チューブプレーン


○こんな実験です
主翼がリング状の翼は"Ring-Wing"と呼ばれたり,また,翼端または翼のある部分がつながっていることから "Joined-Wing",さらには円筒形をひしゃげさせて四角い箱状にした形態で "Box-Wing" と呼ばれたりします。
円筒翼の最初は, 1906 年 9 月にBleriot III が飛行に成功しています。 このときの翼は,円筒を縦方向につぶした形でした。

これでも飛行機かと思いますが,以外と安定して飛ぶのです。いろんな形のものを工夫して飛ばしましょう。


○こんなことが学べます 
円筒形の翼でも揚力が発生して飛行機になることや,安定して飛行させるための条件が学べます。

○こんな仕組みです 
飛行機は,翼の端に生じる渦(翼端渦)による空気抵抗が大きな問題となっています。これを解決するには,グライダーのように翼をできるだけ長くすることが考えられますが,強度の問題が生じます。そこで,端に垂直な板をつける方法が行われています。飛行機に搭乗したら観察してみましょう。しかし,翼の両端をつないでしまえば端はなくなります。円筒翼が目指すところは,翼端渦の低減化で,平面翼よりも理想的には 50% 減少します。また,強い方向安定性という長所もあります。
円筒翼は高さが問題なので,背の低い箱形の翼にして,強度的にも強固なものとすることが行われています。
○準備しよう 
型紙または西洋紙,袋入りストロー,ゼムクリップ,セロテープ,はさみ

○入手先
袋入りストロー:ホームセンター
○作ってみよう
@ 型紙(pdf)から大小の翼(2.5cm×16cm,2.0cm×14cm)を切り取ります。
A 翼を円筒状にして,セロテープでとめます。このとめた部分を下にして,セロテープでストローにとめます。ストローの一端から4cmの位置より大きい翼を,16cmの位置より小さい翼を取り付けます。
B 先端にゼムクリップを取り付けておもりにします。

○製作の注意
@ 飛ばすものは折れ目がついたりしないように注意しましょう。
A 翼は大きさはこの通りである必要はありません。いろいろな大きさで試してみましょう。また,小さい輪の方を前にしてもいいですが,両翼を同じ大きさにすると,安定した飛行が難しくなることもあります。
○遊び方 
前の翼の直後をつまみ,斜め上方に向けて発射します。

○気をつけよう
人に向けて飛ばしたり,車の通行があるところで飛ばさないようにしましょう。
○こんなこともできるよ
上翼と下翼をそれぞれ前後にずらして配置した,Box-Wing の模型を作ってみました。ちょっと複葉機に似ていますね。羽根を薄い紙で作ったため強度が足りませんが,後端に出来る渦によって翼が振動し,おもしろい飛び方をします。この上翼を後方に置いて前進翼に,下翼を前方に配置して後退翼にしたものも実用化されました。いろんな形の模型を作って飛ばしてみましょう。
○開発にあたって
参考文献ではTube-y Planeとなっていますが,ここでは日本人に分かりやすいチューブプレーンとしました。この本は大阪市立科学館の大倉宏氏に紹介していただきました。ゼムクリップを使った,簡単で興味深い実験がいろいろ掲載されている小冊子です。

○参考文献
PAPER CLIP SCIENCE, Steven W.More, Sterling Publishing CO.,Inc.