空観方程式

「色」と「空」の一体化によって可視化され、相互作用で共感・共鳴が生じ、新たなる思いや生命力が実体化される。

飛行機体の揚力計算例

2014年07月02日 | 滞空飛行の実用化
毎秒10mの横風がある環境で、風上と風下を往復するときの仕事量。  

[1]滑空下降時の計算



流体の密度:海面高度の大気中なら 1.2 kg/m3
翼面積:6m*2m=12m2
翼と流体の相対的迎え角:2°
翼と流体の相対速度:10m/s
揚力係数と抗力係数は下に示す例示グラフより
C(L)=0.7
C(D)=0.02

であるから揚力は
L=1/2{1.2(kg/m3)*10^2(m2/s2)*12(m2)*0.7}=504(N : kg.m/s2)
抗力は
D=14(N : kg.m/s2)

滑空比は揚抗比(504/14)に等しい。
飛行可能重量は50 kg/COS(θ)≒50 kg
このときの揚力が働く方向は風上である。

一方必要動力は抗力分で14x10=140W
風力よる揚力が、風上に向かう分のエネルギーを供給する。
ポテンシャルエネルギー(mgh)換算では、50kgの機体の場合
毎秒0.28mの高度変化するエネルギーである。
10秒間の滑空では、50kgの機体は2.8mの高度差となる。

ここでの滑空は、動力がなくてもグライダーのように自重によって毎秒
0.28m分のポテンシャルエネルギーを放出しながら風上へ下降する。



[2]翼の迎え角を増加した後の機体上昇の計算



翼面積:12m2
迎え角:15°(最大値:失速の直前)
翼と流体の相対速度:10m/s
揚力係数
C(L)=1.3
C(D)=0.17


このとき揚力と抗力の合成力が働く方向は風下である。
揚力は風向きに対して垂直に働き、その量は
L=936(N)となるから、重力バランス分を差し引いた残りが上昇分となる。
936-504=432(N)
差引432(N)/COS(15°)≒450は、50kgの機体が1秒間に0.9m
風下に上昇するエネルギーに相当する。
およそ3秒間の滑空で下降したポテンシャルエネルギーに換算される。


飛行機体の一定範囲内での長時間滞空方法が可能である。




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