービーの重心位置測定です。
ラジ技ではSTAを使った3輪式の図解でしたが、スタント機は2輪式ですので、主輪と尾輪の中心距離と、主輪中心と重心位置の関係から重心距離を出してみました。
@飛行機の水平を出す:これは尾輪を持ち上げて、主翼の取り付け角0°をインシデンスメーターで計りました。
A左右の主輪(WrとWl)、それから尾輪にかかる荷重(Wt)を、スケールで測定します。
B主輪中心と尾輪中心の距離(a)を測ります。
重心位置は主輪の中心からの距離(x)として次式で出ます。

x=aWt/Wr+Wl+Wt=aWt/W
※W=Wr+Wl+Wt

こっちの方が簡単ですが、主輪中心からの距離になるので位置の確認が大変です。
重心位置調整にはモーメントを考えるので結果的に主輪、尾輪、重心位置などのSTAが必要となることから最初からSTAでやった方が合理的です。詳細はラジ技参照。

実際のグルービーはというと・・・。燃料を入れずに計って37%MAC!重量Wは4100g
うーん。スタント機の適正な重心位置は30〜35%MACとラジ技に書いてあったので不安定な挙動の原因かもです。
では、燃料満タンでどの位重心位置がずれるかというと・・・。
算出に必要なSTAは重心位置と燃料タンク(簡単のため中心点)です。
基準点はカウリング上部のレギュレータ調整用の穴にしました。
重心位置の基準点距離Lg=398.5mm、タンクのSTA、Lt=278.5mmです。燃料は満タンでw400gとしています。
この時の基準点からの重心位置距離xは次式で計算します。

x=W×Lg+w×Lt/W+w
 =387.8mm
Δx=398.5-387.8=10.7mm
と言うことで、満タン時には11mm程度前方に移動することが判りました。MACは345mmですから、
重心位置は37%-(10.7/345×100)=33.9%です。
実際にはタンク長が有るのであくまで目安ですが・・・。
さらに、着陸時は100gの燃料が残っているとして計算すると、Δxは約2.9mmですのでΔ%は僅か0.84%。ほとんど37%MACと変わりません。
実際の飛行の状況から、もう少し前重にして機体をしっかりさせたいところです。
グルービーには飛行初期に、おもりを尾輪近くに50g載せてあります。
確か燃料タンク位置とバッテリー搭載位置を変更する前だったと思いますが・・・。
おもりを外したらどうなるでしょうか?
おもりの重さ50g、STA1400mmで計算すると、
X=4100×398.5-50×1400/4100-50
 =386.14
Δx=398.5-386.14=12.36mmとなりました。
Δ%=12.36/345×100=3.58%
この時の重心位置は37-3.58=33.42%MACです。
!!おっ何か良い感じの値ですね。

燃料満タン時+おもり無しのSTAは
x=4100×398.5+400×278.5-50×1400/4100+400-50
 =376.46
Δx=398.5-376.46=22.04mm
重心位置(%MAC)=37%-(22.04/345×100)=30.61%MAC
良い感じですね!
燃料残100gではΔx=14.95mm、重心位置は32.67%MACです。

結論!おもりを減らすか外してみる・・・。
となりました。次回飛行ではおもりを調整し、若干エレベータ舵角を増やして検証してみます。
実際にはおもりを30gぐらい載せた感じがベストかも知れません。
アー疲れた!

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コメント(3件)

内 容 ニックネーム/日時
MACおよびSTA利用の重心位置計算、大変ご苦労様です。
F3A機の適正重心位置が30〜35%MACという話ですが
これの説明を始めた所うまく説明できず中断状態。
ブログでの説明は本当に大変です。絵図を書くのに膨大な時間が
かかります。まして計算式が書けませんからね!
空禅一如
2008/12/26 23:03
EC取得以降は、機体の状態を数字で管理することが合理的かなと考えています。
数字で管理する利点は状況把握が明確になり、課題解決の目標値の絞り込みが出来ることでしょうか。
実機の場合、重心位置の前方限界は最大揚力係数時の飛行姿勢と操縦性によって20%、後方限界は最大離陸重量での釣り合い状態によって決まるらしいですが、実用可能重心位置は26〜34%という記述が「飛行力学の実際」にあります。また重心位置の許容範囲の拡大は要は釣り合いの問題なので尾翼面積に関係有るそうです。
まあ30%MACあたりが目標でしょうか?空禅さんも前作機で検討されていたとき30%程度を目標にしていたのではと思いますが・・。
何れにせよ釣り合いは機体固有のものですから最終的には飛ばした感覚で決めることになるんでしょうね。
mow
2008/12/27 12:30
ラジコン機、とくにF3Aの機体は実機と比べて
水平尾翼面積がかなり大きいと思いませんか?
CGを後方限界に近くして、その分水平尾翼容積を
大きくしてあります。35%付近で正立から背面に
移ってもイントリムの状態が保てる点を発見しました。
空禅一如
2008/12/27 23:18

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