Great Spangled Weblog

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Inkscapeを練習しながら語る飛行機の翼（その４）

航空

翼を90°曲がったてこで例えて、高さが低いと力が大きく苦しい、高いと楽になる、というのが前回の話。

図のバールのようなものが止まった状態にあるためには力のつり合いが要るから、それを図にするとこうなる。

もう少し翼っぽい図にすると、

こんな感じ。付け根には揚力に対する反力が作用するけれど、それは水平方向の力に比べればずっと少ない。

また、翼の上と下で逆向きに水平方向の反力が作用することにも注意。

翼の高さを倍にすると付け根の水平方向の反力が半分になる。

厚い翼は見た目重そうだけど、実は材料が少なくていいので軽くなる。

ここで今日のお題、「ブレンディッドウイングボディ」。

翼と胴体をなだらかにつなげた造形で、F-16戦闘機が有名。

ちょうど自由に使える図があるので示してみる（著者権は私にあります）。

www.pixiv.net

デッサンが微妙におかしいとかはひとまず置いて。

主翼の上面が背中のくびれとなだらかにつながっていて、主翼の前と後ろにも水平な出っ張りがある。これがブレンディッドウイングボディ。

この部分の役割を前から説明していくと、


  1. ストレーキ（高迎角時に渦を発生させ失速を遅らせる。着陸速度を遅くしたり運動性を高めたりする）
  2. バルカン砲収搭載位置
  3. 主翼と胴体の結合部
  4. 水平尾翼取り付けアーム（後ろに下げて重心から離せば面積を小さくできる）
  5. エアブレーキ

これらを翼断面に近い形で結んで抵抗を小さく、揚力も出るように、というのがこの形の狙い。

F-16の断面図はざっと書いてこんな感じ。

主翼は超音速機なので薄く作ってあるけれど、ブレンディッドウイングボディにして主翼の付け根で高さを高くしている。そして高さの高い位置で胴体と結合しているので、結合ボルトに作用する力は、薄い位置で結合するより少なくて済むようになっている。というか付け根ではボルトのスペースがない。

F-16の場合は胴体の真ん中にエンジンの空気の通り道があって主翼の桁を通せないので、主翼を左右別々に作って胴体の側面に取り付けるようになっている。

こちらはその、F-16の胴体の主翼取り付け部が分かる貴重な写真。

戦闘機は翼とエンジン以外はできるだけ正面から見えないようにしたいけれど、そんなギリギリの設計をすると後で出っ張りをいろいろつける必要が出てくる。それなら最初から容積を確保することにして、それが空力的にも望ましいように配置できればそれに越したことはない。F-16のデザインはそれをうまくこなしている。

それでも最近のF-16はドーサルスパインとかコンフォーマルタンクとかゴテゴテつくようになっていますが。

本日はこの辺にて。

野木神社と乃木神社

観光

以前東郷神社に参拝したとき、東郷美森さんの絵馬は見つからなかった（すべては調べてないですが）。

glemaker.hatenablog.com


その後、国道４号を北に走って栃木県野木町に野木神社があるのを知る。

もしかしたら乃木園子さんの絵馬はあるかもしれない。

静かな森の中に佇む社殿。

境内の樹齢650年以上と言われる巨木。

フクロウが営巣しているとのことでフクロウのオブジェ。

絵馬掛け所。

さすがに乃木ではなく野木では乃木園子さんの絵馬はなく。

乃木大将も参拝されたとのこと。

改めて検索して乃木大将をお祀りする乃木神社の場所を探す。

千代田線の乃木坂駅は乃木邸および乃木神社にちなんだ地名と今頃知った。

ということで先日乃木坂を訪れた。

乃木坂駅を降りてすぐ乃木邸。

都会のビルの中に洒落た煉瓦の建物が。乃木邸の厩舎が残されている。

野木神社は乃木邸に隣接して建立されている。

社務所に御朱印をお願いして宝物殿も見学させていただいた。

さて、乃木園子さんの絵馬は…

痛絵馬はあるのだけど、なんと乃木坂46の方だった。

絵馬掛け所は２つあって手前が乃木坂46エリア。

ここまで本格的な聖地であったとは。

乃木大将もこれは予想できなかったに違いない。

乃木邸も見学させていただいた。屋外の通路から見学できる。

『結城友奈は勇者である』はネットでは四国の聖地巡礼は盛り上がってるような印象があるけれど、都内はまだまだこれから。

乃木坂春香の秘密 (電撃文庫)

乃木坂春香の秘密 (電撃文庫)

Inkscapeを練習しながら語る飛行機の翼（その３）

航空

唐突だけど図ができたので第３弾。

翼は梁だけど、梁だったら何なのか。

立っているのはそれほど大変ではないけど図みたいに両手両足で空中に横になっているのはけっこうしんどい。

立ってる方が「柱」で横になってるのが「梁」。

建物でも縦方向の材木が柱で横に渡すのが梁。

ざっくりとした定義は、部材の軸に沿って力がかかるのが柱で、軸に直角に力がかかるのが梁。

柱なら、たとえば立っている人なら自分の体重だけ支えればいいし、1kgの荷物を支えるのも1kgの力（9.8N）だけ支えればいい。

ここで唐突にてこの原理。

長い方の端に力をかければ、支点の反対側の短い端には長さの比だけ大きい力をかけることができる。

図では適当に10Nの力をかけて50Nとつり合わせてみた。

支点のところで90度曲げても同じこと。この場合は水平方向の力とつり合うことになる。

力を逆にすれば釘抜き。バールのようなもの。

大雑把に言えば、翼が大変なのはこの90度曲がったてこに相当すること。

翼と言わず梁というのは全般にそう。

柱なら10Nの力を10Nで支えればいいけど、梁では高さと長さの比によっては荷重の何倍もの力がかかる。図では10Nが50Nになる。

可変後退翼機は翼の付け根が１本のピンでヒンジになっているけれど、ここにかかる力はそれはもう大きい。

ここで分かってほしいのは、梁は高さが高いと、同じ荷重でもかかる力が小さくなること。

空力からは抵抗を減らすために翼を薄くしたい。そして、構造からは軽くするために翼を厚くしたい。

このトレードオフで飛行機は設計されているのです。

松戸駐屯地65周年創立記念行事

防衛

昨日開催。２年ぶりに松戸駐屯地に行ってきた。

ここはいつもいい感じに空いていて、9:30ぐらいに着いても余裕で最前列で見られる。

今年のスケジュールは9:30から式典開始と、他の駐屯地記念行事と比べても変則的。65周年という節目だからだと思う。

といっても、式典が10時開始の普通の駐屯地も9:30には隊員の整列は始まるから、そこを式典の時間に組み込んだような感じだった。

整列していた車両は「駐屯地部隊及び装備品紹介」の後退場、隊員は前進して整列。

その後「記念式典」で司令官の巡閲や訓示、来賓祝辞など。

式典後退場する隊員。64式小銃はまだ現役。

祝賀飛行は木更津からAH-1S。遠い…。あと曇ってた。

11時からは「※Music performance」という謎のタイトルが。

２部構成で第１部がファンシードリルと太鼓演奏。

ファンシードリルは高等工科学校ドリル部。

太鼓演奏は北富士天王太鼓。

第２部が「訓練展示」なのだけど、今年はそのメニューがおかしい。「訓練展示」の下に「演奏」というのがある。

訓練展示に演奏？？？

歌いながら戦うのか？　シンフォギアかな？

などと思いつつ11時。

まず松戸市立第４中学校吹奏楽部の部員が整列。

吹奏楽部の演奏が始まった。同時に部隊が行動を開始し、野外炊具１号による炊事の実演、フォークリフトによるトラックへの食糧の積み込み（１万食とのこと）、それから写真左端に見える謎の黒いシートの準備が行われた。

訓練展示の準備と兵站系の実演を、生演奏とともに行うというユニークな展示だった。

中学生の吹奏楽が終わってから戦闘訓練展示。中SAMの展開開始。

ここからは本職の第１音楽隊の演奏。

演奏をバックに戦う。ヴォーカルがいたらマクロスか。

などと余計なことを考える。

中SAMの発射。下志津駐屯地のようにミサイルの「実弾」を発射。

黒いシートはこれを背景にC-1が物資投下。先ほどトラックに積み込んだ１万食の食糧を島嶼防衛作戦中の部隊に届ける想定とのこと。

松戸駐屯地は食事の屋台にあまり大きい列ができないので昼食。それから装備品展示へ。

野外炊具１号（22改）。平成24年度採用という最新型。

輸送機からプラットホーム投下方式により1/2tトラック（パジェロ）をパラシュート降下させる装備。

パジェロに緩衝剤を取り付けてパレットに固定している。荷台部に畳んだ落下傘。パレットは地面の接近を検出してガスジェネレータからガスを噴出、接地のショックを緩衝する仕組み。

一見地味だがすごい装備が展示されていた。

浄水セット逆浸透２型。真水から１日に70m3、海水から１日に30m3の浄水が作れるという。島嶼部では特に真水の確保が難しいから海水を飲み水にできる能力は重要。

まだ倉庫として使われている大戦中の格納庫。

例年地元の人と招待者と重度のマニアしか来ないのであまり混まないけど、さらっと重要な展示がある松戸駐屯地。今年は式典もユニークで面白かった。平和が続いて自衛隊式典が楽しいまま続けられるといいと思う。

サクラクエスト最終回感想

アニメ

『サクラクエスト』は主人公木春由乃が、名前の似ている芸能人椿由乃と間違えられて間野山という田舎町に来たことで始まる話。

登場人物が多いから、表の主人公は由乃だとして、裏の主人公というか、第二の主人公というか、主役ほど目立たないけど大きい役割を果たす人がいるだろうなというのはずっと感じてた。

序盤はそれが四ノ宮しおりだとばかり思っていたのだけど、終わってみると裏主人公は門田丑松（CV:斧アツシ）その人であった。

たしかによそから来た「若者で馬鹿者」が間野山を変えたけれど、実際に変えた一番の功労者は丑松その人。

前半はしおりちゃんのキャラクターで視聴者の目を引っ張り、気がついてみると丑松ら年寄り組（「天寿の3P」に草不可避w）を応援しているという、不思議なアニメだった。

「若者で馬鹿者」とは用語でいえば「トリックスター」の役割なわけだけど、一番トリックスターしてたのはどう考えても丑松だろうという。

では四ノ宮しおりとは何だったのかというと、地元民の代表ヒロインということになる。

これは主要登場人物を表にしてみればすごくはっきりしている。

ヒロイン 出身 放送より前 放送時 放送後 注釈
由乃 どこかの地方 東京 間野山 間野山の外へ プロ国王
IT大臣 不明 東京 間野山 間野山 Ｉターン
おでん 間野山 東京 間野山 間野山 Ｕターン
だんない 間野山 間野山 間野山 間野山 地元代表
さすりり 間野山 間野山 間野山 間野山の外へ 目覚めて旅立つ人

５人は間野山のかかわり方に関して順列組み合わせ的に５つのパターンにきれいに分かれる。

凛々子は出生は間野山か不明だが祖母のところにずっといたので出身としては間野山だろう。

都会と間野山のかかわりを放送前と放送時の期間で組み合わせれば「間野山－間野山」か「東京－間野山」かの２通りにまず分かれる。なお、「間野山－間野山以外」と「間野山以外－間野山以外」は主要キャラになり得ない。後者は出身によりＩターンとＵターンと一時滞在の３通りでそれぞれ早苗、真希、由乃となる。前者はしおりと凛々子で、この二人はどうなるのかと思ったが凛々子は世界へ旅立って行ったのでこれできれいにパターン分けが完了。

四ノ宮しおりは、いわば間野山の魅力を人の形で見せるのが役割だったのだと思う。このまま「さえない田舎」で一生を終えるのか、より活気に満ちた間野山で生きていくのか。前者の選択を「あり得ない」と視聴者に思わせるためのキャラクター。

国王は新中央航空のドルニエ（実はドルニエ社はもうないのだが）でどこかの島へ。国王が実は学生時代にモデルのバイトで契約していた事務所とまだ契約関係にあるというのが、今回の「お仕事シリーズ」でユニークなところで、いわば勤め人ではなく芸能人的な職業に就いたという結末。

ドルニエで行った島は「椿」だけに大島だろうというのが大方の予想。

「頑張ってればいつか自分に合った仕事が見えてくるよ」。そんな話なのかなーと思ってみたりする。１話であのコミュ力と見た目で就職できないのはおかしいだろうと思ったところはちょっと目をつぶろう。

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Inkscapeを練習しながら語る飛行機の翼（その２）

航空

前回のまとめ：翼は梁である。

主翼は揚力で機体を空に浮かべる装置で、同時に、揚力で機体の重さを支える梁でもある。

空力的な重要部材であると同時に、強度が必要な部材、というところが面白い。

そして、前回書いたように、翼の付け根は上に曲げようとする力がかかっている。

なので、図のように翼の付け根にヒンジがあったとすると、

こんな具合に主翼がバンザイして墜落してしまう。

これを防ぐにはどうするか。

たとえば、胴体の下に突起を出して、翼とバネでつなぐ。

バネが伸びて引っ張り力がかかり、翼を支えられるかもしれない。

この図は何をもとにして描いたかというと、

鳥の体の断面図。図はwikipediaから。

鳥類の体の構造 - Wikipedia

十字懸垂の達人、鳥は、こんな具合に肋骨の発達した竜骨突起と翼を太い筋肉でつないでいる。

その筋肉の量が相当なものというのは焼き鳥から連想される通り。

翼を下に引っ張り下ろすためにある大胸筋は飛べる鳥では体重の15～25%を占めると上記wikipediaには出ている。翼を持ち上げる烏口上筋と合わせると体重の25～35%になるという。

これだけの筋肉を鍛え、維持していないと鳥は飛んで生きることができない。

人間も油断すると筋肉が減って脂肪ばかり増えてしまうから、鳥も相当大変な思いをしているだろう。

大変だろうというのは印象だけの話ではなく、鳥は離島で天敵がいないなどの環境に居つくと、多くの種が飛ぶのをやめてしまう。絶海の孤島の例でいえばマダガスカル島のドードーやニュージーランドのモアがそう。

モアなど哺乳類がまったくいなかった島で草食動物の生態的地位を占めてかなりの大型に進化した。人類が海を渡ってやってくるまで飛べなくても普通に生きながらえてきた。今でもキウイのような飛べない鳥がニュージーランドには生息している。

鳥がこのような多くの筋肉を保持しているのは、ただ十字懸垂をするためだけではなく、積極的に羽ばたいて地上から飛び立つためでもある。つまり、鳥の筋肉は翼を保持する強度部材であると同時に、エンジンの役割も担っている。

飛行機も重量のかなりの部分をエンジンが占めているから、こう考えると鳥と飛行機の距離は近い。ゼロ戦の主翼がやけに前の方についているのも、重いエンジンが機首にあるからで、逆に胴体は尾翼を支えるただの板金の筒で中はほぼガランドウになっている。

飛行機の開発に挑んだ人々の歴史をたどると、イギリスのジョージ・ケーリーは1799年には飛行機の推力と揚力を分離する構想をもっていたとされる（佐貫亦男：『不安定からの発想』）。

飛行機の主翼は前進に必要な力（抗力）に対して10倍ぐらいの揚力が出せるから、自重の1/10の推力が出せるエンジンがあれば飛ぶことができる。

小鳥のように地上から滑走なしで飛び上がるには体重を上回る推力が必要だけど、二乗三乗法則があって大きいものほどそのような飛行は難しくなる。鳥も大型の鳥は滑走しないと離陸できなくなり、飛べる鳥の体重の上限は15kg程度とされる（ぐぐったらアフリカオオガンが22kgだとある）。中生代を生きた翼竜は翼幅こそ10m以上と飛行機並みになっても、体重は70kg程度だったとされる。人ほどの体重が、それに付加するする装置で羽ばたき飛行をすることはおよそ不可能だというのがこういった数字からも分かる。

生き物は往復運動が得意なので、羽ばたきにより空を飛ぶことを可能にして、いわば羽ばたいて離陸できる筋力があるため、その余力で翼を水平に支えている。大型の鳥は滑空であっても翼を支えるのはけっこう大変だそうだけど、ともかく筋肉で翼を支えている。

機械は回転運動が得意だから、プロペラなどに推進力は分担させ、揚力は連続した梁で受ける。人はそうやって飛行機を発明して飛べるようになった。推力と揚力を分離するという発想は大きい進歩だった。

なお、機械は回転運動が得意なので、鳥の羽ばたきと同じようなことを回転する翼で実現しました、というのがヘリコプターということになる。ヘリコプターの仕組みも面白くて考え出すと止まらなくなるけど、話が長くなってしまうので今回はここまで。

不安定からの発想 (講談社学術文庫)

不安定からの発想 (講談社学術文庫)

2017年横田基地日米友好祭

軍事

昨日今日と開催。昨日３年ぶりに行ってきた。台風が近づいているものの、たまにわずかに雨が降るだけで、傘をささずに行ってくることができた。涼しい中歩いて、飛行機などの展示を夢中で見たり写真に撮ったりして楽しい一日だった。

ただし、前の日に北朝鮮が中距離弾道ミサイルの発射を行ったことと、台風が近づいていることの影響で戦闘機などの展示がキャンセルされ、派手さのない友好祭になってしまった。

特に、三沢基地で展示されたB-1Bが横田基地にも来る、という話があったので、これはちょっと参った。

各機がキャンセルになった理由はミサイル発射後の有事に備えるためと、横田に来ていて必要な時に台風で飛べなくなっていたら困るという複合的なものらしい。

なお、国連決議で武力制裁は可とされていないためアメリカはじめ各国が先に攻撃を始めることはないから、おおむねこの秋のイベントは予定通り開催される見込み。

以下昨日の写真。

着いて早々に航空自衛隊のC-130Hの飛行展示。湿度が高いのでプロペラがベイパーを引いている。

本当なら戦闘機が並んでいるあたりに並べられた米軍のC-130H。レトロフィットされた防衛用装備に目が行ってしまう。

胴体後部もバルジを設けて何らかの機器を増設している（多分ミサイルのセンサーを目つぶしするレーザー発射機）。

自衛隊のKC-767。カーゴドアを開けている。

給油用ブームを伸ばした状態。

米海軍のP-8哨戒機も展示。飛んでるのは厚木で何回か見たけど地上で見たのは初めて。

横田基地で初めて見たRQ-4グローバルホーク。

反対側をより近くから。映画のエイリアンみたいな機首は衛星通信用アンテナを覆うフェアリング。

胴体はシンプルなモノコック構造で、背面は上にエンジンが載っていて、機首は上面が一段低くなった上に衛星通信用パラボラアンテナが載っている。胴体下面はセンサー類があって、主翼の前下方の胴体のふくらみは合成開口レーダー。

無人機の特徴はなんといっても、人が乗る必要がないので人の搭乗スペース、視界確保のための風防、生命維持のための各種装備などもろもろが必要ないこと。形にもそれが如実に表れている。

運用高度15000m以上で航続時間は30時間を超えるが、この高度と時間を有人機で実現するには相当の装備が必要となるはずで、人が乗らないからこそこの性能が実現できる。

アスペクト比の非常に大きい細長い主翼は高高度性能と航続性能の高さを表している。

ATIの757-200。

エプロンにさらに２機のグローバルホークがいた。

飛行展示を終えたC-130Hが戻ってきた。日の丸を掲げて隊員の不屈の精神を示しているように見える。

ハワイから来たC-17。

海兵隊のCH-53E。横田基地で見るのは初めてな気がする。

同じく海兵隊のC-130Jの空中給油ポッド。下の穴からドローグが出てくる。

個人装備の展示から、レーザー誘導爆弾の目標指示に用いるレーザーポインター。

MC-130HコンバットタロンII。東日本大震災で仙台空港に着陸した姿を思い出す。

そのコンバットタロンの空中給油ポッド。石川潤一先生によると貴重な吊るしものとのこと。


コバム社のWEBページはこちら。

Cobham plc, Air-to-Air Refuelling, Wing Air Refuelling Pods


午後のUH-1Nの飛行展示。レンズを通して広報カメラマンと目と目が合う瞬間。

横田基地のC-130もJ型が配備されるようになった。６枚プロペラやコクピットのHUDなどが特徴。

航空自衛隊のペトリオットシステム。ミサイルはPAC2（手前）とPAC3（奥）の同時搭載。２と３は別のものだと思っていたのだが、弾体は任務に応じてどちらも使えるとのこと。今回は展示用に２種類搭載して見せているが実際はどちらか一方を搭載することになるという。

日本ミリタリーヴィークル協会による軍用車両の展示。写真はM3ハーフトラック。展示している車両は全て実物。販売も行っているとのこと。M3以外はナンバーをつけて道路で走らせることができるという。

というかハーフトラック初めて見た。

派手な展示は少なかったけれど、注意してみれば面白いものばかりで、やっぱり自分は飛行機が好きで、飛行場イベントはたまらなく楽しいと思った。