高度専門工学教育における実践的教育プログラムの構築

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26350201
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 藤 秀実 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00440488)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 高度専門教育 / 模型飛行機 / ジェットエンジン駆動 / 先尾翼 / 空力 / 構造・強度 / 飛行安定性

研究実績の概要

高度専門工学教育における実践的教育プログラムの構築のため、平成２６年度は「航空機設計開発統合特論」の授業の中で教員指導の下、学生自らジェットエンジン駆動の模型飛行機を設計、製作、組み立てを行なった。模型飛行機の形態は通常主翼の後方に尾翼があるが、本模型飛行機形態は尾翼が主翼の前にある先尾翼形態とした。この飛行機形態は一般的に飛行安定性を確保するため、通常の飛行機形態より多く設計・製作項目が必要となる。またエンジンも単発とし推力余裕を小さくし、設計を意図的に難しくした。授業では飛行機の設計を行い、それに基ずき製作・組立と進めた。ジェットエンジンに関し、エンジンに空気を効率よく導入するインテーク形状を見出すべくCFD数値流体解析を実施した。この段階で主翼、尾翼、エンジンおよび脚の配置を決め、FEM構造解析を実施し、離着陸や巡航飛行及び2.5Gがかかる引き起こし運動により、飛行機が壊れないようにした。このようにして設計した模型飛行機が最終的に安定飛行できるかを検討するため、飛行安定性解析を実施した。安定性を議論する飛行モードとして、巡航と着陸を考えた。翼には安定性を確保するフラップやエルロンの機能を持たせたが、先尾翼採用のためまだ着陸時の縦方向の安定性が不足する結果となった。このため尾翼の取り付けを可変にできる機構を新たに取り入れ安定性確保の目途が得られた。これらの設計を取り入れて飛行機の製作作業を進めた。特に翼部の製作は滑らかな形状を作る必要があり、製作に時間を要したが、何とか学生のみで設計、製作及び組立を完了することができた。最後には外部有識者を招き、成果発表会を開催した。この教育プログラムを通して、各分野の専門教員及び外部有識者の指導の下、学生が主体的に高度な専門知識が必要な先尾翼模型飛行機を完成でき、学生には貴重な経験ができたと推察される。学生の授業に対する感想もいい。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

H26年度は模型飛行機の設計・製作・組立を完成させ、試験飛行を行う予定であったが、製作・組立に時間を要し、また天候に恵まれず試験飛行ができなかった。

今後の研究の推進方策

H27年度早期に試験飛行を追加で行い、そのあとH27年度中に飛行性能試験を予定通り行う。このためH27年度終了時には初期計画に追いつく。またこれまでの成果をまとめて、日本航空宇宙学会主催の飛行機シンポジウムで発表予定である。

次年度使用額が生じた理由

試験飛行ができず、それに関連する費用が発生しなかったため。

次年度使用額の使用計画

H27年度に前年度実施予定の試験飛行を追加し、上記予算を充てる。