第一工科大学研究報告第35号（2023）pp.1-5

航空工学実験によるものづくり教育の実践
野田
第一工科大学

航空工学部

晋二

航空工学科(〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2)

Practice of the manufacturing（Monodzukuri）educationby the aeronautical engineering experiment
Shinji Noda
Department of Aeronautical Engineering, Daiichi Institute of Technology

Abstract: We are actively strengthening education related to manufacturing(Monodzukuri ). As an example, agiant paper airplane, a small glider, and a large glider experiment were newly established in the aeronauticalengineering experiment. This document reports on its contents and results.
1. はじめに各実験の内容を次項に示す。

航空工学科 航空工学専攻は、ものづくりに関する教育を更に強化・充実させることを目的とし

2.2 巨大紙飛行機実験て授業項目、授業内容の見直し・変更を積極的に2019 年度に KTS 鹿児島テレビから、小学生に行っている。この一例として 2020 年度から 3 年

ギネス記録を超す大きさの巨大紙飛行機を製作

次に受講が必要な航空工学実験の実験項目の変させ飛行させるというイベントへの協力依頼が更を行った。

あり、航空工学科の学生達と参加した。この時の本論文は、その内容及び成果について報告する。

結果は、サイズが 30 ㎝とどかず、紙の強度不足により飛行達成ならずという結果であった。イベ

2. 航空工学実験の見直しントの様子を図 1 に示す。このイベントは、協力

2.1 航空工学実験の新設項目

して作り上げる難しさ、楽しさを学べるだけでな

航空機を開発する時は、構想、計画、設計、製図、製作、試験、改修等の作業が必要である。学く、飛行させる楽しさをも体験できるものであった。

生達に、上記作業の模擬体験をさせることができないか、それと同時にものづくりの難しさ、楽しさを経験させることができないかと考えていた。
これを実現するための方法として 2020 年度から 3年次に受講する航空工学実験に以下を追加した。
（１）巨大紙飛行機実験（２）大型グライダー実験

図１.KTS 鹿児島テレビのイベント（３）小型グライダー実験

この経験から、巨大紙飛行機の製作・飛行試験

第一工科大学研究報告第35号（2023）

は、学生達にものづくりの難しさ、楽しさを経験

人 1 機製作し、飛行試験を実施する実験を追加しさせる方法として使えると考え、航空工学実験のた。

1 項目として実施することにした。この実験を実

小型グライダー設計の条件は以下である。

施するためには、大きな紙が必要であるが KTS（１）主翼幅 38 ㎝以上

鹿児島テレビのイベントで使用した紙の残りを（２）形状自由頂いていたので、その紙を使用できるという点も（３）与えられた材料を使用することこの実験実施を決定した要因である。

設計に必要な参考資料・データは、大型グライ

この実験は、以下を学生達にグループ活動で実ダー実験と同じものを使用している。

施させている。
（１）巨大紙飛行機製作及び飛行試験（2020 年度のみ）（２）巨大紙飛行機補強改修及び飛行試験
この実験は、次に示す大型グライダー実験を行うための練習・準備段階の位置づけと考えている。

3. 新規実験の実施状況
2020 年度からの実施状況を表１に示す。
航空工学実験 項目
新規製作
巨大紙飛行機実験
補強改修
小型グライダー実験
大型グライダー実験-

2020年度〇〇〇〇:実施、 -:未実施
2021年度
2022年度〇〇〇〇〇〇

各年度の実施状況及び結果を以下に示す。
2.3 大型グライダー実験
この実験は、グループで協力して大型グライダ

3.1 2020 年度

ーの形状構想、設計、製図、製作、飛行試験、改3.1.1 巨大紙飛行機実験

良改修を行うというものである。本実験により先

3.1.1.1 巨大紙飛行機製作及び飛行試験に示した航空機開発時作業の模擬体験をさせる

最初の年度なので、巨大紙飛行機の製作を行っことを目的としている。学生達には、大型グライた。巨大紙飛行機用の紙のサイズは 3.5ｍ×5.0ｍ、ダー設計の条件として以下を指示し、それ以外は製作するのはスペースシャトル型紙飛行機であ自由としている。

る。スペースシャトル型紙飛行機は、作るのが非（１）主翼幅 1.8ｍ以上常に難しいので、最初全員に参考文献（５）（６）（２）与えられた材料を使用することに示される折り方を A１用紙で練習させた。巨大（３）機体形状は自由紙飛行機に使用した紙は、KTS 鹿児島テレビのイ

なお、大型グライダーの設計に必要な参考資ベントで使用した紙である。この紙で巨大紙飛行料・データは、文献（１）～（４）を参考として機を製作しても飛行は難しいことは判っていた作成した資料を提供している。3 年次の学生は、が、紙飛行機だけの飛行試験も実施した。結果は、航空力学等を学んでいるので参考資料・データを紙の剛性が無いため主翼形状が保持できず、飛行理解し、使いこなすことができるはずなので細かできずという結果であった。なお、巨大紙飛行機

い説明はあえて実施しないようにしている。のサイズは、ギネス記録 3m19cm に 9 ㎝足らないという結果であった。

2.4 小型グライダー実験
2020 年度に大型グライダー実験を実施したが、グループ活動であるがゆえに設計に関しては設計・計算が得意な学生に任せてしまう、うまくグループの輪の中に入れない学生が出るといった問題がみられた。この点を反省し 2021 年度から
大型グライダー実験の前に小型グライダーを一

図 2.巨大紙飛行機製作

野田：航空工学実験によるものづくり教育の実践

3.1.1.2 巨大紙飛行機補強改修及び飛行試験

3.1.2.2 グループ B（学生 6 名）製作した巨大紙飛行機内部に補強板等を追加し、グループ B は、双胴型の機体とした。最初製作

飛行させる実験である。補強方法の考案、製作等した機体は、主翼面積、水平尾翼面積が小さ機体は、学生達のみで実施させている。補強後の飛行であった。機体を重くしスピードで飛距離を出す

試験は、翼端部の補強が不十分であったこと、飛という構想かと推測し様子をみていたが、結論は行試験中に機首部をバスケット・ゴールにぶつけ計算ミスであった。そのため飛行試験では十分なるアクシデントで機首部の強度が低下した等の揚力が発生せず飛行しないという結果であった。

理由により、きれいな飛行とはならなかったが、機体製造の様子と初期機体形状を図 6 に示す。

補強前と比較すると揚力が発生し飛行させることができた。図 3 に改修の様子を示す。

図 6.グループ B 機体製造と初期機体飛行させるために主翼面積の拡大等の改良を行
図 3 補強改修った。この改良により揚力が大きくなり、飛行するようになった。しかし、主翼面積と水平尾翼面

3.1.2 大型グライダー実験積の比率が適正ではなく、縦安定が不十分でフゴ2 グループに分け実施した。

イド運動を起こしてしまった。改修後の機体形状

3.1.2.1 グループ A（学生 6 名）と飛行試験の様子を図７に示す。

グループ A は、小型グライダーを最初に製作しその結果を見て大型グライダーの製作を行っている。これは学生達のアイデアである。このアイデアが功を奏し、最初に製作した機体であったが非常に安定した飛行を達成した。但し、胴体部の図７ 改修後の機体と飛行試験

強度不足で飛行試験の途中及び最後に胴体部の縦の不安定を無くすことはできなかったが、初破損が生じた。飛行距離 40ｍ.max であった。

期機体は何故飛ばないのか、その改良にはどうす

製造・飛行試験の様子を図 4、機体と学生達を図るべきなのか考え、それを改修改善できた。改修5 に示す。

後の飛行距離は、25ｍ.max であった。
グループ B は、飛行距離はグループ B より劣ったが、課題解決といった点で考えるとループ B の方がよりものづくりに関する勉強になったと考える。改良後の機体と学生達を図 8 に示す。

図 4.グループ A 製造及び飛行試験

図 5.グループ A 学生達と機体

図 8.グループ B 学生達と機体

第一工科大学研究報告

3.22021 年度

第35号（2023）

3.2.3 大型グライダー実験

3.2.1 巨大紙飛行機実験

2020 年度結果を踏まえ、学生達で相談し昨年度

3.2.1.1 巨大紙飛行機補強改修及び飛行試験のグループ A の機体より主翼幅を広げる（アスペ巨大紙飛行機は、昨年度製作済なので巨大紙飛クト比を大きくする）、主翼取付部胴体の強度を行機内部に補強板追加等の改修を実施した。昨年高めるという方針を立て設計・製作を実施した。

度問題となった翼端部、機首部の強度補強等を行

図 12 は、製作状況である。

い飛行試験を実施した。その様子を図 9 に示す。

図 12.大型グライダー製作
図 9.補強改修及び飛行試験

飛行試験は、主翼面積と水平尾翼面積の比率が適正ではなく縦安定が不十分でフゴイド運動を3.2.2 小型グライダー実験起こし、飛行距離は 34ｍと昨年度の記録を上回る

本実験は、各自 1 機小型グライダーを設計・製ことができなかった。縦の不安定を改善のために、作し飛行試験を実施するもので、この年度から開水平尾翼の面積を拡大する改良等を行ったが解始した。図 10 は、各自が小型グライダーを設計決するまでに至らなかった。初期機体と改修後のしている様子である。

機体を図 13 に示す。

初期機体

図 10.小型グライダー製作

改修後

図 13.大型グライダー形状

全翼機等様々な形状の機体が作られた。学生達は大変だったようだが、自分だけで構想、設計、3.32022 年度製造、飛行試験を実施するという経験をさせるこ

3.3.1 巨大紙飛行機とができた。

3.3.1.1 巨大紙飛行機補強改修と飛行試験各自が製作した小型グライダーを図 11、飛行試

巨大紙飛行機の補強見直し改修を実施した。本験の飛行距離を表 2 に示す。

試験は、紙の破れが多くなり今年度最後とした。
最後、大学内で注目を得るために大学校舎に囲ま2れた場所で飛行試験を実施した。注目は集めたが1うまく飛行させることができなかった。場所を変3え飛行試験を実施した結果 16.5ｍの飛行を達成で4きた。製作と飛行試験の様子を図 14、巨大紙飛行機と学生達を図 15 に示す。

図 11.小型グライダー形状
表 2 飛行試験結果
機体
飛行距離123.5ｍ230.3ｍ322.5ｍ

420.6ｍ

図 14.強度補強改修と飛行試験

野田：航空工学実験によるものづくり教育の実践

図 15.巨大紙飛行と学生達
図 18.機体形状と学生達

3.3.2 小型グライダー実験
前年度と同様各自 1 機小型グライダーを設計・製作させた。各自が製作した小型グライダーを図

4. まとめ16、飛行試験の飛行距離を表 3 に示す。

4.1 成果35

学生達が新しい実験に対応できるか不安もあ6ったが予想以上に対応できている。ものづくり教

1育として、航空機開発時の作業の模擬体験をさせ72るという目的は達成できている。楽しんで学ばせ4ることが第一と考え実施しているが、これも達成

図 16.小型グライダー形状できていると考える。

表 3.飛行試験結果
機体飛行距離115.7ｍ229.9ｍ325.2ｍ430.0ｍ

526.8ｍ633.9ｍ713.6m

4.2 今後の課題
以下の課題があるが実験内容の改善を行い継3.3.3 大型グライダー実験

続実施していく予定である。

過去の結果から胴体部の強度を向上させるため・巨大紙飛行機に代わる実験をどうするかに次の条件を追加した。

・グライダー設計・製造方法の改善

・胴体部を枠組み構造とすること

・飛行試験場所及び飛行試験方法の見直し

設計・製作された機体の製作過程を図 17 に示す。
参考文献
(1) 二宮康明：日本で生まれた高性能紙飛行機
その設計・製作・飛行技術のすべて，誠文堂新構想・設計

主翼製造

光社，pp. 1-60，(2014)(2) 小林昭雄、紙ヒコーキで知る飛行の原理

身近 に学 ぶ航空 力学 、講談 社 ブ ルーバ ック ス、
PP.165-197（1992）
胴体製造

翼・胴体結合(3) 東昭、模型飛行機と凧の科学、電波実験社、
PP.47-66、（1995）(4) NHK 趣味悠々 大空へ！模型飛行機を飛ばそう、日本放送出版協会,PP.38-40、（2003）

重心調整

飛行前調整

図 17．大型グライダー製造
飛行試験では、飛行距離 103ｍを達成した。機体
形状と学生達を図 18 に示す。

(5)戸田卓夫、「宇宙」紙ヒコーキ、TJMOOK 宝島社,PP.32-35、（2019）(6)戸田卓夫、飛べとべ

紙飛行機

二見書房,PP.73-79、（2014）AIRPLANE、