(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレンにより薄板状に形成され、前縁部が下方に曲げられた上面部材と、
ポリプロピレンにより薄板状に形成され、前記上面部材の下面において前記前縁部を除く所定部に取り付けられた下面部材と、
を備え、
前記上面部材及び前記下面部材により所定のキャンバーが形成されていることを特徴とする無人航空機用翼。
【請求項２】
前記上面部材と前記下面部材とが溶着されている請求項１に記載の無人航空機用翼。
【請求項３】
重ね合わされた前記上面部材と前記下面部材とが点状に溶かされた溶着部が前記下面部材の外縁に沿って複数形成されることで、前記上面部材と前記下面部材とが溶着されている請求項２に記載の無人航空機用翼。
【請求項４】
前記無人航空機用翼の翼断面において、前記上面部材は上に凸に形成されており、前記下面部材は下に凸に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の無人航空機用翼。
【請求項５】
前記前縁部の厚さは０．１０〜０．３０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の無人航空機用翼。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無人航空機用翼を備えることを特徴とする無人航空機。
【請求項７】
所定の大きさの薄板状に形成されたポリプロピレンの部材を用いて、ポリプロピレンにより薄板状に形成され、前縁部が下方に曲げられた上面部材と、ポリプロピレンにより薄板状に形成された下面部材とをそれぞれを製造する部材製造工程と、
前記部材製造工程の後に、前記上面部材の下面において前記前縁部を除く所定部に、前記下面部材を取り付ける取付工程と、
を備えることを特徴とする無人航空機用翼の製造方法。
【請求項８】
前記部材製造工程は、
ポリプロピレンにより形成されたストローを所定の長さに切断する第１工程と、
前記第１工程により切断されたストローの周方向の一箇所を長さ方向に沿って切断する第２工程と、
前記第２工程により切断されたストローを広げる第３工程と、
前記第３工程により広げられたストローを一対の平坦部材で挟む第４工程と、
前記第４工程の後に前記平坦部材を加熱する第５工程と、
前記第５工程の後に前記一対の平坦部材から前記ストローを取り外す第６工程と、
を備える請求項７に記載の無人航空機用翼の製造方法。
【請求項９】
前記取付工程は、
前記上面部材と前記下面部材とを重ね合わせる第７工程と、
針状に尖った針状部を加熱する第８工程と、
前記第７工程により重ね合わされた前記上面部材と前記下面部材とに、前記第８工程により加熱された前記針状部を当てて点状に溶かす第９工程と、
を含む請求項８に記載の無人航空機用翼の製造方法。
【請求項１０】
前記第７工程において、前記上面部材と前記下面部材との重ね合わせ位置を調整することで、前記前縁部の大きさを調整する請求項９に記載の無人航空機用翼の製造方法。
【請求項１１】
前記第９工程において、前記第７工程により重ね合わされた前記上面部材と前記下面部材とにおいて、前記第８工程により加熱された前記針状部を前記下面部材の外縁に沿って複数箇所に当てて点状に溶かす請求項９又は１０に記載の無人航空機用翼の製造方法。
【請求項１２】
前記第５工程において、前記第４工程により前記ストローを挟んだ前記一対の平坦部材を、略１００℃の熱湯により加熱する請求項８〜１１のいずれか１項に記載の無人航空機用翼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低レイノルズ数領域で飛行する無人航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の無人航空機として、薄板を折り曲げて翼を作った模型飛行機がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の無人航空機は、翼の前縁部に翼の前端の高さよりも高い第１の丘状突起部を形成し、第１の丘状突起部の後方に連続して最低高さが翼の前端部の最低高さに概ね一致する凹部を形成し、凹部の後方に連続して第２の丘状突起部を形成した翼型の翼を有している。上記構成によれば、第１の丘状突起部により渦を強制的に発生させ、発生した渦を第２の丘状突起部との間に形成される凹部において維持することで、翼型周りの流れを理想的な翼型状の外部流れとすることができるため、高揚力、低抵抗特性を実現することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１４８２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、軽量化と加工性の見地から、一枚の薄板で翼を作ることを前提としている。また、高揚力を実現するために、第１の丘状突起部により渦を強制的に発生させ、発生した渦を第２の丘状突起部との間に形成される凹部において維持する構成を採用している。このため、特許文献１に記載のものでは、翼の形状が薄板を用いた特殊な形状に限定されることとなり、現実の航空機の形状やバランスをできるだけ再現（現実の航空機を縮尺）した模型飛行機等に適用するには不適である。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、現実の航空機の形状やバランスをできるだけ再現し且つ低レイノルズ数領域での飛行性を向上させた模型飛行機を実現可能とすることを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の手段は、無人航空機用翼であって、ポリプロピレンにより薄板状に形成され、前縁部が下方に曲げられた上面部材と、ポリプロピレンにより薄板状に形成され、前記上面部材の下面において前記前縁部を除く所定部に取り付けられた下面部材と、を備え、前記上面部材及び前記下面部材により所定のキャンバーが形成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、上面部材の下面において前縁部を除く所定部に下面部材が取り付けられているため、上面部材と下面部材とが重ねられた部分を前縁部よりも厚くすることができる。したがって、一定厚さの一枚の薄板により形成された翼と比較して、現実の航空機の翼形状をできるだけ再現することができる。また、前縁部の下面には下面部材が取り付けられていないため、前縁部の厚さを薄くすることができ、低レイノルズ数領域において前縁部に作用する抗力を抑制することができる。
【０００８】
さらに、上面部材及び下面部材により所定のキャンバーが形成されているため、翼に作用する負荷分布を調整することができる。このため、無人航空機において、翼端失速等を抑制することができる。ここで、上面部材及び下面部材はポリプロピレンにより薄板状に形成されているため、軽量であるとともに強度を確保することができる。したがって、前縁部に下面部材が取り付けられていなくても、前縁部の変形を抑制することができ、所定のキャンバーを維持し易くなる。その結果、上記無人航空機用翼を模型飛行機に用いることにより、現実の航空機の形状やバランスをできるだけ再現し且つ飛行性を向上させた模型飛行機を実現することができる。
【０００９】
第２の手段では、前記上面部材と前記下面部材とが溶着されている。
【００１０】
一般に、ポリプロピレン同士を接着剤で接着することは困難である。また、上面部材と下面部材とをねじ等の締結部材で接続した場合は、翼の重量増加が大きくなる。
【００１１】
この点、上記構成によれば、上面部材と下面部材とが溶着されているため、翼の重量増加を抑制しつつ、上面部材に下面部材を取り付けることができる。
【００１２】
第３の手段では、重ね合わされた前記上面部材と前記下面部材とが点状に溶かされた溶着部が前記下面部材の外縁に沿って複数形成されることで、前記上面部材と前記下面部材とが溶着されている。
【００１３】
上記構成によれば、重ね合わされた上面部材と下面部材とが点状に溶かされた溶着部が、下面部材の外縁に沿って複数形成されている。このため、溶着部の数が増加することを抑制しつつ、上面部材と下面部材の外縁との間に隙間ができることを抑制することができる。
【００１４】
第４の手段では、前記無人航空機用翼の翼断面において、前記上面部材は上に凸に形成されており、前記下面部材は下に凸に形成されている。
【００１５】
上記構成によれば、無人航空機用翼の翼断面において、上面部材は上に凸に形成されており、下面部材は下に凸に形成されている。このため、上面部材及び下面部材に曲げを持たせることができ、上からと下からの両方の曲げ力を作用させることで、翼の強度を更に向上させることができる。さらに、翼の上面が上に凸で下面が下に凸になるため、現実の航空機に近い流線型の翼型とすることができる。
【００１６】
第５の手段は、無人航空機用翼であって、ポリプロピレンにより薄板状に形成された翼本体と、ポリプロピレンにより前記翼本体よりも薄い薄板状に形成され、前記翼本体の前端から前方へ張り出す前縁部と、を備え、前記前縁部により所定のキャンバーが形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、無人航空機用翼は、薄板状の翼本体と翼本体よりも薄い薄板状の前縁部とを備えるため、翼本体を前縁部よりも厚くすることができる。したがって、一定厚さの一枚の薄板により形成された翼と比較して、現実の航空機の翼形状をできるだけ再現することができる。また、前縁部は翼本体よりも薄いため、低レイノルズ数領域において前縁部に作用する抗力を抑制することができる。
【００１８】
さらに、前縁部により所定のキャンバーが形成されているため、翼に作用する負荷分布を調整することができる。このため、無人航空機において、翼端失速等を抑制することができる。ここで、前縁部及び翼本体はポリプロピレンにより薄板状に形成されているため、軽量であるとともに強度を確保することができる。したがって、翼本体よりも薄い前縁部であっても、前縁部の変形を抑制することができ、所定のキャンバーを維持し易くなる。その結果、上記無人航空機用翼を模型飛行機に用いることにより、現実の航空機の形状やバランスをできるだけ再現し且つ飛行性を向上させた模型飛行機を実現することができる。
【００１９】
第６の手段では、前記前縁部の厚さは０．１５〜０．２５ｍｍである。
【００２０】
上記構成によれば、前縁部の厚さは０．１５〜０．２５ｍｍであるため、前縁部の薄さと強度とを両立することができる。一般に、市販のストローはポリプロピレンにより形成されており、厚さは略０．１５〜０．２５ｍｍであるため、市販のストローを流用して前縁部を形成することができる。
【００２１】
第７の手段は、無人航空機用翼であって、比強度が所定値よりも大きい熱可塑性樹脂により薄板状に形成された翼本体と、前記熱可塑性樹脂により前記翼本体よりも薄い薄板状に形成され、前記翼本体の前端から前方へ張り出す前縁部と、を備え、前記前縁部により所定のキャンバーが形成されていることを特徴とする。
【００２２】
比強度が所定値よりも大きい熱可塑性樹脂、すなわち軽くて強い熱可塑性樹脂を用いることにより、第５の手段と同様の作用効果を奏することができる。
【００２３】
第８の手段は、無人航空機であって、第１〜第７の手段のいずれか１つの無人航空機用翼を備えることを特徴とする。
【００２４】
第９の手段は、無人航空機用翼の製造方法であって、ポリプロピレンにより形成されたストローを所定の長さに切断する第１工程と、前記第１工程により切断されたストローの周方向の一箇所を長さ方向に沿って切断する第２工程と、前記第２工程により切断されたストローを広げる第３工程と、前記第３工程により広げられたストローを一対の平坦部材で挟む第４工程と、前記第４工程の後に前記平坦部材を加熱する第５工程と、前記第５工程の後に前記一対の平坦部材から前記ストローを取り外す第６工程と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
上記工程によれば、ポリプロピレンにより形成されたストローが所定の長さに切断され、切断されたストローの周方向の一箇所が長さ方向に沿って切断され、この切断されたストローが広げられる。これにより、所定の厚さ（市販のストローの厚さは略０．１５〜０．２５ｍｍ）で、所定の大きさの薄板状に形成されたポリプロピレンの部材を得ることができる。ただし、このポリプロピレンの部材は、ストローの形状をある程度維持しており、大きく湾曲している。
【００２６】
そこで、広げられたストローが一対の平坦部材で挟まれ、平坦部材が加熱される。これにより、平坦部材を介してストローが加熱され、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン製のストローが塑性変形し、平坦部材に沿った平板に近い形状に矯正される。その後、一対の平坦部材からストローが取り外される。
【００２７】
ここで、ストローは、平坦部材に沿った平板に近い形状に矯正された後も、完全な平板にはならず若干湾曲している。このため、上記加工が行われたストローにより、上に凸の薄板状に形成された上記上面部材や、下に凸の薄板状に形成された上記下面部材を容易に製造することができる。さらに、ストローの若干の湾曲を利用することにより、無人航空機用翼に所定のキャンバーを容易に形成することができる。
【００２８】
第１０の手段では、前記第１工程から前記第６工程までを実施することにより、ポリプロピレンにより薄板状に形成された上面部材と、ポリプロピレンにより薄板状に形成された下面部材とをそれぞれを製造する部材製造工程と、前記部材製造工程の後に、前記上面部材の下面において前縁部を除く所定部に、前記下面部材を取り付ける取付工程と、を備える。
【００２９】
上記工程によれば、上記第１工程から第６工程までを実施することにより、ポリプロピレンにより薄板状に形成された上面部材と、ポリプロピレンにより薄板状に形成された下面部材とがそれぞれ製造される。そして、上面部材の下面において前縁部を除く所定部に、下面部材が取り付けられる。その結果、上面部材と下面部材とが重ねられた部分を前縁部よりも厚くすることができる。したがって、一定厚さの一枚の薄板により形成された翼と比較して、現実の航空機の翼形状をできるだけ再現することができる。また、前縁部の下面には下面部材が取り付けられていないため、前縁部の厚さを薄くすることができる。その結果、無人航空機用翼は、低レイノルズ数領域において前縁部に作用する抗力を抑制することができる。
【００３０】
第１１の手段では、前記取付工程は、前記上面部材と前記下面部材とを重ね合わせる第７工程と、針状に尖った針状部を加熱する第８工程と、前記第７工程により重ね合わされた前記上面部材と前記下面部材とに、前記第８工程により加熱された前記針状部を当てて点状に溶かす第９工程と、を含む。
【００３１】
上記工程によれば、上面部材と下面部材とが重ね合わされる一方、針状に尖った針状部が加熱される。そして、重ね合わされた上面部材と下面部材とに、加熱された針状部が当てられて点状に溶かされる。このため、ねじ等の締結部材を用いることなく、上面部材と下面部材とを接続することができる。したがって、翼の重量増加を抑制しつつ、上面部材に下面部材を取り付けることができる。
【００３２】
第１２の手段では、前記第７工程において、前記上面部材と前記下面部材との重ね合わせ位置を調整することで、前記前縁部の大きさを調整する。
上記工程によれば、上面部材と下面部材との重ね合わせ位置が調整されることで、前縁部の大きさが調整される。このため、前縁部により形成されるキャンバーの大きさを自在に調整することができる。そして、キャンバーの大きさや形状を調整することにより、翼に作用する負荷分布を自在に調整することができる。
第１３の手段では、前記第９工程において、前記第７工程により重ね合わされた前記上面部材と前記下面部材とにおいて、前記第８工程により加熱された前記針状部を前記下面部材の外縁に沿って複数箇所に当てて点状に溶かす。
【００３３】
上記工程によれば、重ね合わされた上面部材と下面部材とにおいて、加熱された前記針状部が下面部材の外縁に沿って複数箇所に当てて点状に溶かされる。その結果、重ね合わされた上面部材と下面部材とが点状に溶かされた溶着部が、下面部材の外縁に沿って複数形成される。したがって、溶着部の数が増加することを抑制しつつ、上面部材と下面部材の外縁との間に隙間ができることを抑制することができる。
【００３４】
第１４の手段では、前記第５工程において、前記第４工程により前記ストローを挟んだ前記一対の平坦部材を、略１００℃の熱湯により加熱する。
【００３５】
ポリプロピレンは、その融点は略１６５℃であり、熱可塑性が高い。このため、ポリプロピレンの融点に比較的近い温度で加熱することにより、ポリプロピレン製のストローを塑性変形させることができる。
【００３６】
この点、上記工程によれば、ストローを挟んだ一対の平坦部材が、略１００℃の熱湯により加熱される。したがって、ポリプロピレン製のストローを融点以上に加熱することなく、容易に塑性変形させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】模型飛行機を示す平面図。
【図２】図１の模型飛行機の側面図。
【図３】上面部材と下面部材とを示す斜視図。
【図４】主翼の下面図。
【図５】図４の５−５線断面図。
【図６】ストローを所定の長さに切断する工程を示す斜視図。
【図７】ストローを長さ方向に沿って切断する工程を示す斜視図。
【図８】ストローを広げる工程を示す斜視図。
【図９】ストローを一対の金属板で挟む工程を示す斜視図。
【図１０】一対の金属板を固定する工程を示す斜視図。
【図１１】一対の金属板を加熱する工程を示す斜視図。
【図１２】一対の金属板からストローを取り外す工程を示す斜視図。
【図１３】上面部材を配置する工程を示す平面図。
【図１４】上面部材に下面部材を重ね合わせる工程を示す平面図。
【図１５】工具を示す斜視図。
【図１６】上面部材と下面部材とを溶着する工程を示す平面図。
【図１７】上面部材と下面部材との変更例を示す斜視図。
【図１８】主翼の変更例を示す下面図。
【図１９】図１８の１９−１９線断面図。
【図２０】主翼の変更例を示す断面図。
【図２１】図２０の主翼の下面図。
【図２２】主翼の他の変更例を示す断面図。
【図２３】図２２の主翼の下面図。
【図２４】主翼の他の変更例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、戦闘機の模型飛行機（無人航空機）、特に実機を縮尺して低レイノルズ数領域の翼となる寸法の模型飛行機として具体化している。戦闘機の模型飛行機では、揚力係数が低くなることが避けられないが、本実施形態ではそのような模型飛行機の飛行性を向上させる。
【００３９】
図１は模型飛行機１０を示す平面図であり、図２は図１の模型飛行機１０の側面図である。模型飛行機１０は、胴体１１、一対の主翼２０（無人航空機用翼）、一対の水平尾翼１２、垂直尾翼１３等を備えている。模型飛行機１０は、現実の戦闘機に近い形状やバランスになっている。胴体１１、主翼２０、水平尾翼１２、垂直尾翼１３等の寸法比は、現実の戦闘機におけるこれらの寸法比に近くなっている。
【００４０】
胴体１１は、本体部１１ａと先頭部１１ｂとを備えている。本体部１１ａは、厚さ０．２ｍｍ（所定厚さ）で直径５ｍｍ（所定直径）のポリプロピレン製のストローにより、円筒状に形成されている。先頭部１１ｂは、本体部１１ａよりも薄く且つ直径の小さいポリプロピレン製のストローにより、中空円錐状に形成されている。例えば、先頭部１１ｂは、厚さ０．１８ｍｍで直径３．５ｍｍのポリプロピレン製のストローにより形成されている。本体部１１ａには、溶着により先頭部１１ｂが取り付けられている。なお、先頭部１１ｂの内部には、ポリプロピレン製のおもりが入っている。
【００４１】
胴体１１の本体部１１ａには、一対の主翼２０、一対の水平尾翼１２、及び垂直尾翼１３が溶着により取り付けられている。主翼２０、水平尾翼１２、及び垂直尾翼１３等の形状やバランスは、現実の戦闘機におけるこれらの形状やバランスに近くなっている。
【００４２】
図３は、主翼２０を構成する上面部材２１と下面部材２６とを示す斜視図である。
【００４３】
上面部材２１は、厚さ０．１５ｍｍのポリプロピレン製のストローを加工して、薄板状に形成されている。上面部材２１の前縁部２１ａは、下方に曲げられている。また、上面部材２１の後縁部２１ｂは、下方に曲げられている。上面部材２１は、全体が湾曲しており、上に凸の薄板状に形成されている。前縁部２１ａには、いわゆるドッグツース２１ｃが、犬歯状の切り欠きとして形成されている。
【００４４】
下面部材２６は、厚さ０．１５ｍｍのポリプロピレン製のストローにより、薄板状に形成されている。下面部材２６は、上面部材２１よりも小さく形成されている。詳しくは、下面部材２６は、上面部材２１において前縁部２１ａ及び後縁部２１ｂを除いた部分（所定部）と同じ大きさで形成されている。下面部材２６は、全体が湾曲しており、下に凸の薄板状に形成されている。
【００４５】
図４は、主翼２０の下面図である。主翼２０は、上面部材２１の下面に下面部材２６が取り付けられることで形成されている。下面部材２６は、上面部材２１の上記所定部に取り付けられている。主翼２０は、いわゆるテーパ翼となっており、後退角が付けられている（図１参照）。
【００４６】
詳しくは、上面部材２１の上記所定部に下面部材２６が重ね合わされている。そして、重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とが点状に溶かされた溶着部２４が、下面部材２６の外縁に沿って複数形成されている。これにより、上面部材２１と下面部材２６とが溶着されている。なお、上面部材２１と下面部材２６とが重ね合わされている部分により、翼本体が構成されている。
【００４７】
図５は、図４の５−５線断面図である。同図に示すように、上面部材２１及び下面部材２６（前縁部２１ａ及び後縁部２１ｂ）により、所定のキャンバーが形成されている。前縁部２１ａによりリーディングエッジキャンバー（前縁キャンバー）が形成されており、後縁部２１ｂによりトレイリングエッジキャンバー（後縁キャンバー）が形成されており、翼断面において、上面部材２１は上に凸になっており、下面部材２６は下に凸になっている。上面部材２１と下面部材２６との間に空間が形成されており、主翼２０は流線型の翼型になっている。
【００４８】
上面部材２１の前縁部２１ａ及び後縁部２１ｂは、下面部材２６と重なっていないため、上面部材２１と下面部材２６とが重ね合わされている部分（翼本体）よりも薄くなっている。そして、前縁部２１ａは、翼本体の前端から前方へ張り出しており、下方へ曲がっている。後縁部２１ｂは、翼本体の後端から後方へ張り出しており、下方へ曲がっている。
【００４９】
次に、図６〜１６を参照して、主翼２０の製造方法を説明する。
【００５０】
まず、図６に示すように、ポリプロピレン製のストローＳを、挟みＳＣにより所定の長さに切断する（第１工程）。
【００５１】
続いて、図７に示すように、切断されたストローＳの周方向の一箇所を、挟みＳＣにより長さ方向に沿って切断する（第２工程）。
【００５２】
続いて、図８に示すように、長さ方向に沿って切断されたストローＳを、手で平板状に広げる（第３工程）。このとき、ストローＳは曲板状に戻ろうとするが、平板状に広げた状態で一時的に保持する。
【００５３】
続いて、図９に示すように、平板状に広げられたストローＳを一対の金属板Ｍ（平坦部材）で挟む（第４工程）。金属板Ｍとして、銅板や、アルミ板、ステンレス板等を用いることができる。
【００５４】
続いて、図１０に示すように、ストローＳを挟んだ一対の金属板Ｍを、クランパＣにより固定する。これにより、ストローＳは、平板状に延ばされた状態で保持される。
【００５５】
続いて、図１１に示すように、クランパＣにより固定された一対の金属板Ｍを加熱する（第５工程）。詳しくは、ヒータＨにより、容器Ｂ内の水を１００℃（略１００℃）まで加熱しておく。そして、容器Ｂ内の熱湯の中へ一対の金属板Ｍを入れる。すなわち、１００℃の熱湯により、一対の金属板Ｍを加熱する。これにより、ストローＳは、一対の金属板Ｍを介して加熱されて塑性変形する。
【００５６】
続いて、図１２に示すように、容器Ｂから一対の金属板Ｍを取り出した後、一対の金属板ＭからストローＳを取り外す（第６工程）。以上により、ストローＳは湾曲した薄板状に成形されるため、所定の大きさの薄板状に形成されたポリプロピレンの部材が得られる。
【００５７】
こうして得られたポリプロピレンの部材を、図１３に示すように、上述した主翼２０の形状に切断して上面部材２１を製造する。そして、台Ｄの上に上面部材２１を配置する。同様にして、上記第１工程〜第６工程を実施することにより、ポリプロピレンにより薄板状に形成された下面部材２６を製造する（部材製造工程）。
【００５８】
続いて、図１４に示すように、上面部材２１に下面部材２６を重ね合わせる（第７工程）。このとき、上面部材２１及び下面部材２６の大きさや形状、上面部材２１と下面部材２６との重ね合わせ位置を調整することで、キャンバーの大きさや形状を自在に調整することができる。そして、キャンバーの大きさや形状を調整することにより、翼に作用する負荷分布を自在に調整することができる。
【００５９】
ここで、図１５に示すように、針状に尖った針状部Ｔａを有する工具Ｔを用意し、針状部Ｔａを加熱する（第８工程）。詳しくは、ポリプロピレンの融点１６５℃（略１６５℃）よりも高い温度まで、針状部Ｔａを加熱する。
【００６０】
続いて、図１６に示すように、重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とに、加熱された針状部Ｔａを当てて点状に溶かす（第９工程）。詳しくは、重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とにおいて、主翼２０の形状に切断後の下面部材２６の外縁に沿って、加熱された針状部Ｔａを複数箇所に当てて点状に溶かす。なお、下面部材２６は、主翼２０の形状に切断後に上面部材２１に溶着する。これにより、上面部材２１の下面において前縁部２１ａ及び後縁部２１ｂを除く所定部に、下面部材２６が取り付けられる（取付工程）。以上により、模型飛行機１０の主翼２０が製造される。
【００６１】
また、模型飛行機１０の水平尾翼１２及び垂直尾翼１３も、主翼２０の製造方法に準じて製造する。そして、ポリプロピレン製のストローＳを用いて製造した胴体１１に、主翼２０、水平尾翼１２、垂直尾翼１３等を取り付ける。詳しくは、加熱した上記工具Ｔを用いて、胴体１１に主翼２０等を溶着する。これにより、模型飛行機１０が製造される。こうした製造方法により、全長５〜１２ｃｍ、全幅３〜１０cm程度の大きさの模型飛行機１０、すなわち実機を縮尺して低レイノルズ数領域の翼となる寸法の模型飛行機を製造することができる。
【００６２】
従来、このような大きさの模型飛行機は、現実の戦闘機の形状やバランスを再現した場合（現実の戦闘機を正確に縮尺した場合）に、十分な揚力が得られず、飛行性が低下することは避けられなかった。例えば、このような模型飛行機１０では、紙飛行機と同程度の飛行距離を確保することは困難である。換言すれば、紙飛行機のように翼面荷重が非常に小さい滑空機のみが、前縁キャンバーなしでも飛行距離を長くすることができる。
【００６３】
しかしながら、本実施形態の模型飛行機１０では、ポリプロピレンにより形成された薄く強い前縁部２１ａにより、所定のキャンバーを維持することができる。このため、翼に作用する負荷分布を調整することができ、模型飛行機１０において翼端失速等を抑制することができる。さらに、前縁部２１ａが薄く（鋭く）形成されているため、模型飛行機のように１０＾３〜１０＾６（＾３は三乗を表す）といった低レイノルズ数領域で飛行する場合において、前縁部２１ａに作用する抗力を小さくすることができる。また、ポリプロピレンは、汎用樹脂の中で比重が最も小さいため、模型飛行機１０を軽量化することができる。したがって、実際に模型飛行機１０は、現実の戦闘機の形状やバランスをほぼ再現しつつも、紙飛行機と同等かそれ以上の飛行性を実現することができる。
【００６４】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００６５】
・上面部材２１の下面において前縁部２１ａを除く所定部に下面部材２６が取り付けられているため、上面部材２１と下面部材２６とが重ねられた部分（翼本体）を前縁部２１ａよりも厚くすることができる。したがって、一定厚さの一枚の薄板により形成された翼と比較して、現実の航空機の翼形状やバランスをできるだけ再現することができる。また、前縁部２１ａの下面には下面部材２６が取り付けられていないため、前縁部２１ａの厚さを薄くすることができ、低レイノルズ数領域において前縁部２１ａに作用する抗力を抑制することができる。
【００６６】
・上面部材２１及び下面部材２６（前縁部２１ａ及び後縁部２１ｂ）により所定のキャンバーが形成されているため、主翼２０に作用する負荷分布を調整することができる。このため、模型飛行機１０において、翼端失速等を抑制することができる。ここで、上面部材２１及び下面部材２６はポリプロピレンにより薄板状に形成されているため、軽量であるとともに強度を確保することができる。したがって、前縁部２１ａに下面部材２６が取り付けられていなくても、前縁部２１ａの変形を抑制することができ、所定のキャンバーを維持することができる。その結果、上記主翼２０を模型飛行機１０に用いることにより、現実の航空機の形状やバランスをできるだけ再現し、且つ飛行性を向上させた模型飛行機１０を実現することができる。
【００６７】
・一般に、ポリプロピレン同士を接着剤で接着することは困難である。また、上面部材２１と下面部材２６とをねじ等の締結部材で接続した場合は、翼の重量増加が大きくなる。この点、上面部材２１と下面部材２６とが溶着されているため、主翼２０の重量増加を抑制しつつ、上面部材２１に下面部材２６を取り付けることができる。
【００６８】
・重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とが点状に溶かされた溶着部２４が、下面部材２６の外縁に沿って複数形成されている。このため、溶着部２４の数が増加することを抑制しつつ、上面部材２１と下面部材２６の外縁との間に隙間ができることを抑制することができる。
【００６９】
・主翼２０の翼断面において、上面部材２１は上に凸に形成されており、下面部材２６は下に凸に形成されている。このため、上面部材２１及び下面部材２６に曲げを持たせることができ、上からと下からの両方の曲げ力を作用させることで、主翼２０の強度を更に向上させることができる。さらに、主翼２０の上面が上に凸で下面が下に凸になるため、現実の航空機に近い流線型の翼型とすることができる。また、上面部材２１及び下面部材２６の形状や、上面部材２１と下面部材２６との重ね合わせ位置を調節することにより、主翼２０のキャンバーを自在に調節することができる。
【００７０】
・前縁部２１ａの厚さは０．１５ｍｍであるため、前縁部２１ａの薄さと強度とを両立することができる。一般に、市販のストローＳはポリプロピレンにより形成されており、厚さは略０．１５〜０．２５ｍｍであるため、市販のストローＳを流用して前縁部２１ａを形成することができる。
【００７１】
・ポリプロピレンにより形成されたストローＳが所定の長さに切断され、切断されたストローＳの周方向の一箇所が長さ方向に沿って切断され、この切断されたストローＳが広げられる。これにより、所定の厚さ（市販のストローＳの厚さは略０．１５〜０．２５ｍｍ）で、所定の大きさの薄板状に形成されたポリプロピレンの部材を得ることができる。ただし、このポリプロピレンの部材は、ストローＳの形状をある程度維持しており、大きく湾曲している。そこで、広げられたストローＳが一対の金属板Ｍで挟まれ、金属板Ｍが加熱される。これにより、金属板Ｍを介してストローＳが加熱され、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン製のストローＳが塑性変形し、金属板Ｍに沿った平板に近い形状に矯正される。
【００７２】
・ストローＳは、金属板Ｍに沿った平板に近い形状に矯正された後も、完全な平板にはならず若干湾曲している。このため、上記加工が行われたストローＳにより、上に凸の薄板状に形成された上記上面部材２１や、下に凸の薄板状に形成された上記下面部材２６を容易に製造することができる。さらに、ストローＳの若干の湾曲を利用することにより、主翼２０に所定のキャンバーを容易に形成することができる。
【００７３】
・上面部材２１と下面部材２６との重ね合わせ位置が調整されることで、前縁部２１ａの大きさが調整される。このため、前縁部２１ａにより形成されるキャンバーの大きさを自在に調整することができる。そして、キャンバーの大きさや形状を調整することにより、主翼２０に作用する負荷分布を自在に調整することができる。
・上面部材２１と下面部材２６とが重ね合わされる一方、工具Ｔの針状に尖った針状部Ｔａが加熱される。そして、重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とに、加熱された針状部Ｔａが当てられて点状に溶かされる。このため、ねじ等の締結部材を用いることなく、上面部材２１と下面部材２６とを接続することができる。したがって、主翼２０の重量増加を抑制しつつ、上面部材２１に下面部材２６を取り付けることができる。
【００７４】
・ポリプロピレンは、その融点は略１６５℃であり、熱可塑性が高い。このため、ポリプロピレンの融点に比較的近い温度で加熱することにより、ポリプロピレン製のストローＳを塑性変形させることができる。この点、ストローＳを挟んだ一対の金属板Ｍが、略１００℃の熱湯により加熱される。したがって、ポリプロピレン製のストローＳを融点以上に加熱することなく、容易に塑性変形させることができる。
【００７５】
・ポリプロピレンは、汎用樹脂の中では最高の耐熱性を有し、強度が高く、吸湿性がなく、耐薬品性が高いといった特性を有している。このため、模型飛行機１０は、繰り返し飛ばしたとしても容易には壊れず、高い耐久性を有している。
【００７６】
・現実の航空機と同様に、ドッグツース２１ｃにより、渦流を発生させて失速を抑制することができる。後縁部２１ｂにより、揚力を増大させるとともに、飛行速度を低下させることができる。すなわち、模型飛行機１０は、現実の航空機の形状やバランスをできるだけ再現することができるため、前縁部２１ａや、後縁部２１ｂ、ドッグツース２１ｃ等の翼形状が及ぼす影響を学ぶ題材として最適である。特に、前縁部２１ａにより翼長方向の負荷分布を自在に調整することができるため、翼前方からの気流が翼幅の迎角断面においてどのような局所的影響を及ぼすかを研究するツールとして用いることができる。
【００７７】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。ここで、上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
【００７８】
・上記実施形態では、針状に尖った針状部Ｔａを有する工具Ｔを用いて、重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とに、加熱された針状部Ｔａを当てて点状に溶かした。しかしながら、加熱された針状部Ｔａを往復動させるとともに、重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とを送り出す機械等を採用することもできる。また、レーザ溶着や、超音波溶着等により、重ね合わされた上面部材２１と下面部材２６とを点状に溶着させることもできる。
・図１７は、上面部材２１と下面部材２６との変更例を示す斜視図である。図１８は、図１７の上面部材１２１及び下面部材１２６により構成された主翼１２０の下面図であり、図１９は図１８の１９−１９線断面図である。上面部材１２１は、前縁部１２１ａを備えているが、後縁部を備えていない。このため、下面部材１２６は、上面部材１２１において前縁部２１ａを除いた部分（所定部）と同じ大きさで形成されている。
【００７９】
図１８に示すように、下面部材１２６は、上面部材１２１の上記所定部に取り付けられている。詳しくは、上面部材１２１の上記所定部に下面部材１２６が重ね合わされている。そして、重ね合わされた上面部材１２１と下面部材１２６とが点状に溶かされた溶着部２４が、下面部材１２６の外縁に沿って複数形成されている。これにより、上面部材１２１と下面部材１２６とが溶着されている。なお、上面部材１２１と下面部材１２６とが重ね合わされている部分により、翼本体が構成されている。
【００８０】
図１９に示すように、上面部材１２１及び下面部材１２６（前縁部１２１ａ）により、所定のキャンバーが形成されている。翼断面において、上面部材１２１は上に凸になっており、下面部材１２６は下に凸になっている。上面部材１２１と下面部材１２６との間に空間が形成されており、主翼１２０は流線型の翼型になっている。上記構成によっても、後縁部２１ｂによる作用効果を除いて、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８１】
・図２０は、主翼の変更例を示す断面図である。同図に示すように、主翼２２０では、上面部材２２１及び下面部材２２６（前縁部１２１ａ及び後縁部２２１ｂ）により、所定のキャンバーが形成されている。翼断面において、上面部材２２１は上に凸になっており、下面部材２２６は直線になっている。すなわち、下面部材２２６は、平板状に形成されている。こうした構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。ただし、主翼の強度を向上させる上では、翼断面において、上に凸の上面部材と下に凸の下面部材とを組み合わせることが望ましい。
【００８２】
・図２１は、図２０の主翼２２０の下面図である。同図に示すように、主翼２２０では、重ね合わされた上面部材２２１と下面部材２２６とが線状に溶かされた溶着部２２４が、下面部材２２６の外縁に沿って形成されている。こうした構成によれば、上面部材２２１と下面部材２２６とを、より強固に溶着することができ、ひいては主翼２２０の強度を向上させることができる。なお、図２０は、図２１の２０−２０線断面図である。
【００８３】
・図２２は、主翼の他の変更例を示す断面図である。同図に示すように、主翼３２０では、上面部材３２１及び下面部材３２６（前縁部３２１ａ）により、所定のキャンバーが形成されている。翼断面において、上面部材３２１は上に凸になっており、下面部材２２６は上に凸になっている。こうした構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。ただし、主翼の強度を向上させる上では、翼断面において、上に凸の上面部材と下に凸の下面部材とを組み合わせることが望ましい。
【００８４】
・図２３は、図２２の主翼３２０の下面図である。同図に示すように、主翼３２０では、重ね合わされた上面部材３２１と下面部材３２６とが点状に溶かされた溶着部２４が、下面部材３２６の全体に分散して形成されている。こうした構成によれば、上面部材３２１と下面部材３２６とを、より強固に溶着することができ、ひいては主翼３２０の強度を向上させることができる。なお、図２２は、図２３の２２−２２線断面図である。
【００８５】
・図２４に示すように、上面部材４２１の前縁部４２１ａにおいて翼端側を垂れ下げて、いわゆる円錐キャンバーを形成した主翼４２０を採用することもできる。こうした構成によれば、必要なキャンバー量を自在に調節することができ、翼長方向の負荷分布を最適にすることができる。この場合も、翼前方からの気流が翼幅の迎角断面においてどのような局所的影響を及ぼすかを研究するツールとして用いることができる。
・上記実施形態では、ストローＳを挟んだ一対の金属板Ｍを、１００℃の熱湯により加熱したが、一対の金属板ＭをヒータＨで直接加熱することもできる。ただし、金属板Ｍの温度が上昇し過ぎないように管理する必要がある。また、その場合は、一対の金属板Ｍのうち、一方の金属板ＭのみをヒータＨにより加熱してもよい。
【００８６】
・主翼２０の前縁部２１ａの厚さは、０．１０〜０．３０ｍｍであることが好ましく、０．１５〜０．２５ｍｍであることがより好ましい。また、主翼２０に限らず、胴体１１、水平尾翼１２、垂直尾翼１３等についても、上記厚さのポリプロピレン製のストローを任意に組み合わせて製造することができる。
【００８７】
・上記実施形態では、上面部材２１と下面部材２６とにより主翼２０を形成したが、主翼２０と同様の形状を実現可能であれば、主翼が一体成形されていてもよい。
【００８８】
・上記実施形態では、主翼２０をポリプロピレンにより形成したが、比強度が所定値よりも大きく、ポリプロピレンに近い比強度を有する熱可塑性樹脂により主翼を形成してもよい。例えば、主翼の材料として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を採用することができる。
【００８９】
・上記実施形態では、戦闘機の模型飛行機として具体化したが、戦闘機以外の種々の航空機の模型飛行機として具体化することもできる。また、模型飛行機に限らず、観測や偵察を目的とした無人航空機として具体化することもできる。なお、航空機とは、飛行機・グライダー・飛行船等を含むものとする。
【符号の説明】
【００９０】
１０…模型飛行機、２０…主翼、２１…上面部材、２１ａ…前縁部、２４…溶着部、２６…下面部材、１２０…主翼、１２１…上面部材、１２１ａ…前縁部、１２６…下面部材、２２０…主翼、２２１…上面部材、２２４…溶着部、２２６…下面部材、３２０…主翼、３２１…上面部材、３２１ａ…前縁部、３２６…下面部材、４２０…主翼、４２１…上面部材、４２１ａ…前縁部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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