東海クライマックスシリーズに参加しました～①大学授業での設計～

初投稿ですが今回は大学の企画で参加した東海クライマックスシリーズという企画について勝手に紹介します．
こちらは名古屋大学と岐阜大学が連携して行っている自作グライダーの競技会です．参加する生徒は数名のチームを組み，設計，製作，制御すべてを自分たちで行い飛行させます．
この前に設計製図第3という授業が大学で行われその上位2チームがこのイベントに参加します．幸い授業で1位になり縁あって参加させていただきました．

東海クライマックスシリーズ　https://ipteca.gifu-u.ac.jp/program/tokai-cs/

ざっくりしたルールとしては体育館の決められた発射台からパチンコのように機体を発射しより遠く，より経路をずれずに制御できると高得点になるという競技です．
この競技も今年で4年目で昨年や一昨年の競技会では端から端まで飛んでしまっている状況でした．そこで2024度より外乱を設けより制御性を高めるルールになっていました．
そよ風ならよかったのですが発射直後に上方に突風吹かせるというのでかなり頭を悩ませました．今回はその開発記録を僕の視点で投稿いたします．

授業での設計

開発期間は院試後の4週間．まず手元には製図第3の授業後の機体があります．なぜか破損した状態で保管されていました．破壊前の設計を振り返ります．
諸元はこんな感じです．飛行ロボットの経験しかないので200g位を目安に作っていました．重心が取れず鼻先に40 g重りを積んだので必要以上に重くなってしまったのですが翼面荷重が多少大きくなる分にはグライダーの性能は向上するので良しとしました．

翼型の選定

主翼の翼型はAG35を使用しました．グライダーでの使用例がそこそこあったのでその実績を信じることにしました．また底面が平らで授業で初めてグライダーを組む人でも製作精度が出しやすいと思ったのも採用理由です．Xflr5を使用した解析結果を載せておきます．Re＝60000~100000 で解析しています．

翼平面形の決定

翼平面はこんな形です．後退角や前進角，ねじり下げはなく，途中上反角20度を設けました．上反角は翼根からと仮定すると13度に相当するようにしました．
これは全体にテーパーや上反をかけると翼根の設計が大変になりそうだったところが大きいです．実際の設計点の決定には誘導抗力をある程度小さくするように設計しました．グラフを見ていただくとわかるようにある程度細長い主翼にするとそれ以上は抗力係数の差はほとんどなく，今度は主翼剛性に課題が発生するのである程度で我慢しました．今回のスケールではここを詰めるより製作を丁寧にしたほうが抵抗が減ります．

主翼構造

主翼二次構造は以下の写真のように作っています．翼弦長の25％位置に主桁，前方に補強のフランジを設けています．また主翼のねじれ剛性のため，前縁はスチレンペーパーのプランクで覆いました．主翼図面も併せて載せておきます．

胴体や制御システムはほかのチームメンバーに設計をお願いしたので僕の口からはここまでです．幸いにもこの設計で授業はクリアできて東海クライマックスシリーズに出場できました．思ったより長くなったので東海クライマックスシリーズの機体は次回解説します．