紙の質の違いによる紙飛行機の飛び方について

今まで紙飛行機は投げて飛ばすものだと思っていましたが、最近折り紙で作った紙飛行機は投げるとうまく飛ばないが、手に持って頭上高く持ち上げ、そこから手を離してみると実にきれいな滑空をすることに気がつきました。まるで生物のような感じがします。硬い紙で作ったものはそのようにするとただ墜落するだけです。硬い紙で作った飛行機は現代の航空機のようなものなのでしょうか。折り紙のような柔らかな薄い紙で作ったものは空を飛ぶ生物のようなものなのでしょうか。

No.1 ベストアンサー 回答者： funflier 回答日時： 2013/05/23 06:42

＞折り紙で作った紙飛行機は投げるとうまく飛ばないが、手に持って頭上高く

＞持ち上げ、そこから手を離してみると実にきれいな滑空をすることに気が
＞つきました。まるで生物のような感じがします。硬い紙で作ったものは
＞そのようにするとただ墜落するだけです。
「航空機の剛性」という点から解釈すると、「折り紙飛行機」は剛性が低く、
「硬い紙製飛行機」は剛性が高いということになります。前者を「投げる」
と、風圧による変形と更にその変形によって起こる風圧中心変化が変形を
助長します。（似たようなことは実機でも起こり、発散・ダイバージェンス
と言います。仮に主翼が迎え角を増す方に捩れると、更に空力的に捩れが増す
方に掛かるモーメントが増え、主翼剛性が低いと破壊に至る現象です。）
これにより、「投げた」途端上を向いたり、その姿勢変化で簡単に失速する
ので滑空にうまく入らないのだと思います。

一方、「硬い」飛行機はこの投げた際の変形に耐えるものの、単に手から
離したのでは速度が不足です。これは材質の重量が重く、同じ程度の面積
なら「翼面荷重」が重いことに関係します。
「滑空比」つまりある高さからどのくらい距離を飛ぶかは「揚抗比」のみに
依存し、翼面荷重には関係しません。これは速度によるレイノルズ数変化を
考えない場合、全く外見と大きさが同じ飛行機を発泡スチロールで作ろうが
全部鉛で作ろうが、同高度から滑空開始すると同距離に到達するということ
になります。
しかし、これは現実には「翼面荷重が重い程、飛行速度は速く、沈下速度も
速い」訳ですから、ある速度以下では失速域ですので、初速が足りなければ
滑空に入りません。つまりは重い飛行機は「投げて」やらなくてはならない
ということです。

全金属製の航空機でも、大きくなると剛性は不足してきます。典型的なのは
大型旅客機では「エルロン」を翼端側と中央寄りに２種類持ち、高速時は
翼端側を使いません。これはエルロン自体が「タブ」の様に主翼を捻って
しまい、本来下げる筈の方の翼端の迎え角が増し上がってしまう「エルロン
リバーサル」を防ぐためです。また、旅客機ではロールモーメント発生は
大半「フライトスポイラー」で行い、エルロンを主体としません。これは
同時に「アドバースヨー」を防ぎますが、剛性対策にもなっています。

＞硬い紙で作った飛行機は現代の航空機のようなものなのでしょうか。
＞折り紙のような柔らかな薄い紙で作ったものは空を飛ぶ生物のようなもの
＞なのでしょうか。
材料の「剛性」の点から考えるとそのようにも言えると思います。
しかし、人工物でも高速時の剛性不足は起きますので、前述のような対策
や、このＸ-29では複合素材の繊維方向を工夫して主翼が上に反ると
自動的に迎え角が減ってダイバージェンスを防ぐということをしてます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/X-29_(%E8%88%AA%E7% …
生物は高速で飛ぶ推進力そのものを得るには限界があるので、剛性は
あるところ以上は進化の妥協点で必要が無いかもしれません。

故意に飛行機の剛性を低くしておく珍しい例では、ラジコンインドア
曲技で主翼を薄い柔軟な板材で作るというのがあります。翼幅方向に
は補強しますが、翼弦方向には反る、下から風圧を受けるとキャンバー
がつく様にするもので、降下から引き起こしの際に一時的に「平板翼」
から「キャンバー付き翼」に自動可変して揚力増強し「止まり」を良く
する手段とするものと考えられます。

この回答へのお礼

専門的なお話を詳しく説明いただきありがとうございました。硬い飛行機より柔らかい飛行機のほうに興味が移っています。今後ともよろしくご教示ください。

お礼日時：2013/05/23 08:55

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2013/05/26 11:52

「折り紙ヒコーキ進化論」（戸田拓夫　ＮＨＫ出版生活人新書））

という本が出ています。

戸田氏は日本折り紙飛行機協会会長だそうです。

紙は薄くて腰のあるものがいいそうです。
航空便の封筒に使う紙のようなものがいいと書いてありました。
つるつるした紙よりも少しざらっとした紙のほうがいいそうです。つるつるしていると失速しやすいそうです。滞空時間が１５秒以上というのが目標だそうです。記録は１８．１秒だそうです。

投げて飛ばす場合の飛び方の違いの説明が主になっているようにも思いますが、
参考になるのではないでしょうか。

　折り紙ヒコーキは重心の位置や「昇降舵（翼の後方につける折り目）」のわずかな違いによって、ｔｐ美方が驚くほど変わってくるものなのである。同じ折り方をしても調整の仕方で５倍も１０倍も飛ぶ時間に違いが現れる。

と書かれていますから試してみるのも面白いかもしれません。

この回答へのお礼

わたくしが全く知らなかった本でした。ご教示感謝いたします。

お礼日時：2013/05/26 18:15

No.2 回答者： CC_T 回答日時： 2013/05/23 12:36

面白い違いですね。

重心の位置と各速度域における空力中心の位置がずれているため、速度によって飛行特性が変化するのでしょうね。
模型の車のタイヤなどで紙飛行機を飛ばす機構を作って、発射速度と飛行姿勢（ピッチ角）、飛距離の関係を調べてみるのは夏休みの自由研究としても結構面白いネタになりそうです(^^;
　http://www.sirobako.com/shopdetail/005008000198/

>　硬い紙で作ったものはそのようにするとただ墜落するだけです。
紙の硬さも飛行特性に影響与える要因の一つですが、重さによる影響もありませんかね？
重さが異なれば、同じ形状でも飛行特性は変わって当然でしょう。


柔構造の飛行機に興味が出てきたとのことですから、『Walking　glider』なども興味深いかと思います。

この回答へのお礼

重量は飛ばなくなる原因ですね。いろいろ試してみたいと思います。ご教示感謝いたします。

お礼日時：2013/05/23 19:11