REPORT

Future Aircraft_team 9&10_Urawa High schoolSeptember 27, 2013

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It is important to use the latest technology and to pursue high speed, but if that plane doesn’t meet the market’s demand, it is just a so-called “useless treasure”. So, we designed an airplane which has what the users want it to do and reflecting the needs of our times.
To be concrete, we designed our plane under this concept: “from town to city”. Only if people could use the airplane easily, we could meet the demand of people to want to travel faster, because planes can travel faster than any other transportation. Thus, our plane has a seating capacity of 40(cf: Figure.1).
From the following four aspects, we considered the way to achieve the above-mentioned things.

―――――Materials and Structures―――――
1, Material of an airplane
CFRP (carbon fiber reinforced plastics) is mainly used. They are used for the body, part of wings, etc.
Compared with a body of an aircraft made of duralumin, we can achieve a great cut in the weight of the body of an aircraft by using CFRP. However, since it is not the best way to manufacture all the bodies by CFRP in the safety aspect, the junction of wings between the body, etc. are safely considered when using GFRP.

2, Structure of the body
The lattice structure made from CFRP is adopted as the body of our airplane. By this we achieve a great cut of the weight of the body, and we can also realize lower costs than before. Moreover, the body performs integral molding by lattice structure, and it solves the problem of destruction by the rivet part, currently used for semimonocoque structure while it attains the improvement of efficiency of manufacture.
3, Structure of wings
As a form of wing that can be changed their form freely, what is called MORPHING WING is adopted. When a flap is moved up and down, air resistance always occur in the moving portion. On that, since form of wings can be freely changed during a flight if the morphing wings of the corrugated structure are used, morphing wing can reduce air resistance and then the efficiency of the airplane and fuel efficiency would rise.
技術を詰め込んだり、速さを追求したりすることも重要なことである。しかし、それが市場の需要にこたえられていないのであれば、それはいわゆる“宝の持ち腐れ”でしかない。我々はそのような考えの下、時代背景にあった、利用者が最も求めるような飛行機を設計してみた。
　具体的に言うと、我々は「町から市へ」というコンセプトの下で考察してみた。手軽に乗ることさえ出来れば、飛行機というものは他の交通機関よりも速いため、速達性を求める需要を確保することができる。それゆえ、定員は40名と、小型な飛行機となった。
　以上の事柄を達成するため４つの観点から考察してみた。

―――――材料・構造―――――
1、航空機の材料
主にCFRP(炭素繊維強化プラスチック)を胴体、主翼部分に使用する。これによりジュラルミンなどの金属を主に使った場合と比較し大幅な軽量化、燃費の向上を実現する。しかし、機体全てをCFRPで製造するのは安全面において不安が残るため、胴体と主翼の接合部などはGFRPを使う等で、安全には十分配慮した。
2、胴体部分の構造
航空機の胴体部分にはCFRP製のラティス構造を採用し、軽量化、低コスト化を実現する。また、胴体部分はラティス構造による一体成形を行うことで、製造の効率化を図るとともに、セミモノコック構造に使われているリベット部による破壊の問題を解決する。

3、翼の構造
翼はモーフィング翼というものを採用した。従来はフラップが上下運動をする際にその折れる部分に空気抵抗が発生していたが、コルゲート構造のモーフィング翼を使うことで、飛行中に自由に形状を変化させることを可能にし、空気抵抗を減らし、なおかつ性能、燃費を向上させることができる。

―――――Propulsion―――――
　Two jet engines are attached to the top surface of the wing in order to reduce the noise to the ground. Two jet engines are enough to fly a short distance. In addition, we use the micro-jet and chevron nozzle in order to reduce the noise to the passenger. Flight distance is short, so there is no problem of the trust of an engine.

―――――Aeronautics―――――
　Trailing-edge Vortex is a cause that the air resistance becomes strong.
Winglet can suppress Trailing-edge Vortex, and make the air resistance weak, so this airplane gets good mileage.
　We incorporate the fuselage into wings in order to make wings large, so wings receive strong lift.
Therefore, even if a runway is short, the airplane can take off.

―――――Flight Mechanics and Control―――――
By combining the Ailerons and Elevators, we could remove the horizontal stabilizers. In the cockpit,　we show most of the flying information on a Head-Up-Display. So we could replace many other instruments.
→This information is so simple that even the general public can fly the plane.
　Our light plane can respond quickly to our controls.
―――――推進―――――
ジェットエンジンは地上への騒音を低減するために翼の上面に取り付けた。
短距離の飛行であれば２機のジェットエンジンで十分である。
また、乗客への騒音を減らすためにシェブロンノズルとマイクロジェットを使用している。先と同様、飛行距離が短いので、推進力の減少の問題はない。

―――――空気力学―――――
後引き渦は空気抵抗が強くなる原因である。
ウィングレットは後引き渦を抑えることができ、空気抵抗を弱められる。
だから、この飛行機は燃費が良くなる。
翼を大きくするために、機体を翼に組み込むことで、翼は強い揚力を受ける。
したがって、たとえ滑走路が短くても離陸することが可能になる。

―――――制御―――――
エレベーターとエルロンを一つの羽に統一し、水平尾翼を無くした。
操縦はヘッドアップディスプレイが主体で、他の計器類は削減を図った。
→一般の方でも運転できるほどシンプルな情報のみを表示する
小型飛行機なので追従性向上が期待できる。

GROUP NO.9 and 10　MEMBER
　　Ryosuke Uno
　　Yuya Suzuki
　　Keita Mizuishi
　　Kodai Yasuda
　　Oki Maruyama
　　Yu Kogure
　　Jimpachi Masuda
　　Taku Ueyama

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