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機体紹介

◆ 四号機  SOLAE四式 Chalcedony

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Chalcedony設計図
 (pdfファイル)

機体名の由来
Chalcedony(カルセドニー)とは玉髄とも呼ばれる、微小な石英が集まって形成されている鉱石である。Chalcedonyの石言葉は「達成」「冒険心」。400m越え、さらには優勝という目標の「達成」と、新たな機体・記録にチャレンジする「冒険心」というチームの想いの象徴として名付けた。

コンセプト
本機体は277.56 mという好記録を残したOnyx2をベースに、以下に示す(A)(B)をコンセプトとして設計を刷新した。

(A) 高い飛行性能

(A-1) 主翼

@ アスペクト比の増加
翼弦長を短く、翼スパンを長くし、アスペクト比を34.8に増加させた。これにより、主翼の誘導抵抗を約27%低減した。

A 桁位置変更
桁位置を翼弦の25%位置(空力中心)から30%位置(最大翼厚位置)とした。これにより、同じ径の桁に対してより翼弦長を短くでき、桁位置が風圧中心に近づくため、桁にかかる曲げモーメントを低減できる。さらに、主翼が楕円に近い形状になり、見た目にも優れた機体に仕上がる。

B 前縁部分の構造強化
前機体は翼上部を翼弦の35%位置まで前縁材で覆っていたが、覆う範囲を60%の位置(剥離点)まで延長し、翼型の再現性を高めた。

C フェアリングとのつながり
主翼はその翼根の後端から、流線型を描いてフェアリングへとつながる。滑らかな翼根の形状は渦の発生を防ぎ、抵抗の低減が見込める。

(A-2) コックピット形状

@ フェアリング
フェアリングは、サメの形状や自動車の煙の可視化写真を参考に設計した。後方に向かって美しい流線でメインビームに収束していく形状をとり、垂直尾翼のドーサルフィンと連続的に繋がり、抵抗の増加を防ぐ。

A コックピットフレーム
コックピットフレームをコンパクト化し、足が乗る部分も高くした。これにより前述の後方に向かって収束するフェアリングを実現した。

B ハッチ
ハッチを導入することで開口部をなくし、抵抗を低減する。

(B) 気象条件に左右されない安定性

(B-1) 垂直尾翼

@ 容積係数の大幅増加
容積係数を他チームの2倍程度である0.008739まで増加させ、気象条件に左右されない安定したフライトを目指す。また、ドーサルフィンを採用し尾翼面積の増加も図った。

A 固定方法
マウントによる固定からT字接合替えて抵抗を減少させる。また、垂直尾翼を限界まで水平尾翼に近づけることで、機体をコンパクトにしつつモーメントアームを増加させる。

(B-2) 水平尾翼

@ 迎角調整機構
気象条件に応じて水平尾翼の迎角を無段階に調節する機構を採用。また迎角調整機構を含めて3点で水平尾翼を固定することにより、ねじり剛性を高めて尾翼を確実に固定する。

A 単一テーパー化
水平尾翼を単一テーパー翼とすることで、製作精度の向上を図った。また、垂直尾翼も単一テーパーのため、一体感のあるフォルムとなる。

B テールコーン
メインビーム後端にテールコーンを付け、渦の発生を防ぎ抵抗を低減する。

成績
第40回鳥人間コンテスト2017に出場。

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記録:327.99m (4位 チーム記録更新)

◆ 三号機  SOLAE三式 Onyx

【Onyx】

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Onyx設計図
 (pdfファイル)

機体名の由来
Onyx(オニキス)は鉱物学的には黒瑪瑙(めのう)であり、水晶と同じ石英に属する。Onyxの石言葉は「成功」であり、古来より魔除けとしても用いられてきた。これまでの失敗から学び、これを乗り越え、成功を目指す「リベンジ」という目標から名付けた。

コンセプト
本機体は「リベンジ」の精神を掲げ、二号機Jadeiteの「確実に飛行する」というコンセプトや基本的な機体構成を引き継いだ上で、さらに改良を加えた。

(A) 前機体から共通のコンセプト

(A-1) 高翼構造
安定飛行と重心調整機能や発進のしやすさを考え高翼構造とした。また、前機体は翼の流用を行っていたが、本機の翼は新規製作とし、理想的な楕円近似の多段テーパー翼とした。

(A-2) 重心調整機構
コクピットフレームがメインビームに沿って前後移動可能な構造とし、製作段階で機体の重心位置が任意に調整できるようにした。

(A-3) シンプルな設計
奇をてらった構造は避け、単純かつ堅牢な構造を持つ機体として設計し、
安定かつ安全な飛行と、製作の簡易化を図った。

(A-4) 外注部品の活用
パイロットの安全性を確保するため、コクピットフレームなどを外部発注して
強度的な不安要素を排除した。

(B) 本機体から追加したコンセプト

(B-1) 円柱形のフェアリング
本機のコクピットには、円柱形のフェアリングを用いる。これにより、胴体部の抵抗を減らし、外観の改善も図る。

(B-2) 尾翼マウントの改良
二号機の失敗要因である水平尾翼の固定部を根本的に見直し改良した。スパー中央と翼後縁付近の3点固定とし、取付け角が変わらないようにした。

(B-3) 発泡ポリスチレン製グリップの採用
パイロットが掴む部分を発泡ポリスチレン製とし、着水時の負傷を防止した。

成績
第38回鳥人間コンテスト2015に応募するも書類選考落選。

【Onyx2】

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Onyx2設計図
 (pdfファイル)

コンセプト
Onyxの書類選考落選を受け、Onyxの設計思想である「確実な飛行」に加え、「高い飛行性能」を併せ持つ機体を設計した。以下はOnyxからの変更点である。

(1) T字接合
メインビームと主翼桁の接合をT字接合とし、パイロットの安全性を向上させた。

(2) コクピットフレームの変更
Onyxに比べコクピットフレーム全体を小さくし、空気抵抗を低減した。

(3) 尾翼マウントの改良
後縁付近の固定点を可変とし、尾翼の迎角を無段階に調整できる機構にした。

(4) 翼面積の減少
Onyxでは安定した飛行のため、定常飛行時の迎角を小さくしようと、非常に大きな翼で無駄な抵抗が発生していた。今回の機体では、Onyxに比べ全幅を変えないまま翼弦長を短くし、翼面積をOnyxの80%以下とした。

成績
第39回鳥人間コンテスト2016に出場。

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記録:277.56m (5位 チーム記録更新)

◆ 二号機  SOLAE二式 Jadeite

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Jadeite設計図
 (pdfファイル)

機体名の由来
機体名の「SOLAE二式」は、SOLAEの2号機という意味である。Jadeite(ジェイダイト)とは、鉱石の一種で、これを機体名とした理由は5つある。

@前機体が「Lapis Lazuli」でこれも鉱石であったこと。

Aジェイダイトの石言葉は「忍耐・調和・飛躍・安定」。前機体を通して5年間じっくりと培ってきた成果を形にして飛躍する意味と、安定した性能を発揮する意味を込めた。また、「飛躍」と「安定」という言葉が共に入っている鉱石はジェイダイト以外にはほとんど無い。

B副次的な意味に「あらゆる事業の成功と繁栄」「トラブルの回避」があり、私たちの活動になぞらえた。

Cジェイダイトの和名は「翡翠」であるが、この漢字には飛行機の要である「羽」が2つ含まれており、左右2方向の主翼に例えた。

Dまた、翡翠にはカワセミという語義もある。カワセミは、水面ギリギリを速く直線的に飛行し、 まさに滑空機の飛ぶさまに似通っている。

以上の理由から、私たちの大会への願いを込めて機体名を決定した。

コンセプト
Jadeiteは、前機の短所を克服し、確実に飛行する性能を持つことをコンセプトとしている。一号機よりも安全・堅実に『飛ぶ』機体を実現するために、主翼移動機構を採用し、高翼という実績のあるオーソドックスな構造への転換を行うこととした。また、その実現のための設計指針を3つ据えた。

(A)確実な発進、飛行、安全な着水ができること
(A-1)高翼構造をとり、飛行の安定性、パイロットが乗り込みやすさを実現する。
(A-2)全機重心位置を調整できるようにし、安定飛行と飛距離向上を目指す。

(B)精度のある製作がしやすいこと
(B-1)シンプルな設計にし、部品数削減により信頼性・安全性を向上させる。

(C)製作期間の短縮が可能なこと
(C-1)前機の製作実績や試験実績をフィードバックし、技術面での安定を図る。
(C-2)前機設計、パーツの流用、規格統一を行い、製作期間とコストの低減を目指す。
(C-3)一部部品を外注し、軽量化、部品点数の削減、製作期間短縮を実現する。

一号機との比較
・リフティングボディ+低翼構造を廃し、滑空機として実績のある高翼機へと変更。
・機体重心位置の調整ができるよう、「主翼桁の前後移動機構」を新たに設けた。
・主翼部と尾翼部で分かれていた桁を、一本で作りシームレス構造にした。

成績
第36回鳥人間コンテスト2013に出場。

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記録:19.34m

◆ 一号機  Lapis Lazuli

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LapisLazuli設計図
 (pdfファイル)

機体名、及び命名法の由来
製作する機体は、地中深くで鉱物が生成される時のように複雑で長いプロセスを経て出来た我々の努力の「結晶」であり、小粒でも人を熱狂させ、魅了させるように、との理由から鉱物、特に貴石の名前を機体名とした。

Lapis Lazuliとは、古代より世界中で珍重された深い青色の宝石。以下の理由から記念すべき初号機の名の由来とし、SOLAEのチームカラーもこれをモチーフにウルトラマリン・ブルーとした。

@その夜空のような輝きから「天空の石」に由来する名であり、一説では"ラピュタの飛行石"のモデルとなった。

A天を象徴するとして各地で崇められ、世界で「初めて」パワーストーンとして認識された、最強の聖石とも言われる。

B粉末は地中海を渡り運ばれたことから、「海を越える」という意味の顔料、ウルトラマリンとして金を凌ぐほどに珍重された。

C物性的には、複数の鉱物が互いに溶け合って均一な固相をなす固溶体であり、それぞれは安価で特段珍重され得ない鉱物が混ざり合うことで貴石を作る様を、チームの精神に重ね合わせた。

D略称L.L.は同時に、本機体最大の特徴である、低翼リフティングボディ(Low-wing, Lifting body)を象徴する。

コンセプト
過去大会の名機を自分たちなりに研究した後、初めて自分たちで設計することとなった本機のコンセプトは、独自性とデザインの追及。敢えて制約が多く、純粋な飛距離では頭打ちが近いエントリークラスとしての大会出場となる(後述の注釈参照)以上、他者のモノマネではないものを作らないと意味が無いという観点から、以下の4点を機体の主な特徴とした。

@【最大の特徴】リフティングボディ構造
コックピット自体が翼型であり、積極的に揚力を稼ぐリフティングボディとした。またコックピットを主翼と融合させることで前方投影面積を可能な限り小さくし圧力抵抗を減らすと共に、曲線美を活かしたシームレスなデザインとした。加えてテーパー翼を採用することで誘導抗力を低減した機体となっている。

A 低翼構造
地面効果を最大限利用できる低翼構造とした。また機体の最下部の構造物が主翼であることから、着水時に水面に接触する面積を大きくでき、コクピットの破壊や、機体の前転の可能性を減らし、パイロットの安全性を高めている。また、着水時においてコクピットと翼が一体となっていることから、横向きに着水したとしても、基本姿勢か反転した状態で水面に浮くことができ、パイロットが安全に脱出することができる。

B 桁のT字接合
上述@の実現のため、コックピット内の構造物を全て翼形の中に収めるとなると高さ方向に余裕が無く、パイロットの乗り込み・操縦に十分な空間を持たせるため、できるだけ構造物に掛かる厚みを減らした。特に主桁とメインビームが上下に重なり合ってデッドスペースが生じないよう、この二つの桁は接合方法を工夫しつつ平面的にT字に固定した。

C 初期上半角の設定
ロール安定性を確保のため、翼根から10度の(性質上高翼機より多めに必要)上半角を付けることとした。これにより負荷がかかる主桁根元部分の強度を持たせ、かつパイロットのスペースを確保するため、同部分は非常に特徴的な二重円弧の桁形状を採用している。(以下の画像参照)

LL body

※注:元々本機体の設計が始まった2008年当時、同年度の大会までは滑空機部門フォーミュラクラスが設定されており、まずはこちらへの参戦が予定されていた。翼幅を12mまでに制限した同クラスでは、飛行に必要な翼面積を稼ぐためにどうしても翼弦長は長く・翼厚は大きくなるため、如何に前方投影面積を削ぎ、主翼の内部空間を活用するかが重要だと考えた。また、これにより機体が小規模に制限される分、作業性の良し悪しよりも他機との差別化を図り、より理想的な機体を作る方針となった。 開発途中である2009年より同クラスが廃止になるも、当時は自作の主桁強度に不安があったこともあり翼幅はいたずらに大きくせず、キープコンセプトとし設計修正は小程度に留めた。

成績
2011/11/19,20 砂丘にて試験飛行

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強風のため翼が破損し記録なし。