Uコン技術（その1）

Uコン技術（その1）○ 吉川俊明 (㈱淺沼組)Control line Technique (1st)Toshiaki Yoshikawa
Key Word ： Control Line, Model Aircraft,

Line,Circle

Abstract
This paper introduce the outline of a control line craft in the field of a model airplane.
And it means the solution of the problems that occur by the method of the characteristic flight.

1．はじめに“ Uコン” は、模型航空機の中でも独特の方法で② 飛行に大規模な飛行場等の空間が不要で安全③ 制御システムが簡易で扱い易く、耐久性に富む機体を制御する。2 本の操縦索（以下、ラインと記④ 制御に当たり、ラインの張力や空力舵面に作用すす）で昇降舵を制御して、ラインを半径とする半球る空気力（操舵圧）を、ラインを介して手首をはじ面上を飛行させる。昇降舵以外に、フラップや方向舵、エンジン停止の燃料カットオフ装置と連動させめ全身で感じるとともに、その反応は臨場感に富む。

ることもある。また、3 本以上のラインにより、エ2.2 国際航空連盟(スポーティングコード)の分類等ンジンの出力制御や主脚の上げ下げ等も行なわれる。

“ Uコン” は我が国独特の呼称で、諸外国では “ コ昇降舵

エレベーターホーン

上げ舵アロモデル）に F2A ～ F2D の 4 種目が公式規定

プッシュプルロッド

主翼押す

下げ舵

引く
ベルクランク

引く
上げ舵
引く

図1

ントロールライン（Control Line）”と呼ばれる。
国際航空連盟（FAI）による分類では、クラスF（エハンドル下げ舵“ Uコン” の操縦システム概要

され、それぞれ F2A：スピード、F2B：曲技、F2C：チームレーシング、F2D：コンバット 競技を示す。
上記以外にも暫定規定やローカルルールにより、ラットレースや風船割り、キャリヤーカーゴ、滞空、スケール等、またそれぞれの種目にエンジンの排気量別のクラス分け等々、多様な競技種目が有る。
以下に、競技種目を紹介する。

操縦は、操縦桿の機能を果たすハンドル、パイロットと機体を結ぶラインを介して、ハンドル操作を機体に取り付けたべルクランクに伝達、その回転F2A動作を往復動作に変換して昇降舵を制御する（図1参照）。また、パイロッ

F2B
F2D

トが半球面上の地上の中心から機体を制御することから、飛行場をサークルと呼ぶ。（図2 参照）

図2“ Uコン” 機の飛行範囲

F2C
写真1

FAI 規定に基づく競技種目別の機体例

2．“ Uコン” の紹介① F2A（スピード）：規定の飛行半径の基に、一定

2.1 “ Uコン” の魅力
模型航空機としての “ Uコン” の魅力を掲げる。の周回数を飛行する時間計測により飛行速度を競う① 機体の製作と飛行が容易で壊れ難く、安価
日本航空宇宙学会

第18 回 スカイスポーツシンポジウム② F2B（スタント）：制限時間内に定められた種類の曲技飛行を行い、その正確さや美しさを競う
1

Uコン技術（その1）③ F2C（チームレーシング）：3 機を同時飛行させ田基地などに専用サークルが作られていたことからて、給油を行いながら規定時間内の周回数を競うの周回数を競う④ F2D（コンバット）：2 機を同時飛行させて相手も当時の盛況振りが伺える。の盛況振りが伺える。“ Uコン” の発明なしには、短期間で世界中にこれほど多く世界中にこれほど多くの模型航空機人機の機尾に取り付けたストリーマを切り合う口を育成するに至らなかったとすら言われに至らなかったとすら言われている。
最盛期は 1970 年代で、’60
60 年代後半から爆発的に2.3 競技規定等安全に競技するために、種目毎に主尾翼の合計面種目毎に主尾翼の合計面積や最大排気量、ラインの長さ等がが規定されている。

増加、’70 年代に 20 万人に達した。その後減少に転じ、’80 年代後半に入ると急激に減少し、今日に至る。
世界選手権大会（隔年開催）
世界選手権大会（隔年開催）への参加は、1972年

例えばスピード競技では、速度が速スピード競技では、速度が速すぎてパイロのフィンランド大会の F2B の個人出場に始まる。の個人ットが機体についていけずに制御不能に陥ると極めが機体についていけずに制御不能に陥ると極めて危険である。無制限に速度を競うと、速度を競うと、30 年以上も’74 年のチェコスロバキア大会では F2B にチーム（3 名）出場、’76 年のベルギー大会では、F2A
年のベルギー大会では、：

過去に 300 km/h を超えている。当該問題で当該問題では、ライ2 名、F2B：3 名、F2C：1 チームと、3チームと、 回目の出場ン径を太くして速度を抑制する対策対策も有効である。にして全種目参加を果たした。
を果たした。その後も
その後
F2B におい選手に人気のある競技は F2B：曲技、観客に人気：曲技、観客に人気があるのは、3 機が同時飛行してピットストップ
ピットストップ（給ては、チーム出場による連続連続参加を継続、近年ではチーム成績で好成績を残している
チーム成績で好成績を残している。

油）しながら追いつ抜かれつするチームレーシング
チームレーシングや高速で派手な空中戦を展開するコンバットである。
空中戦を展開するコンバットである。

2.5 我が国の “ Uコン” の現状と諸外国との比較参考に、F2B 競技（演技：16 種）の機体制限や飛行規

現在、我が国の “ Uコン” 人口は極めて減少した。
実際に活動に取り組んでいる人達は、実際に活動に取り組んでいる人達は、1000
名にも達定の概要を示す。 ① 最大飛しないと思われる。高齢化も著しい。しかししないと思われる。高齢化も著しい。しかし、製作

行重量：3.5 kg、② 最大全や飛行の技術は高水準を維持しは高水準を維持し、F2B 競技では世界

長：2 m、③ 最大全幅：2 m、④ ピストン式エンジンの総選手権大会や全米大会で上位に位置上位に位置している。
衰退は、最盛期のマニアの多くが中高校生で、社

容積上限：15 cc、⑤ ライン

会人になると共にラジコン機等他部門への移行や飛長（コントロールハンドル中

行場（多くは河川敷）の使用制限、騒音行場（多くは河川敷）の使用制限、騒音等の環境問心から機体中心まで）：15.0
m 以上 21.5 m 以下、⑥ 演

題、コンピューターの発達に伴うゲームの流行等、コンピューターの発達に伴うゲームの流行等様々な要因が重なったことに起因する様々な要因が重なったことに起因すると考えられる。

技時間：7 分以内、⑦ ライ

一方、諸外国の模型航空に対する取り組みは我が

ン試験：飛行の 30 分前以内

国と大きく異なる。ヨーロッパの先進諸国や合衆国に、当該機の燃料を含まない重量の 10 倍の負荷をハン

では、第 2 次世界大戦以後に多くの “ Uコン” 専用飛行場を保有した。特にかつての共産圏諸国では、した。特にかつての共産圏諸国では、ドルとライン、機体全体に作電波の民間解放の問題から、ラジコン機よりも “ U用させる、⑧ 有効なサイレ
写真2ンサーを装備する 等である。 写真コン” 機の普及が著しかった。航空機の発達を意識機の普及が著しかった。
F2B 競技

2.4 “ Uコン” の歴史

した社会人の取り組みや飛行場の確保、資金面の余裕“ Uコン” は、1940 年初頭に合衆国年初頭に合衆国で発展した。

等から継続的な活1940 年 9 月に、オレゴン州のネヴィルス・ネヴィルス・E・ウオーカーが “ Uコン” の原型を発明発明し、同年 12 月

動者が多い。ヨー
ロッパ諸国では、末に特許を出願した。カリフォルニア州を中心に急カリフォルニア州を中心に急

古くから世界選手

速に普及発達し、機体のキットも販売され販売された。翌春

権大会をはじめ、には競技会が開催され、2 機同時飛行や第 3 ラインを用いてエンジンの出力を制御するまでにを用いてエンジンの出力を制御するまでに至った。

国内選手権やヨーロッパ選手権大会

我が国には早くも 1941 年に伝わった。第に伝わった。第 2 次世等が開催され、競界大戦後、米国の駐留軍によって最新技術が伝承・技種目も多岐に渡

写真3 チェコ共和国の専用飛行場展開された。1947 年（昭和 22 年）には東京の宮城前広場で第 1 回日米親善模型飛行機大会が開催さり、スカイスポー
ツとしての位置づ

Hradecradec Kralove：フラデッツクラーロ
Kralove

れ、戦後の混乱から立ち直った 1948 ～ 49 年頃にけを確立している。 上：F2A
F2A、下：F2B とクラブハウス

ヴェー

サークルは左上：F2C、右全国に幅広く普及した。駐留軍基地のある立川、横駐留軍基地のある立川、横日本航空宇宙学会

第18 回 スカイスポーツシンポジウム

2

Uコン技術（その1）3．飛行における問題と対策

約 R/4“ Uコン” が一般の模型航空機に比較して極めて象徴的で大きく異なる点に、以下がある。

Dl：ラインの空気抵抗① 飛行機（＝制御舵面）とパイロットが 2 本のラインで直結されている。
② 2 本のラインで限定された半球面上の空間を飛行することから、機体の制御は昇降舵を主とした運動

Dl
R：飛行半径が基本（方向舵や補助翼は制御出来ない）となる。

ｗｌ：ラインの重量①・②から、制御上の問題に、ラインが風の影響

ｗｌ等で緩むと制御不能に陥ることがある。従って、常にラインを弛ませずに飛行させる工夫が重要である。
以下に、“ Uコン” 独特の制御方法に起因する問題

図3R/2

ラインの重量と空気抵抗に起因する問題の要因と影響、一般的な対策について述べる。

える影響を掲げる。

RoRi
Ri：内翼半径 < Ro：外翼半径比例① ラインの重量と空気抵抗（図3 参照）

Vi：内翼速度 < Vo：外翼速度

3.1 問題の要因とその影響安定した飛行の妨げとなる要因とそれが飛行に与→ ラインの重量によって機体が内側に傾く（横揺れ：ローリング）と共に、空気抵抗によって機首がVo

Vi

二乗に比例
Li：内翼揚力 < Lo：外翼揚力

Lo

飛行円周内方向に回転（偏揺れ：ヨーイング）する。

横揺れ（内傾）② 一定半径の円周を飛行するので、飛行半径内外の速度差により主翼に揚力差が発生（図4 参照）→ 外翼に発生する揚力が内翼のそれより大きくなり、機体が内側に回転（横揺れ：ローリング）する。
これらはいずれもラインの緊張を弛ませ、機体が制御不能に陥る原因となる。

LiR：飛行半径

図4

飛行速度差に起因する問題

Myaw
エンジン（プロペラ）にサイドスラスト：2～3°

Th
Tv

ライン取り出し位置を3～5°後退

3.2 対策CG“ Uコン” 機を、ラインが弛むことなく安定して飛行させるために必要な一般的な対策を掲げる。
3.2.1 ラインの重量と空気抵抗対策

ラダーオフセット：5～10°
R：飛行半径① 外翼端にライン重量の約 2 倍の重りを搭載する

L② エンジンに 2 ～ 3° のオフセット角を付ける
ｗｌ

図5

ラインの重量と空気抵抗対策

Roを外翼よりも長くして、内翼の面積を外翼より 3 ～Ri

参考に、種目毎の効果的な特殊対策例を掲げる。
① 曲技機：内外翼のフラップを差動させる（内翼フラップの操舵角を外翼側より大きくする）② スピード機：外翼をなくす（サイドワインダー）③ その他：内外翼の翼型や翼厚、矢高を変化させる
日本航空宇宙学会

第18 回 スカイスポーツシンポジウム

Vo

Vi

5 ％程度大きくする。それにより内翼の揚力を外翼3.2.3 特殊対策例

ｽﾊﾟﾝ/2W“ Uコン” 機の最も特徴的で効果的な外観上の形状対策である。飛行半径内外の主翼に関して、内翼より大きくして、外向きの横揺れ（外傾）を継続的に発生させてラインの張力を維持する。
（図6 参照）

Lｗt：翼端重りｗt≒2wlｗｌ：ワイヤー重量 < ｗt：翼端重り

り出し位置を重心位置より後退させる）（図5 参照）

Mroll

LhLv

③ ラダーを 5 ～ 10° 外側に向ける④ ラインに 3 ～ 5° の後退角を付ける（ライン取
3.2.2 内外翼の速度差対策

TSi
Si：内翼長 （Si ≒ 1.03～1.05×So） > So：外翼長So比例

Ai：内翼面積 （Ai ≒ 1.03～1.05×Ao） > Ao：外翼面積
Li
Li：内翼揚力 > Lo：外翼揚力比例

MrollLo

横揺れ（外傾）R：飛行半径

図6

飛行速度差対策3

Uコン技術（その1）

R = 20.0 m

影響の概略値と検証

16.2 mMwtyaw

3.8 m

54 gr

一般的な曲技機を例に、ラインの重量と空気抵抗、内外翼の速度差による影響の概略値を求め、安定した飛行に必要な諸対策の効果を評価、検証する。
250 gr

ラインの重量 と空気抵抗の影響

機体は、翼長：1.5 m、主翼面積：0.4 m 、アスペ
クト比：5.6、テーパー比：0.8、翼型：15 ％対象、重量：1.5 kg、飛行半径：20 m、速度：25 m/sec、Cl =0.096（α＝0.9 deg ）ライン：φ 0.4 mm × 2 本、翼端V = 25 m/sec
W = L = 1.5 kgとする。

 V

2dv

図7

曲技機に作用するラインの抗力と0翼の速度差による揚力の影響
800

Re数v

 V

21510
レイノルズ数速度00

表1 ラインの重量と速度差対策
荷重重 量
内翼揚力
外翼揚力

対策 速度差前計
翼端重り 重 量
対内翼揚力
策 速度差
外翼揚力
後
計

10 gr
0.72 kg
0.78 kg
40 gr
0.751 kg
0.749 kg

記号0.75 m Mwtroll
0.375 mMliroll
0.375 mNG ← 内傾 ←0.75 m Mwtroll
0.400 mMliroll
0.375 mOK ! ← 外傾 ←+ 0.0075+ 0.2700-0.2925-0.0150+ 0.0300+ 0.3004-0.2809+ 0.0495

40kgm
kgm
kgm
kgm
kgm
kgm
kgm
kgm

15020モーメント
記号ラインの空気抵抗
263 gr0.80 m Mwtyaw-0.2104 kgm
54 gr
0.35 m Menjyaw + 0.0189 kgm
対 エンジンオフセット策
ラダーオフセット+ 0.2786 kgm
398 gr
0.70 m Mruyaw
計OK ! ← 機首が外側に偏揺れ ← + 0.0871 kgm① モーメントの符号 機首が内側に偏揺れ ： “-”、外側に偏揺れ ：“＋”
② エンジンの推力： 1228 gr
モーメント
アーム313ｇｒ

ライン：φ0.4ｍｍ×2本

30201000510半径 （m）

15 16.2

20600000

27Re数
速度 (m/sec)

550000Re数

表2 ラインの空気抵抗対策
荷重10半径 （m）

図9 ラインの空気抵抗① モーメントの符号 内翼が下がる方向 ： “-”、外翼が下がる方向 ： “＋”② 揚力のみの釣合い長は、内翼長 ＝ 外翼長×1.038 （3.8％ = 28.5mm）③ ここでは、内翼長 ＝ 外翼長 ＋ 5 cm （6.7％） として計算した。

影響要因

55

図8 ラインのレイノルズ数と速度モーメント
空気抵抗 （gr/m ×2本）

影響要因

20400

3.3.3 結果

ライン

25200dv

0

モーメント
アーム30

飛行半径：20ｍ
飛行速度：90km/h（25m/sec）
周回時間：5.0（sec/ｌap）600

速度 V は、飛行半径の関数であるから
1 ρ  S  Cl
2Lo=749grv



内外翼の速度差による横揺れ：Mliroll モーメントを求める。揚力は次式による。（図10～11 参照）

So

MlirollLi=751gr

3.3.2 主翼に発生する揚力

LVoVi

飛行半径内外の速度差の影響

モーメントを求める。空気抵抗は次式

1 ρ  S  Cd20.7510.0 m

速度 （m/sec）

40 gr

10 grによる。（図7～9 参照）
速度 V は、飛行半径の関数であるから
DMwtroll

Si

ラインの空気抵抗による横揺れ：Mwtroll と偏揺
れ：Mwtyaw

D=313 gr

19 gr

9 gr

重り：40 gr 垂直尾翼面積：0.012 m2、ラダーオフセ
ット：7 deg、エンジンオフセット：3 deg
3.3.1 ラインの影響

263 gr398 gr26500000

2545000024

速度 (m/s）

3.3

機体中心

4000002319

図1019.520
半径 （m）

20.5

21

主翼のレイノルズ数と対気速度

15.0
機体中心

“ Uコン” について紹介し、飛行の基本的な問題点と対策を示した。当シンポジウムを通じて、その魅力が見直されるとともに、欧米諸国に引けを取らな

揚力 (gr/cm)

４．おわりに10.05.0
内外同一長内翼 = 外翼＋5cm

いスカイスポーツの基盤の構築と発展を期待する。
0.0［参考文献］
1) Uコン技術マニュアル ㈱電波実験社 R・G・モルトン
日本航空宇宙学会

第18 回 スカイスポーツシンポジウム

1919.5図1120
半径 （m）

20.5

21

主翼の揚力分布4