おーろらのやつ

Northern Lights!
輸送
森本
松尾
利用
林田
目次





コンセプト
設計要求
他機例調査
スケッチ
設計







初期サイジング
翼型NACA642-415のx-foilデータ
翼面荷重、推重比の推算、エンジン決定
重量配分・重心位置の算出
DATCOMによる性能・特性推算
三面図
シートレイアウト
 技術的な課題
コンセプト
 オーロラとは？
 緯度65度～80度で観測される
 発生する高度は100～400km
 主な観測地点
フェアバンクス（アラスカ）、イエローナイフ（カナダ）、
ロヴァニエミ（フィンランド）、キールナ（スウェーデン）など
 航空機から見ると、こんなに素晴らしい！
 寒さに凍えることがない
 クソ田舎まで行かなくて済む
 天候に左右されない
＜Google Earth＞
 オーロラが出なくても、満点の夜空が楽しめる
 誰に売る飛行機？
 修学旅行生を運ぶ飛行機として
 今どきの高校生はヨーロッパに修学旅行に行っている
 理科の先生が大喜び
＜LIVE! オーロラ＞
設計要求
 窓からの眺めが最高であること



窓が大きい
見通せる視野が広い
首が疲れない姿勢で長時間眺めることができる
 150人乗り規模

高校生3クラス＋教職員＋添乗員
 航続距離： 10,000km


日本－ヨーロッパ航路
日本－北極圏を往復
他機例調査結果
B747-400
(524名)
B777-200
(400名)
IL-96M
(375名)
A330-200
(205名)
Bombardier
Global Express
(30名)
Gulfstream V
(19名)
イニシャルスケッチ1
イニシャルスケッチ2
ミッション・パターン
30000ｆｔ
Mission
重量比
備考
Warmup, Take off
0.970
統計値
Climb
0.985
統計値
Cruise（30,000 ft）
0.685
ブレゲーの式
Loiter
0.989
ブレゲーの式
Descent/Land
0.995
統計値
W0 = 221,316 lb(100 t)
Wfuel = 83,443.2 lb(37.2 t)
と算出
初期サイジング
 主翼
 アスペクト比： 9.0
 後退角: 30deg
 翼面積： 1,844ft2(171m2)
 胴体長
 133.18ft (40 m)
 推力
 54,493 lbf
３つのエンジンを候補として選択
・IAEのV2530-A5(13,608kgp)
・CFMIのCFM56-5B2(14,061kgp)
・CFMIのCFM56-5C(14,152kgp)
使用翼型の空力特性（１／２）
主翼に層流翼型である、NACA642-415を選定した。
X-FOILを使用して、翼型特性を取得。
⇒層流翼型の抗力低減効果を確認できた。
0.02
2
0.018
0.016
1.5
0.014
0.012
1
0.01
0.008
0.5
0.006
0.004
0
-5
0
5
10
0.002
15
0
-0.5
-5
α - Cl
0
5
α - Cd
10
15
使用翼型の空力特性（２／２）
←設計揚力係数は0.4±0.2なので，
迎角を0.3[deg]として計算
NACA642-415の迎角0.3degでの圧力分布
推力重量比
T/W[lbf/lb]
 T/W=0.246（Table5.3）
T=54,493lbf （12,261kgp×2）
IAEのV2530-A5 （13,608kgp）を選定
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
統計データ
当機
0
500000
1000000
W0[lb]
1500000
名称
V2530-A5
会社名
IAE
直径[m]
1.6
全長[m]
3.2
重量[kg]
2331
離昇出力[kgp]
13,608
バイパス比
4.6
総圧縮比
31.6
出力重量比
5.84
翼面荷重
 W0=221,316lb(100t)，W/S=120lb/ft2（Table5.5）
翼面積S=1,844ft2(171.3m2)
 胴体長 L=133.18ft(40.6m)（Tabel6.3）
しかし，シート配置を優先し，胴体長をL=253ft(77.2m)とする

翼面積を胴体長で補正
S=1,844ft2×253ft/133.18ft×0.924=3,240ft2(301.04m2)
 翼面荷重W/S=68.3lb/ft2
 離陸距離：2,500ft(762m)
 着陸距離：2,408ft(734m)
重量配分・重心位置
初期重量推算結果
↓
レジュメHPにあるfortranプログラムで重量配分計算、
主翼位置を仮定
↓
燃料タンク
置けんやな
DATCOMでCMaが適度になるように、
いかい！
重心位置を繰り返し計算
↓
重量配分、重心位置決定！
 プログラムに、レイマーさんの本の式(15.42)が抜
けていた。
機体各部の重量推算
Wing
43,364
H-Tail-Wing
1,841
V-Tail-Wing
2,538
Fuselage
54,852
Main-L-g
12,956
Nacelle Group
1,949
Nacelle
2,273
Engine Controal
95
Starter
174
Fuel System
516
Frigth Controal
1,331
APU Installed
484
Instrument
2,793
Hydraulics
310
Electrical
1,026
Avionics
2,141
Furnishings
6,564
Air Conditioning
4,975
Anti Ice
443
Handl Gear
66
Fuel
105,861
Payload
40,000
Total
280,683
15.13
0.64
H-Tail-Wing
0.89
V-Tail-Wing
19.14
Fuselage
4.52
Main-L-g
0.68
Nacelle Group
0.79
Nacelle
Engine Controal 0.03
0.06
Starter
0.18
Fuel System
0.46
Frigth Controal
0.17
APU Installed
0.97
Instrument
0.11
Hydraulics
0.36
Electrical
0.75
Avionics
2.29
Furnishings
Air Conditioning 1.74
0.15
Anti Ice
0.02
Handl Gear
36.94
Fuel
13.96
Payload
100
Total
Wing
WTOにほぼ一致
[lb]
[%]
主要諸元
全長 [m]
77.20
全幅 [m]
57.12
主翼面積 [m2]
301.04
燃料満タン時重心位置 [m]
（ノーズ先端から）
36.7 (47.5%)
エンジン寸法 [m]
D 1.6× L 3.2
水平尾翼面積 [m2]
48.96
水平尾翼スパン [m]
13.99
垂直尾翼面積 [m2]
36.16
垂直尾翼半スパン [m]
7.36
重量分布
3,122kg
アビオニクス, 計器,
ノーズランディング
ギア
ナセル, アンチアイ
ス, 電機, ハイドロ,
スターター, ENGコ
ントロール
1,959kg
5,877kg
ランディングギア
2,035kg
水平尾翼, 垂直尾
翼, APU
28,492kg
胴体, 設備
18,144kg
お客様, ペイロード
19,669kg
主翼
燃料タンク
48,018kg
Total:127,316kg
DATCOM計算モデル
 中間発表から主
翼面積を大きく
 三角胴体は幅と
高さを等価とみ
なし計算
巡航時CL
0.428
巡航時CD
0.027
三面図
三面図
77.20m
LC/4=30°
5.06m
57.12m
LC/4=27.3°
11.93m
LC/4=30°
4.57m
τ=5°
シートレイアウト
 回転シート
 離着陸時：正面
 巡航時：横向き
 工夫
 互い違いにシートを配置
 2席ごとに回転
 4席ごとにスペース
横向きだとGが横にかかる!!
オーロラが見えやすいように!!
2席合わせた分の長さと
幅が同じなら，最少のス
ペースで回転できる!!
横向きの状態でも，シートから
の移動ができるように!!
胴体断面
 上部は三角形断面
視野角が広い!!
 コンテナはLD-3
LD-3
LD-3
タイヤ
 主脚：8個
 BRIDGESTONE APS06013(直径43.5inch・幅16.0inch)
 前脚：2個
 BRIDGESTONE APS01325(直径42.0inch・幅16.0inch)
技術的な課題
 構造、材料的な観点から、キャビンの与圧や曲げに
対する強度の確保
 特殊な胴体形状による抗力の増大を懸念
 オーロラを検知・予報する手法（光学的、電磁学的）
の確立、パッケージ化
夜空に舞うオーロラに会いに行
こう
Northern Lights!
CL-CD
1.6
1.6
1.4
1.4
1.2
1.2
1
1
M=0.2
M=0.4
0.6
M=0.4
M=0.6
0.4
M=0.6
M=0.2
0.6
0.4
0.2
0.2
0
-5
0.8
0.8
CL
CL
CL-a
0
0
5
a
10
15
0
0.02
0.04
0.06
CD
0.08
0.1
0.12
三面図
上面図
側面図・正面図
CMa-a
CLa-a
1.00E-02
0.00E+00
-1.00E-02
0
5
CMα
-2.00E-02
10
15
M=0.2
-3.00E-02
CLα
-5
M=0.4
-4.00E-02
M=0.6
-5.00E-02
-6.00E-02
-7.00E-02
-5
a
1.00E-01
9.00E-02
8.00E-02
7.00E-02
6.00E-02
5.00E-02
4.00E-02
3.00E-02
2.00E-02
1.00E-02
0.00E+00
M=0.2
M=0.4
M=0.6
0
5
a
10
15

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