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落ちない飛行機のプロジェクト・・・

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落ちない飛行機のプロジェクト・・・

  1. 1. 落ちない飛行機のプロジェクトに参加してたら なぜか機体製作係になってたでござるの巻 @aoa30 et al.
  2. 2. 1. 実験機の概要 2. 製作方法の検討 3. 実際の作業の紹介 4. 完成した機体の評価 5. まとめ
  3. 3. • 目的 – 製作技術の確立 – アビオニクス設計のための情報収集 – オペレーション技術の習得 • 故障機構無し • ビジネスジェット機を模した形状 を模した形状 – T尾翼 – リアエンジン • サイズ – スパン : 1.4m – 全長 : 1.4m
  4. 4. • 必要な剛性・強度を持つ を持つ • 胴体内部にハードポイント ハードポイントを設ける – アビオニクス機器・ファンユニットの固定 • 内部機器へアクセスするための 内部機器へアクセスするための開口部を設ける – バッテリの交換など
  5. 5. • CFRP外皮+木製のフレーム 外皮+木製のフレーム – CFRP外皮 (カーボンクロス+常温硬化型エポキシ樹脂) • 胴体の形状保持 – 木製フレーム(ベニヤ、バルサ材) • 集中荷重を受け止める • 内部機器固定部の基礎 バルサ材 ベニヤ製フレーム アクセス用開口部
  6. 6. • CFRP外皮の成型には雌型が必要 雌型が必要 雌型の製作方法 メリット デメリット マスタ(雄型) 製作の自由度が高い マスタを製作する手間がかかる から転写する NC加工機で マスタを作らずに正確な雌型 NC加工機の加工範囲の制約が 雌型を削り出す が得られる ある 成型物 マスタ 雌型 1. マスタの製作 2. 雌型の成型 3. CFRPを成型
  7. 7. ・ NC加工機(■部)と ・ スタイロフォームIBを使用 熱線による切り出し(■部) NC加工機による切削 完成したマスタ 熱線による切り出し
  8. 8. • パテを表面に盛りつけヤスリで磨き上げる 磨き上げる – 型の表面を滑らかにする – 雌型製作でスタイロが溶けないように保護 スタイロが溶けないように保護する • ワックスとPVAで離型処理を施す を施す パテ状になったものを塗布 + 発泡材用 エロジール・タルク ポリエステル樹脂
  9. 9. • ガラスクロスにポリエステル樹脂 ポリエステル樹脂を染みこませながら積層 – 複雑な曲面 → 細切れにしたクロス – 凹部 → 刻んだ繊維 • ワックスとPVAで離型処理を施す を施す 完成した雌型
  10. 10. • 雌型を用いてCFRPを真空引き成型 真空引き成型 – 常温硬化型のエポキシ樹脂を使用 • 余分な樹脂を除去するよう工夫 ペーパータオル 余分な樹脂を回収する 穴を開けたフィルム エポキシを含浸させた カーボンクロス 雌型 真空バッグ 真空ポンプにて減圧 完成した外板
  11. 11. • t3ベニヤで胴体フレームを製作 • エポキシ接着剤で左右外板を接着 • 内側から、接合部に リボン状のカーボンクロスを積層 を積層
  12. 12. • リアエンジンが上半角のある形状 上半角のある形状 • ファンユニットに取付部がない • メンテナンス性(交換など)の確保 • ファンユニットを締め上げて固定 て固定 • 胴体フレームと接着 ファンユニット桁 固定用リング CFRPサンドイッチ バルサ+CFRP CFRPの真空引き成型 完成したファンユニット 真空引き成型
  13. 13. • 全体的にわずかに細身になった になった • 胴体後部の方が誤差が大きい の方が誤差が大きい 100 80 設計値 60 測定値 40 胴体幅[mm] 20 0 胴体幅 -20 0 200 400 600 800 1000 1200 STA[mm] -40 -60 -80 -100 • 雌型分割時のノコギリの切りしろ ノコギリの切りしろ • マスタ切り出し時の熱線 熱線による溶けしろ • マスタ製作時の左右貼り合わせ 貼り合わせによるズレ
  14. 14. • 各部分と機体全体重量を測定した 8% 5% 26% 胴体 主翼 水平尾翼 23% 全備重量 推進装置 約2.5kg 17% バッテリー アビオニクス機器 17% 4% その他 • FRP胴体にはまだ過強度な部分があり、 胴体にはまだ過強度な部分があり、 まだ軽量化が可能と考えられる。 と考えられる。
  15. 15. • 機首右側面を打った際に 左側面側のCFRP外板が座屈破壊 座屈破壊 • 損傷部にCFRPのパッチを貼って パッチを貼って修復 – サランラップを用いて圧着 エポキシを含浸させた カーボンクロス サランラップ 損傷部 CFRP胴体 修復された胴体
  16. 16. • テレメトリ通信に与える胴体素材の影響 – →CFRPの導電性の影響がある 導電性の影響がある – 導電性のない素材での製作・比較を検討中 • 学生による製作について – 製作・運用技術の引継ぎ 製作・運用技術の引継ぎスケジュールの考慮 • 実際に手を動かす必要がある
  17. 17. • 故障機構のプロトタイプを製作する のプロトタイプを製作する – 主翼端の切り離し機構 – 投下・回収方法など運用も含めて検討 • 別の素材を用いて製作・テスト を用いて製作・テスト – ダイニーマ・グラスファイバなど導電性のない素材 – 成型性・重量・電波への干渉の比較
  18. 18. • 複合材を用いたUAV胴体の製作手法を確立 胴体の製作手法を確立 • 複合材胴体の修復方法を確立 • 製作上、マネージメント上の課題点を整理した • 製作面から見た今後の実験計画をまとめた

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