CHicK-2000 プロジェクトの概要

CHicK-2000 プロジェクトの概要
CHicK-2000
プロジェクトチーム
“アクティブギャルズ”
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目
次
(1)まえがき
3
(2)活動目的
3
1) 飛行目的
3
2) 飛行目標
3
3)体力目標
3
(3)人力飛行の歴史と“アクティブギャルズ”
3
(4)CHicK-2000 の設計ポイント
4
1) 機体概要
5
2) 機体の剛性の飛躍的な向上
5
3)高速飛行
5
4)スパイラル降下の防止と上反角旋回(Dihedral Turn)
5)高効率な上昇方法(ジャンピングクライム)の開発
6
9
9
(5)機体のレイアウト
1)主翼
9
2)尾翼
10
3)コクピット
10
4)プロペラ
10
5)動力伝達系
10
6)操縦系
10
11
(6)パイロットのトレーニング
1)体力トレーニング
11
2)フライトトレーニング
11
12
(7)飛行
付
録
アクティブギャルズの人力飛行機活動概略
アクティブギャルズの飛行機関連レポート一覧
アクティブギャルズのフライト一覧
人力飛行の歴史
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CHicK-2000 プロジェクトの概要
(1)まえがき
CHicK-2000 プロジェクトは、女性パイロットによる人力飛行機の 360°旋回飛行の記録達成に
向けて、1994 年秋から半年間の準備期間を設け、人体エンジンの可能性調査、機体の概略設計、
その達成に必要な新技術の開発項目の抽出等、様々な技術検討を行なうと共に、綿密な目標設定
を行なった。
目標達成の可能性を見極めた 1995 年 4 月に CHicK-2000 プロジェクトプロジェクトチームとし
てスタートした。
(2)活動目的
活動目的:我が国の人力飛行機が未達成の 360°の旋回飛行に挑戦
1)飛行目的
飛行の目的は、
① 日本人女性パイロットに適した人力飛行機特有の新しい旋回飛行方法の確立。
② 目標とする人力飛行を達成するためのパイロットの体力トレーニングと操縦技術の向上。
③ 目標とする人力飛行機を実現するための必要な構造系、推進系、駆動系、計測系等を含む
新しいシステムの開発。
の3要素を実現することにある。
更に、①、②、③に対してはそれぞれ各種飛行データの取得と解析、体力トレーニングの結果
の解析と評価、構造変形強度試験等の各種単体試験、人力飛行にて消費されるパワーの定量的測
定等による工学的な検証を行うことにより、将来の人力飛行に必要な新しい技術の発展のため、
人力飛行の基礎データを収集すると共に基礎技術を確立することにある。
2)飛行目標
飛行の目標は、360度旋回(旋回半径:200m)を含む2000m飛行とした。
旋回半径は、主翼の両外部をそれぞれ 1.5°づつ捻った(外翼-1.5°、内翼+1.5°)状態で、最
大迎角が失速角直前を維持できる釣り合い状態を基に決定した。
3)体力目標
体力の目標は、180W の出力パワーを 7 分間持続できることとした。
出力パワーは、機体の定常飛行に於ける必要馬力が、半径 200m の緩旋回飛行が目標巡航速度
8.0m/s(高度 2m)で 160W に対して、気象条件と旋回飛行に必要な余剰パワーを見込んで 180W
に設定した。持続時間は、2000m を巡航速度 8.0m/s で飛行すると 4 分 10 秒を要するのに対し
て、気象条件と飛行コースのロス、エルゴメーターによるペダリングと実機のプロペラを回転さ
せるためのペダリングとの効率の違いなどを考慮して 7 分に設定した。
(3)人力飛行の歴史と“アクティブギャルズ”
『クレーマー賞』が要求する人力飛行は、ヘンリー・クレーマー氏が 1959 年に『クレーマー8
の字飛行賞』の発表当初から、飛行距離のみならず航空機が有する 3 次元空間を自由に飛行でき
る高度な運動性能を要求していた。1970 年代末には、FAI も人力飛行のカテゴリーを設けるに至
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った。それは『クレーマー賞』に基づいて制定され
ている。
1960~70 年代の人力飛行の研究・開発はヨーロッ
パを中心に展開された。
しかし、初の『クレーマー8 の字飛行賞』は、1977
年にアメリカ合衆国のポール・マクレディー博士が
ブライアン・アレン氏の操縦による“ゴッサマー・
コンドル号”によって獲得し、その後『クレーマー
賞』は、
『クレーマー海峡横断賞』、
『クレーマースピ
ード賞』へと更新された。
一方我が国では、1963 年から日本大学で人力飛行
人力飛行の父:ポール・マクレディー博士
の研究が始まった。'66 年には“リネットⅠ号”が
初飛行に成功した。我が国では人力飛行の運動性に
関する研究は乏しいながら、以下に示す貴重な 2 例
がある。1977 年に日本大学の“ストーク B 号”が旋
回飛行に挑戦し、約 270°旋回したが、その後スパ
イラル降下に陥り接地した。1983 年には同じく日本
大学の“ミラン 82 号”が『クレーマー8 の字飛行賞』
に挑戦したが、約 1400m の飛行後にやはり接地した。
これは当時の HPA の設計・製作技術が発展途上にあ
り、現在のように新素材の入手すらままならない時
期での挑戦で有ったことにも一因があると思われる。
'92 記録飛行(我が国初の女性の人力飛行)
“アクティブギャルズ”の活動は、1988 年に結成、'89 年の『第
13 回鳥人間コンテスト選手権大会』の総合優勝(パイロット:宮崎
祥代)に始まる。'92 に FAI I-C クラスで、我が国初の女性の人力
飛行記録(直線飛行距離と滞空時間、パイロット:堀琴乃)を樹立
した。'94 年にはアメリカはシアトルの『MUSEUM OF FLIGHT』
で、アメリカ航空宇宙学会(AIAA)と共催で開催された『国際人力飛
行シンポジウム』で講演、'95 年から日本航空宇宙学会開催の『ス
カイスポーツシンポジウム』をはじめ、ホームページを通じて活動
報告や開発技術の情報を公開している。
今回の機体 CHicK-2000 は、『かかみがはら航空宇宙博物館』
に展示、永久保存されている HYPER-CHicK“KoToNo Limited”
国際人力飛行シンポジウム
MUSEUM
OF
FLIGHT,
に続く2番機にあたる。
(4)CHicK-2000の設計ポイント
今回我々は、過去の旋回飛行記録への挑戦を見直し、新しい旋回飛行方法や上昇方法を開発し
た。又、女性パイロットのスカイスポーツへの普及や人力飛行記録更新を目指して、超低出力で
飛行可能な人力飛行機 CHicK-2000 を開発した。CHicK-2000 は、主翼にストレススキン構造を採
用した画期的な超軽量・超高剛性・低必要パワーの女性用人力飛行機である。主翼に採用したス
トレススキン構造は、世界の人力飛行機で男女を問わず 2 機目に当たり、我が国では始めて飛行
に成功した。アスペクト比 43.7 の主翼は、我が国一の高アスペクト比を誇り、飛行に必要な最小
必要パワー160W は、世界最小である。
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1)機体概要
CHicK-2000 三面図
CHicK-2000 テクニカルデーター
翼 長
主翼面積
機体重量
失速速度
翼 型
パイロット : 堀琴乃
26.6 m
全 長
7.12 m
全 高
16.2 sq.m.
アスペクト比
43.7
プロペラ
31.0 kg
全備重量
75.0 kg
翼面荷重
7.2 m/s
最少必要パワー 160W @ 8.0m/s 最良滑空比
Wortman FX76 MP-160 ~ DAE-21 ~ DAE-31 ~ DAE-51
3.04 m
2.85 m dia.
46.3 N/sq.m.
1:48
CHicK-2000の設計に当たり、以下を検討・開発した。
2)機体の剛性の飛躍的な向上
操縦性の向上と、我が国最大の超ハイアスペクトレシオ(AR)=43.7 の主翼の開発に、我が国
で初めてストレススキン翼を開発した。この構造は構造効率に優れ、軽量化と高剛性化を同時に
達成した。主翼は、従来の人力飛行機に比べて同一重量で約 10 倍の剛性を確保した。着陸張線
は不要であるが、離着陸時の直進性や安定性の確保、離陸の短距離化を目的に通常飛行では装備
している。
テールブームは、薄肉の CFRP パイプを組み立てた立体フレーム構造とした。従来の人力飛行
機と比較して鉛直方向で約 10 倍、水平方向で 5~6 倍、捻りはケブラーブレースの配置で約 3 倍
の剛性を確保した。その結果、エレベーター・ラダーとも実機ソアラーを凌ぐ操舵レスポンスを
得た。
コクピットは、薄肉の CFRP 角パイプを組み立てた平面フレーム構造を採用した。従来の丸パ
イプ構造に比べて、接合部の固定度を飛躍的に改善し、面内・面外とも数倍の剛性を確保した。
コクピットフェアリングは、発泡スチロールを鎧貼りし、表面を GFRP 加工したモノコック構造
とした。
3)高速飛行
主翼を超ハイアスペクトレシオ化すると、面積が同一の場合翼弦長が短くなり、レイノルズ数
が低下する。レイノルズ数の低下は空力性能の低下に繋がる。旋回飛行では、旋回半径の内外で
それに勾配が生じることに問題が有る。レイノルズ数が概ね 250000 を確保出来る飛行速度 8m/s
を定常飛行速度に設定した。これは国内ではトップクラスの高速飛行で、必要馬力の低減と相反
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する選択である。男性パイロットの機体に比べて軽量に仕上がる女性用人力飛行機独特の難問で、
重量と飛行速度、レイノルズ数の最適化が設計ポイントになる。
4)スパイラル降下の防止と上反角旋回(Dihedral Turn)
上反角旋回(所望する方向に主翼を傾けて旋回飛行する制御方法)は、“アクティブギャルズ”が世界
で始めて開発した旋回制御方法である。1995 年には知的所有権協会に登録した。
旋回飛行は、飛行速度 8m/s で半径 150m~200m の“緩旋回”飛行を目指している。
≪上反角旋回(Dihedral turn)の開発≫
人力飛行機の旋回方法は、釣り合い旋回(コーディネイト・ターン)と水平旋回(ウイングレベル・ター
ン)の 2 つに大別できる。サイドスリップしながら旋回する水平旋回は、釣り合い旋回に比べて、20%以上
の必要パワーを費やし、今回の私達の計画には適用出来ない。
“CHicK-2000”が飛行速度 8m/s で半径 200m の旋回飛行を行うと、主翼の内端と外端の対気速度は
各々7.5 m/s、8.5 m/s となり、速度差は 13%に達する。揚力は速度の二乗に比例するので、局所の揚力
差は 28%に拡大する。それは揚力係数(Cl)で 0.2、迎角(α)で 2°に相当する。レイノルズ数は各々
227000、257000 で、通常の低レイノルズ数領域で設計された翼型が良好な空力性能を維持し得る
250000 すら下回ってしまうクリティカルな状況にある。ちなみに翼根では 400000 を確保している。
かつての日本の人力飛行機が旋回飛行を達成出来なかった原因がここにも有る。旋回飛行の達成に
はスパイラル降下の防止が重要なポイントに成る。速度勾配が揚力差を生じ、レイノルズ数の勾配によ
る空力性能の変化が内翼の空気抵抗を大幅に増大させ、回復不能なスパイラル降下に陥らせる。旋回
飛行には強力なエルロン(或いは、それに匹敵する制御方法)と、そのレスポンスを確実にサポート出来
る高剛性な主翼が必要である。通常の吊り合い旋回では、エルロンによる空気抵抗が増加し、か弱い
女性用人力飛行機には適用出来ない。我々は、釣り合い旋回に比べて更に低出力でパワーロスの少
ない“緩旋回”制御方法として、上反角旋回(Dihedral turn)を開発した。
制御手法は、以下の 2 つの操作による。
① 旋回方向に主翼を傾ける
② 空力弾性を活用して主翼を捻る
① 所望の旋回方向に主翼を傾ける(左右が一対の繋がった飛行張線を準備し、旋回半径に対して
内側の飛行張線を短く、外側を長く制御し、主翼を胴体軸のまわりに回転させる。回転角は ±2°を
限度とし、下がった側の主翼の上反角は 0°(=水平)を下回らない範囲とする)。
② フライングワイヤーの主翼側取り付け位置を前後に移動制御し、空力弾性を活用して主翼を捻
る。
≪空力弾性を活用した主翼の捻り制御の開発≫
旋回飛行中に主翼に生じる速度勾配は、機体にローリング・モーメントを発生させる。釣り合い旋回(コ
ーディネイト・ターン)の達成には、左右の主翼の揚力差によるローリング・モーメントを釣り合わせなけ
ればならない。速度勾配によって生じたローリング・モーメントの差の打ち消しに、主翼の空力弾性変形
を活用して主翼を捻る(左右の主翼の迎角を制御する)。制御方法は、飛行張線の主翼側取り付け位置
(支点)を前又は後に移動し、風圧中心と弾性軸の距離の変化により、支点回りの回転モーメントを制御
し、主翼を捻る。
主翼の捻り制御はライト兄弟が開発したが、その制御手法とは全く種を異にする。
制御手順を以下に示す。
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【上反角旋回(Dihedral Turn)の概要】
① 左右の飛行張線の長さを制御する。
(旋回方向の張線を短く、反対側を長くする。
⇒ 一本の連続した飛行張線を右、又は左にずらす。)
② 翼に吊り下げられているコクピットが、飛行張線の
長さに合わせて、旋回方向に回転する。
(⇒ローリングモーメントの誘起)
③ 重心位置の移動により発生する回転(回復)モーメ
ントで機体がローリングする。
④ 高度維持にエレベーターを操舵。
⑤ 旋回方向にラダーを操舵。
(⇒ヨー角の変化を導入し、旋回飛行に遷移)
この旋回は、横滑りを伴うウイングレベルターン。
⑥ 旋回飛行に移ると、主翼には内翼と外翼の速度差
により、バンクを深める向きの回転(ローリング)モー
メントが生じる。 (⇒スパイラル降下の初動)
⑦ 主翼側の飛行張線取り付け位置を移動させる(空力
弾性を活用して、主翼をツイストさせる)。
内翼:後方に移動 ⇒ 迎角増大
外翼:前方に移動 ⇒ 迎角減少
(⇒ローリングモーメントのキャンセル)
この操作で旋回は、コーディネイトターンに移行する。
⑧ 旋回半径と速度に吊り合う左右の主翼の上反角を
維持する。
(⇒旋回飛行の維持。旋回飛行に必要な向心力は、
左右の主翼の上反角の差から生じる揚力の水平成
分の差)
⑨ 旋回飛行から定常飛行への復帰は、上記の逆の
操作を行う。
制御手順図
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主翼の捻り制御の操作説明図
【解説】
上反角旋回は、我々が目指している一定の旋回半径(半径;150m~200m)を維持しながら 360 度
の“緩旋回”飛行の達成に、パイロットのパワーを最大限に有効活用する目的に開発した。
(1)旋回方向に主翼を傾け(主翼の回転制御)、更に、(2)主翼を捻り制御(wing warping)する 制御方
法である。
この制御方法は、旋回飛行中のパワーロスを最小限に押さえる。通常の釣り合い旋回では、ローリン
グモーメントの釣り合いの為にエルロンを用いるが、上反角旋回では主翼を傾け、更に捻り制御するの
で、主翼の空気抵抗が激減する。
主翼の捻り制御のみでも“緩旋回”飛行は可能であるが、上記 2 つの同時制御には以下の利点が有
る。
① 主翼の回転制御は、旋回に入るきっかけを与え易い。操舵し易い。
② ラダー操舵が殆ど不要で、そのロスを最小限に押えられる。
③ 旋回半径の内側の翼を水平に保持し、外側の翼で必要な向心力を生むためスパイラル降下に入
り難い。
④ また、スパイラル降下の初動が生じた場合、上反角を元に戻して水平状態に復元し易い。
⑤ パワー消費について抗力を比較すると、“主翼の回転制御 + 捻り制御”は“捻り制御のみ”に比
べて、上反角を作る外側の翼が“捻り制御のみ”の場合に比べ、揚力係数の変化が少なく済むの
で、抗力の増加が少なく、パワー消費に関する効率が良い。
主翼を傾ける時、あまり大きな角度を回転させることは機体の安定性や構造面、パイロットの腕力か
ら出来ない。今回は、±2 度を想定している。
主翼の捻り制御は、有限要素法を駆使した構造計算と地上での実物を使った荷重試験で制御状態を
確認した。フライングワイヤーを、主翼側の取り付け位置で、定常飛行時の取り付け位置を中心に、前
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方に 4cm 移動させると、主翼は約 2 度捻り下げに変形する。逆に 4cm 後退させると主翼は約 2 度捻り
上げに変形する。
旋回飛行中は、旋回半径に対して外側の翼を捻り下げ、内側の翼を捻り上げに変形させる。この変
形は、内側翼は失速に対してクリティカルな状態になり、パイロットは注意が必要である。
【補足説明】
我々は、上反角旋回の開発に当たって、以下の点に着目・留意した。
① 人力飛行機のラダーレスポンスの調整方法の一つに、フライングワイヤーの長さを変えて上反角を
調整し、所望のレスポンスを得る方法が有る。フライングワイヤーを長くすると、上反角が大きくなり
ラダーレスポンスが向上する。反対に短くするとラダーレスポンスが低下する。一般の人力飛行機
の場合、フライングワイヤーの数センチメートルの長さ調整で、上半角が 0.5 度から 1 度くらい調整で
きる。この調整でラダーレスポンスは大きく変化する。この現象を顕著に得るには、機体のテールブ
ームに高い剛性が必要である。
② 機体に比対称性を与えることで機体の左右の揚力のバランスを崩し、崩れた方向への水平力が生
じる事、その水平力を旋回飛行に必要な向心力と釣り合わせることが出来ると考えた。
③ 機体の特徴に、多くの人力飛行機の主翼は停止時に主翼が水平より垂れ下がり、下反角が付いて
いる事が多いが、CHicK-2000 は停止時でも離陸滑走に必要な“上反角を維持”していることが有る。
この“上反角の維持”に必要な主翼の剛性が、上反角旋回を可能に導くポイントに成る。
④ CHicK-2000 は、主翼付け根部の曲げモーメントの低減に主翼と胴体の接合部にヒンジ構造を採用
した。主翼は、機体が滑走し始めて揚力を発生し、それが主翼の自重を打ち消して上反角を維持
(=フライングワイヤーに張力が発生する)するまでは、胴体フレームのパイプの周りを自由に回転
出来るように胴体に接合されている。従って、滑走中のウイングランナーは非常に重要な役割を担
う。
5)高効率な上昇方法(ジャンピングクライム)の開発
女性の人力飛行のうち、離陸とそれに続く上昇は、一連の飛行中、最もパワーを費やす過酷な
瞬間である。一般の航空機の上昇は滑らかな巡航上昇が望ましいが、人力飛行機のパイロットに
とっては、人体エンジンの“出力パワーと持続時間”の観点から、機体の姿勢変化に関わらず、
一定パワーの維持が有効である。ジャンピングクライム法は上昇角一定の巡航上昇方法とは異な
り、昇降舵操作による約 1m の上昇を数回のステップにより行い、目標とする飛行高度に達する
方法である。我々は離陸から上昇飛行中に、最少の疲労で効率的な上昇方法として、ジャンピン
グクライム法を開発・実践した。
(5)機体のレイアウト
人力飛行機を軽量・高剛性化する手法に、CFRP(カーボンファイバー強化プラスティク)材
の適用が有る。この材料は軽量で高い降伏点を持つ。部材の決定は、用途に適した断面性能の付
与に始まり、変形量(回転角)の把握に努めた。機体の主要構造に用いる CFRP 部材を全て自作
した。必要な性能を満足するために積層構成の最適化を図り、マンドレルを製作、プリプレグシ
ートを積層し、自作した専用の炉を用いて焼結させた。
1)主翼
ストレススキン翼の主要構造は、スパー:CFRP 棒材、ウエブ:バルサ、スキン:スチレンペ
ーパーに GFRP 加工とし、構造解析は有限要素法(FEM)によった。
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翼型は、翼根から翼端にかけて、レイノルズ数に対応して MP-160、DAE-21・31・51 を配置
し、定常飛行時の揚力分布の楕円形状化に対応した迎角、捻り下げを与えた。MP-160 から
DAE-21 に滑らかに移行させるに当たり、中間位置の翼型は MIT のマーク・ドレラ博士が開発し
た数値計算による空力解析ソフト;Xフォイルを用いて性能を確認した。
2)尾翼
スパー:バルサ棒材を CFRP 薄板で補強した複合材、ウエブ:バルサ、スキン:前縁側 40%
をスチレンペーパー、後縁側 60%をポリプロピレンフィルムとし、Dボックス構造を形成した。
3)コクピット
リカンベント型を採用した。サイクリング型と比較すると、
①フレームの小型・軽量化
高剛性化に直結し、運搬や組み立て・分解も容易。最大のメリット
は、機体重量の数十パーセントを締めるパイロットの姿勢を低く押さえられるので、重心位置が
低くなり、安定性の向上と慣性モーメントを低減できる。
②高い安全性
強固なフレームに囲まれたパイロットは、万一墜落の場合でも衝突姿勢
(CHicK-2000 の衝突姿勢;両腕を延ばしてハンドルを握り、座席とペダルの間で両足を突っ張
り、アゴを引き、ヘルメットをヘッドレストに押しつける)の保持により、機体から放り出され
難く、接地時の衝撃も減少する。安全性では他の姿勢の追従を許さない。
③ペダリングの脈動によるローリングが少ない
機体は、ペダリングの脈動から生じるコクピッ
トのローリングを極力抑えなければならない。反面、リカンベント型は機首をヨーイングし易い。
これは主翼とコクピットの接合部の設計や、操縦性に大きく影響する。
④出力変化への対応が優れている 日常的なサイクリング型に対して特殊な姿勢で、滑らかなペ
ダリングの持続には、トレーニングの3原則の1つ特異性の原理に習う必要が有る。一方、爆発
的な出力を要求される出発~離陸時等は、堅固に固定された座席がペダリングによる腰の反力を
確実に吸収し、少ないパワーロスで滑らかな高回転・高出力を得やすい。
4)プロペラ
平面形状の工夫により、プロペラ効率は 93.8%に達した。スピナーも抗力低減に有効で、様々
な直径と長さを検討し 180φ、400φmm とした。設計・製作の注意点に、ペダリングによる脈
動がブレード角に与える影響を詳細に解析し、製作に反映する事がある。ブレードの加速・減速
を考慮した変形の把握は、運用上の効率を 3%向上させた。
5)動力伝達系
ペダリングを、捻りチェーンを介してプロペラシャフトに伝達する。離陸滑走はプロペラと駆
動輪を並列駆動し加速を補助する。駆動輪に取り付けたドラムにケブラーロープを巻き付け、ペ
ダル側ドラムに巻き取り、回転させる(ロープドライブ)
。対気速度 5.5m/s までは、主翼は揚力
不足で自重を支えきれず上反角すら確保出来ないので駆動輪の接地抵抗が期待できる。上反角を
確保する直前にロープを巻き取り、プロペラドライブのみで滑走・離陸する。ドライブユニット
の伝達効率は 90%を達成した。
6)操縦系
操縦桿でエレベーター・ラダー・主翼のツイストの3舵を制御する。上反角の制御は、シート
の横に取り付けたコントロール・レバーでオン・オフ制御を行う。
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(6)パイロットのトレーニング
1)体力トレーニング
大阪体育大学金子研究室淵本教授の指導の基に体力トレーニ
ングを実施した。
2)フライトトレーニング
CHicK-2000 は機体の剛性向上に伴い、ソアラーを凌ぐ操舵
レスポンスを追求したので、フライトトレーニングもソアラー
によった。
グライダーによるフライトトレーニングを実施し、述べ 20
フライト消化した。
操縦技術は、ソロフライト可能なレベルに達した。
体力測定
フライトシミュレータを用いたフライトトレ
ーニングも行った。
“練土研チャレンジチーム”に鳥人間コンテス
ト専用のフライトシミュレーター[bird] をバ
ージョンアップした“Bird for CHicK-2000”
を提供して頂いた。数回のシミュレーションで、
離陸から安定した水平飛行に移行するまでの
Tr回数(/週)
操縦技術の大凡を習得できた。
7
6
5
4
3
2
1
0
5
3.5
4 4.2
3.25 3
シンポジウム
2.252.2 2.2 2.5
3
2
2.752.82.8
3.5
2.752.52.75 2.6 3.23.25
2 2 2.25
股関節故障
怪我等の無い通常の状態
0
実機機グライダーによるフライトトレーニング
シンポジウム
4
3 3.25 3 3
3.5
3.25 3
2.4
4
2.25
1.5
3.25
2.752.753.2 2.8
4.25
3.63.25
2.2
2
1.2
怪我等の無い通常の状態
頭痛
2.6 3 2.2 2.2
3
2.2
1 1 1 1.2
0.8
発熱
風邪
股関節故障
3 3 2.6 3.4 3.2
2.2
2.8 3 2.4 3 3
2
発熱
12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (月)
400
(秒)
180W(アップライト)
180W
200W
230W
250W
270W
350
股関節
の故障
により
高負荷
Tr休止
1回目墜落
2回目墜落
3回目墜落
300
自宅でエルゴ
メータTrに着手
250
200
150
記録飛行
11/4,5 ,18,19
(2176日)
2回目記録飛行予定日
1回目記録飛行予定日
100
50
0
0
主たる 基礎
Tr
Tr
200
低負荷Tr
400
600
180WattインターバルTr
急上昇期
'94
'95
800
1000
有酸素性Tr &
コンビネーションTr
有酸素性Tr
1200
1400
実践的Tr
高負荷Tr
緩上昇期
'96
'97
1600
1800
漸増負荷Tr
高負
荷Tr
2000
筋力Tr
2200
追い込み
と調整Tr
集中
期
停滞期
'98
'99
(日)
'00
12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (月)
図4 トレーニング頻度と持続時間の推移
ペダリング持続時間の推移
CHicK-2000 プロジェクトの概要.doc
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(7)飛行
PIO(Pilot Induced Oscillation)が原因で3回の
墜落大破を含む6年の歳月を費やし、2000年11月4
日・5日に、女性パイロットでは世界で初めて、ス
トレススキン構造翼機の安定した直線飛行に成功し
た。ストレススキン翼の人力飛行は我が国初の快挙
で、世界では男女を問わず3番目に当たる。
記録飛行は、公式立会人諏訪吉昭氏の立会いの基
に、海上自衛隊下総航空基地において 2000 年 11 月
4 日、5 日、18 日、19 日に行なった。
テスト飛行
11 月 4 日、5 日の天候は、北北西の風 2~3 m/s、
気温約 10°C、濃霧で日の出時の視界は 50m であ
った。機体組立中、午前 4 時頃から全体が結露し、
新聞紙で被って霧が晴れるのを待った。霧は7時に
晴れたが結露が納まらず、滑走路の使用時間の制限
から水滴が付いたままのフライトになった。熱容量
の大きなスチレンペーパーや発泡スチロールが主要
材料の機体にとっては、拭き取っても拭き取っても
結露が納まらない致命傷である。水滴は重量を約
3kg 増加させ、主翼の空力性能を極端に低下させる。
経験的には当日の状況は約 30%抗力を増大させる。
当初 1000m のフライトを予定していたが計画を変
更し、アネロビクスパワーフライトとした。180W
記録飛行の宣言
(横風 2~3m、速度 8m/s)の計画に対して 230~
250Wの投入が必要である。CHicK-2000 の定常飛行の必要パワー(無風、高度 1m)は 160~170
Wだが、この状況では極力抵抗の少ない迎角でのフライトが望ましく、対気速度 10 m/s の超高
速で約 40 秒(アネロビクスパワーの持続限界時間)飛行した。この時の必要パワーは予想通り
230~240Wであった。これは離陸に約 90m を費やした事や、高度2mに上昇した時点で連続投
入したパワーと獲得高度が釣り合い、それ以上上昇出来なくなった事から確認出来た。(11 月 18
日、19 日は風速 8~10(m/sec)の強風のため飛行出来なかった。)
記録飛行
2000 年 11 月 5 日
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公式立会人による 4 日、5 日の飛行記録の所見を以下に示す。
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≪アクティブギャルズの人力飛行機活動概略≫
CHicK-2000 プロジェクトチーム
“アクティブギャルズ” 1992 年
7 月
1993 年
9 月
11 月
1994 年 8 月
1995 年
11 月
9 月
10 月
12 月
1996 年 12 月
1997 年 12 月
1998 年 12 月
1999 年 12 月
2000 年 11 月
12 月
2001 年 12 月
2002 年
4 月
2002 年 12 月
2003 年 5 月
FAI I-Cクラス 日本初 女性パイロットによる人力飛行に成功
日本航空協会公認
飛行距離;119.045(m) 飛行時間;22秒28 於;富士川滑空場
スカイフェスタ名古屋 HYPER-CHicK“KoToNo Limited”機体展示
第31回飛行機シンポジウム講演
日本航空宇宙学会
国際人力飛行シンポジウム講演 ミュージアム・オブ・フライト & アメリカ航空宇宙学会 共催
シアトル、ワシントン、USA
CHicK-2000プロジェクト着手
かかみがはら航空宇宙博物館に、HYPER-CHicK “KoToNo Limited” 寄贈(永久保存、常設展示)
人力飛行機の旋回飛行方法に関する知的所有権を取得
知的所有権協会
第1回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
第2回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
第3回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
同上 パネルディスカッション参加 人力飛行機パネリスト
第4回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
第5回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
世界初 女性パイロットによるストレススキン翼機の人力飛行に成功
第6回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
第7回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
同上 パネルディスカッション参加 人力飛行機パネリスト
CHicK-2000 青森県立三沢航空科学館(2003年オープン予定)に保存決定
2003年春寄贈予定
第8回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
CHicK-2000 青森県立三沢航空科学館に保存
― 吉川俊明 ―
《プロジェクトリーダー》
昭和29年5月12日生まれ
昭和52年3月 関西大学工学部建築科卒
(株)淺沼組勤務
《資 格》
一級建築士 一級建築施工管理士 一級土木施工管理士
一級管工事施工管理士 コンクリート主任技師 コンクリート診断士
プレストレストコンクリート技師 建築積算士 住所 ; 〒664-0882 兵庫県伊丹市鈴原町 6-36-11
TEL/FAX ; 0727-79-5106
E_mail ; t_yoshikawa@pop17.odn.ne.jp
― 堀琴乃 ―
《パイロット》
昭和42年11月8日生まれ
昭和63年3月 帝塚山短期大学日本文芸学科 工芸・美術史コース卒
東陶機器(株)勤務
住所 ; 〒631-0044 奈良県奈良市藤ノ木台 4-2-13
TEL/FAX ; 0742-43-4028
E_mail ; kotono@pop02.odn.ne.jp
HOME PAGE ; http://www.fsinet.or.jp/~active-g/
CHicK-2000 プロジェクトの概要.doc
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≪アクティブギャルズの飛行機関連レポート一覧≫
1988 年 12 月
1990 年 2 月
1991 年 9 月
11 月
1992 年 6 月
9月
11 月
1993 年 3 月
5月
6月
11 月
11 月
1994 年 3 月
8月
11 月
1995 年 10 月
12 月
1996 年 12 月
チーム“アクティブギャルズ”結成
QCサークル No.334
日本科学技術連盟 『Like A Bird 空へ』
淺沼組大阪本店社内報 “go:zu” 平成3年9月号
淺沼組
『やってきた アクティブギャルズの熱い夏!!』
航空技術11月号
日本航空技術協会
『やってきた アクティブギャルズの熱い夏!!』
淺沼組東京本店社内報 “Actom” 1992.08
淺沼組
『大阪発 女が飛ぶとき!!』
淺沼組社報 平成4年9月
淺沼組
『KoToNo が飛んだ!!』
航空技術11月号
日本航空技術協会
『'92 鳥人間コンテスト』
『KoToNo が飛んだ!!』
つち 第17巻第3号
労働基準調査会
『自らの力で大空を飛んでみたい』
航空技術5月号
日本航空技術協会
『人力プロペラ機の基礎テクニック (上)』
航空技術6月号
日本航空技術協会
『人力プロペラ機の基礎テクニック (下)』
第31回 飛行機シンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『日本女性初の人力飛行と今後の展望』
航空技術11月号
日本航空技術協会
『NEWアクティブギャルズの新しい夢』
衛星放送で学ぶ英語 TODAY'S JAPAN 570
金星堂
『CHALLENGE』
国際人力飛行シンポジウム講演 ミュージアムオブフライト & アメリカ航空宇宙学会
『Human-Powered Flight by an Amateur Female Pilot』
ミュージアム・オブ・フライト、シアトル、 USA
CHicK-2000プロジェクト着手
人力飛行機の旋回飛行方法に関する知的所有権を取得
知的所有権協会
『発明・創作の名称:人力飛行機の飛行張線を利用した旋回飛行方法』
第1回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『アマチュア女性パイロットによる人力飛行の現状と将来』
『アマチュア女性パイロットによる人力飛行』
『人力飛行を目的に開発された翼型の実用状態を考慮した空力特性の実験』
第2回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『人力飛行機の主翼の高効率化』
『人力飛行機の離陸滑走時における必要パワーの測定』
『人力飛行機の女性パイロットにおける体力トレーニング』
『空力弾性テーラリングに基づく人力飛行機の旋回飛行における運動と制御の一方法』
『鳥人間コンテスト用全天候型人力飛行機の開発』
『人力飛行機用実物翼の風洞実験』
CHicK-2000 プロジェクトの概要.doc
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1997 年 12 月
1998 年 6 月
12 月
1999 年 2 月
12 月
2000 年 12 月
2001 年 9 月
11 月
11 月
12 月
2002 年 7 月
9月
12 月
第3回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『近年の鳥人間コンテストの動向』
『鳥人間コンテスト 滑空機のテスト飛行について』
『人力飛行機のチェーン・ドライブ方式による動力伝達装置の伝達効率の測定』
『人力飛行機の離陸滑走時における最適ギヤ比の決定のための必要パワーの測定』
『人力飛行機の女性パイロットにおける3年間のトレーニング効果』
『女性用人力飛行機の上昇方法“ジャンピング・クライム”法に関する考察』
『人力飛行機に用いるCFRP部材の自作方法について』
同上 パネルディスカッション参加
ホームページ公開 http://www.fsinet.or.jp/~active-g/
第4回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『人力飛行機CHicK-2000におけるセンサ・ディスプレイを用いた飛行計測・表示システムの構築』
日本航空宇宙学会誌 '99.2 VOL.47 NO.541
日本航空宇宙学会
パネルディスカッション『人力飛行機について』
第5回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『人力飛行機CHicK-2000の主翼の構造特性』
第6回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『人力飛行機における必要パワーの測定』
『人力飛行機の女性パイロットにおける体力トレーニング手法』
『人力飛行機CHicK-2000における応力外皮構造翼の開発』
『人力飛行機の上昇方法“ジャンピング・クライム”法の制御シミュレーションによる考察』
航空情報9月号
酣燈社
『世界初! ストレススキン翼機による女性パイロットの人力飛行に成功!!』
航空情報11月号
日本航空技術協会
『第25回鳥人間コンテスト選手権大会』
航空技術11月号
酣燈社
『世界初! 女性パイロットによるストレススキン翼機の人力飛行に成功!!』
第7回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『女性用人力飛行機CHicK-2000の離着陸時における問題点の考察』
『人力飛行機におけるPIOに関する考察』
同上 パネルディスカッション参加
HUMAN POWER Number 52 Summer 2001
TECHNICAL JOURNAL OF THE IHPVA
Prject review 『CHicK-2000 Project Team “Agtive Gals”』
Woman Pilot
July/August 2002
by Vernon Forbes
WOMAN PILOT MAGAZINE
Kotono Hori : Human Powered Pilot
航空情報11月号
『第26回鳥人間コンテスト選手権大会』
酣燈社
第8回スカイスポーツシンポジウム講演
日本航空宇宙学会
『女性パイロットによる人力飛行の6年間の体力トレーニング効果について』
『人力飛行機のペダリングに関する考察』
『剛性の影響を考慮した人力飛行機における安定性に関する考察』
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≪アクティブギャルズのフライト略歴≫
1988 年 12 月
チーム“アクティブギャルズ”結成
1989 年 7 月
第13回鳥人間コンテスト選手権大会 レディース部門参加 225.90(m) 総合優勝 パイロット: 宮崎祥代
1990 年 8 月
第14回鳥人間コンテスト選手権大会 滑空機部門参加 強風の為中止
パイロット: 堀琴乃
1991 年 7 月
第15回鳥人間コンテスト選手権大会 滑空機部門参加 157.40(m) 7位 奨励賞 パイロット: 堀琴乃
1992 年 7 月
FAI I-Cクラス 日本人女性で初めて人力飛行に成功 日本航空協会公認
パイロット: 堀琴乃 飛行距離 119.045(m) 飛行時間 22秒28
7月
第16回鳥人間コンテスト選手権大会 人力プロペラ機部門参加 334.13(m) 4位奨励賞
パイロット: 堀琴乃
1993 年 7 月
第17回鳥人間コンテスト選手権大会 滑空機部門参加 52.92(m) レディース賞
パイロット: 堀琴乃
8月
第2回ジャパンカップ 全日本紙飛行機選手権大会参加
9月
スカイフェスタ名古屋 HYPER-CHicK“KoToNo Limited” 機体展示
1994 年 7 月
第18回鳥人間コンテスト選手権大会 滑空機部門参加 152.80(m) 5位 奨励賞
パイロット: 堀琴乃
11 月
第3回ジャパンカップ 全日本紙飛行機選手権大会参加 11 月
CHicK-2000プロジェクト着手
1995 年 9 月
11 月
かかみがはら航空宇宙博物館に、HYPER-CHicK“KoToNo Limited” 寄贈
かかみがはら航空宇宙博物館プレ見学会開催
1998 年 6 月
ホームページ公開 http://www.fsinet.or.jp/~active-g/
2000 年 11 月
世界初 女性パイロットによるストレススキン翼機の人力飛行に成功 331.238(m)
パイロット: 堀琴乃
CHicK-2000 プロジェクトの概要.doc
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