第一工科大学研究報告第36号（2024）pp.1-4

教育用手投げグライダーの紹介
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)

Introduction of educational hand-thrown gliders
Shinji Noda
Department of Aeronautical Engineering, Daiichi Institute of Technology

Abstract: Japan's aircraft industry is said to be a field that will continue to develop in the future, but nurturing andsecuring human resources who can play an active role in the aircraft industry has become a major issue. In order tosolve this problem, it is said that it is important to get children interested in airplanes from an early age. At ouruniversity, we hold events using hand-thrown gliders as an activity to increase the number of children interested inairplanes. This document introduces the hand-thrown glider used in the event and presents the results of performance
evaluation using various design data.
1. はじめにベント、出前授業で使用するため、材料費が安価

我が国の航空機産業は、今後ますます発展するであり、かつ小学生低学年でも 2 時間あれば製作分野とされているが航空機産業で活躍する人材し、飛ばすことができることを設計条件としていの育成・確保が大きな課題となっている。この課る。各グライダーの形状を図 1、仕様を表 1 に示

題を解決するための方策の一つとして、子供のこす。

ろから飛行機に興味を持たせることが非常に重要と言われている。
B

本大学では、上記課題解決への貢献活動として、子供達にもっと飛行機に興味を持ってもらうたC
A

めに小学生から高校生に対して手投げグライダーを用いたイベント、出前授業を実施している。
手投げグライダーは、航空力学の基礎が学べ、かつ飛行機の設計、製作、飛行試験を模擬体験させることもできる。
本論文では、今までにイベント等で使用してきた手投げグライダー機の紹介を行う。
2. 手投げグライダーの紹介
手投げグライダー3 機を紹介する。
(1)グライダーA（耐空用）(2)グライダーB（飛行距離用）(3)グライダーC（飛行距離用）
これらのグライダーは、子供達を対象としたイ

図 1 手投げグライダー機体
表 1 グライダー仕様

第一工科大学研究報告

2.1 グライダーA（はがきグライダー）

第36号（2024）

更している。主翼、尾翼の材料は、変形しにくく文献（１）に示されるグライダーであり、はがかつ安価である DAISO カラーボード（材質：ポき、割りばしで製作する。イベント、出前授業でリスチレン）に変更している。胴体は、割りばし最初に使用していた機体である。非常によく設計のままであるが割りばしの長さを変更している。

された機体であり、かつ作りやすく、材料も安価

主翼翼弦長は、グライダーA と同じであるが、である。このグライダーは、重心位置が 75％位置

主翼幅を約 2 倍としている。主翼面積、アスペクで設計されており、滞空時間を長くすることを狙ト比を大きくしたことにより、揚力の増加、誘導った機体である。

抗力の低減を図っている。なお、飛行時の胴体自図 2 に主翼・尾翼を切り取るためのはがきデザインを示す。

重により主翼がたわむため、主翼自体に上反角はつけていない。
垂直尾翼は、直進性高めるために垂直尾翼面積をグライダーA より大きくしている。
この機体は、小学 1 年生が体育館 2F から飛行させ約 30m の飛行距離を記録している。
グライダーB をイベントで使用すると、以下の問題点が見えてきた。
(1)主翼は胴体の取り付け部で割れやすい
主翼と胴体接合部の主翼は、2 枚重ねとして強図 2 はがきデザイン
このグライダーをイベント等で使用すると以度を増しているが、それでもこの部分で割れる場合がある。

下の問題があった。

(2)上反角効果が小さい(1)主翼・尾翼が紙であるため変形しやすい

主翼面積が小さく上反角効果が小さい。

製作段階で、主翼・尾翼を変形させやすい。繰
り返し飛行させると主翼の変形（ねじれ、たわみ等）が大きくなってしまい、左右の対称が崩れ、飛ばなくなってくる。
(2)揚力が小さいはがきを使用しているため、主翼面積、主翼幅2.3 グライダーC（2024 年設計）
グライダーB の問題を改善するために設計したのがグライダーC である。
各翼の材料は、グライダーB と同じであり、胴体の材料も同じである。
主翼翼弦長をグライダーB の 1.5 倍に拡大し、が制限され、揚力が小さい。

主翼が割れにくくしている。主翼幅は、グライダ(3)天井高さが必要

ーB と同じである。グライダーB より主翼面積がイベント、出前授業は、体育館、教室内で実施

大きくなったことにより、翼面荷重を更に小さくする場合が多く、飛行させる場所の高さが制限さしている。また、主翼面積が大きくしたことによれる。耐空用グライダーは、最初上空高く飛ばし、り上反角効果も大きくなり、水平飛行が安定する

その後長い時間滑空させるという機体である。しようにしている。主翼アスペクト比は、グライダ

かし、十分な高さがなければグライダーA（耐空ーＢより小さくなったため誘導抗力の増加が予用）の性能を十分に発揮させることができない。

測されたので、主翼形状を矩形翼から楕円翼に変2.2 グライダーB（2022 年設計）更し、誘導抗力の低減を図っている。なお、楕円グライダーB は、グライダーA の問題を改善し翼の形は、図 3 に示す Piper PA-12 の翼形状を参た機体である。体育館、教室でも楽しめるように考とした。この機体は、今年度のイベントで使用滞空時間ではなく飛行距離を競う機体に設計変していく予定である。

野田：教育用手投げグライダーの紹介

図 5 機体質量と翼面荷重（3）3.3 翼面荷重とアスペクト比
図 6 に翼面荷重とアスペクト比（3）を示す。図中
図 3 Piper PA-12 の楕円翼3. 各手投げグライダーの設計及び評価各種設計データを用いて、それぞれの機体の設計の考え方及び評価をおこなう。の「競技用」とは滞空用グライダー競技機の他機例である。
グライダーA は、他の滞空用の機体と比較してもアスペクト比が小さい。グライダーB、C は、飛3.1 レイノルズ数と機体質量行距離用の機体である。滞空用グライダー競技機（2）

手投げグライダーの速度は約 5m/sであり、レイノルズ数は 10４程度となる。の他機と比較すると、翼面荷重が小さいにもかかわらず、アスペクト比は耐空用他機と同等又はそ（3）

図 4 にレイノルズ数と機体質量を示す。グラ

イダーA、B、C のレイノルズ数は、飛行速度 5m/s、れ以上の値とし、低速度でも飛行距離が延びることを狙っている。

代表長さを空力平均翼弦長とした値である。グライダーA、B、C の機体質量は、他機の傾向から見ても妥当な機体質量の範囲内にある。

レイノルズ数Re

グライダーA：
グライダーB：
グライダーC：機体質量（g）

図 4 機体質量とレイノズル数（3）3.2 翼面荷重と機体質量

図 6 翼面荷重とアスペクト比（3）3.4 主翼図 7 に低レイノルズ数における楕円翼と矩形翼（3）

図 5 に機体質量と翼面荷重を示す。グライダの空力性能特性（4）を図 8、図 9 に示す。

ーA は、翼面荷重が大きめであることがわかる。

手投げグライダーの迎角は、0°～6°程度（2）でグライダーA→B→C の順番で他機の傾向に近づある。この範囲で矩形翼と楕円翼の性能特性を比いていることから、良い改善ができていると言え較すると大きな差はみられない。グライダーC は、る。

誘導抗力の低減を期待し、矩形翼から楕円翼に変第一工科大学研究報告

更したが、その効果は小さいということになる。

第36号（2024）

りにくい様にしている。

主翼の翼端は、丸めた楕円翼の方が破損しにくいというメリットも有るので、楕円翼の効果は、今後イベント等で使用しながら評価をしていく予定である。
楕円翼矩形翼アスペクト比図 9 重心位置と水平尾翼容積（5）3.6 垂直尾翼
垂直尾翼容積は、通常 0.03～0.1（5）とされている。表 1 に示すとおり、グライダー3 機の水平尾翼容積はこの範囲内にある。なお、ゼロ戦の水平図 7 翼模型（4）尾翼容積は 0.03（5）である。グライダーC は、楕円翼であり、機体形状がゼロ戦に似ているので、水平尾翼容積は、ゼロ戦と同じ 0.03 としている。
4. まとめ
本論文では、イベント等で使用している手投げグライダーの形状、各種設計データを用いた各グライダーの設計紹介及び評価を行ってみた。今後４ （4）図 8 矩形翼（Re＝1.2～2.4×10 ）更に実験等を重ねグライダー機の改善・開発を行っていく予定である。今回示した設計データ及び考え方等が手投げグライダーを使った教育等実施される方々の参考となれば幸いである。
参考文献(1) 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）４ （4）図 9 楕円翼（Re＝1.2～2.4×10 ）3.5 水平尾翼
図 9 に重心位置と水平尾翼容積(2) 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（5）の関係を示す。文献（5）によると、水平尾翼容積は、図の青色範囲から選択することを推奨している。グライ

光社，pp. 1-60，(2014)(3) 東昭、模型飛行機と凧の科学、電波実験社、
PP.47-66、（1995）

ダーA、B の水平尾翼容積は、ライン上の位置で(4) 岡田正人、上間義貴、低レイノルズ数におけるある。グライダーA、B は、重心位置調整がわずか平面形空力特性の実験的研究、秋田高専研究紀にずれても図 9 の範囲から外れる可能性が高く、第 44 号、PP.42-50、（2008）

その場合、縦不安定となる可能性が高いと言える。
グライダーC の水平尾翼容積は、上側ラインより下として、重心位置が多少ずれても縦不安定とな(5) 牧野光雄、航空力学の基礎（第 3 版）、産業図書、PP.206-207（2017）