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プロペラブレードの設計研究を開始


プロペラブレードの設計研究を開始しました。
次のような小型のプロペラブレードについての最適化設計研究を開始しました。

このブレードは実は風車用ブレードですが、推進用プロペラブレードの最適化設計についての研究を行い、
最小のエネルギーで最大の推力を得るブレード形状をデータ化していくものです。
直径20cmクラスから開始し、30cm、50cm、75cm、100cmとそれを回転させる動力となるモーター群との
兼ね合いを見ながら、設計したブレードを流体解析にかけて設計の最適化を行います。
ブレード可変ピッチ時も考慮した広い範囲の性能データを取る予定です。

プロペラ設計関係でヘリコプター動作確認モデルの作成


プロペラ設計関係で電動ヘリコプターの動作確認モデルを作成しています。

可変ブレード部のリンクモーション動作を確認して、アニメーション化する予定です。
リンクモーションとブレード回転の動作確認後には、ブレード回り流れを解析する流体解析作業にも入ります。
流体解析結果からブレードが最も効率良く浮揚力を発生するブレード形状を求めます。
そのような作業をシリーズ化してヘリコプター流体部の最適化データベースを作成していきます。

電動ヘリコプターのブレード回転アニメーション静止画


電動ヘリコプターのブレード回転アニメーション静止画です。

アニメーション動画を張り付けずに切り取った回転中の静止画ですみません。
この電動ヘリコプターモデルは、この後ブレードによる推力の値をピッチと回転数を各種変えながら、回転数、
ピッチ、推力の関係を統合した性能曲線データを流体解析で求めるために造っているものです。

ヘリ下に仮の地面を付加すれば、たぶん地面効果によるブレード推力の増加も捉えられると考えています。
さらにヘリ下方から風を当てれば、オートローテーション効果も解析出来そうにあります。
メインブレード外側端(チップ部)の形状変更による誘導渦の発生状況も解析出来そうです。
また、メインブレードにスパン方向ひねり具合を変えた効果や、スパン方向断面翼型の弦長分布の効果なども
見れるとかなりの設計データベースの出来上がりとなるでしょう。

そんな感じで、自主的研究ですが、様々なデータを得るようにやってみます。

ヘリコプター流体性能解析用の実機相当モデルの原型


ヘリコプター流体性能解析用の実機相当モデルの原型としては、次のモデルを作成途中です。

このモデルは全体的な構成形状をまずおおまかに作成したものになりますので、流体部重要形状のブレード部は 詳細翼形状を更に造り込むことになります。

現在、電動RCヘリコプターでの解析モデルによる流体部性能解析の一連を進行中であり、良い手ごたえを感じて いますので、その後にこの実機相当ヘリモデルの流体部解析に入ります。

プロペラ設計ソフト


プロペラ設計ソフトの概略を説明してみます。風車のプロペラ部を作成するソフトです。

上図では、プロペラの基本翼型を選定する画面です。
4種類から選定出来るようになっていて、運転範囲が広い翼型や、ある運転点で効率が高い翼型など、使い方に合わせて選定します。

上図は、プロペラの半径方向の各分割翼断面の弦長分布を決める画面であり、これによりプロペラ全体の外形が決まることになります。 付け根を強くする翼型分布や、先端部はあまり仕事をさせない翼型分布など、造り出すことが出来ます。

最後の上図では、断面翼型選定と翼型分布選定から造り出されたプロペラの3次元形状を見ることが出来る画面です。