自作ULP 主桁構造検討 （１） [機体設計]
PIK26 の画像サイトで興味深い記述を見つけた。
多分、ビルダーの個人的工夫だと思うが、CFRPで主桁の補強を実践している。
使用しているランバーは、建築用材のようです。
日本でも、長尺の航空機用スプルース材を入手することは、輸入コストを考えると非常に困難だ。
建築用のランバーで代用できれば、非常に安価で入手可能であるが、木拾いに経験が必要で、たとえ充分に吟味してチョイスしても、強度については最後まで不安を抱えてしまうことになる。
CFRPで簡単に補強できれば、主桁の樹種・材質については選択肢が増えるし長尺桁の製作も可能になる。
主桁のキャップストリップにCFRPを積層する方法はよく行われていて、決して珍しい方法ではないが、積層後のCFRPが非常に硬くて、硬化後のキャップストリップを滑らかな翼面に整形するのに莫大な手間と時間を必要することが喧伝されているので、コストパフォーマンスから使用は忌避したい材料だった。
しかし、写真を見ると、なんと、CFPRのUDが木製ストリップ材でサンドイッチされている。
WOODーCARBONーWOOD
目からうろこです。
この方法ならプリプレグ・カーボンテープに圧力をかけるのにバキュームバックによらず、クランプで充分ですし、カーボンがキャップストリップの上面に出ないので硬化後の整形もあまりシビアーに考える必要もない。
硬化後のキャップストリップ上面を翼型にあわせて削ることも木部なら容易だし、
翼面の合板カバーリングの接着も木同士の接着なら、下地処理が不要です。
なによりの利点は、使用するCFRPで桁の設計強度が正確に計算できるので、木部をぎりぎりまでそぎ落として軽量化を安心して行えることです。
自作ULPの構想では、桁の強度不足の不安を桁断面積の増加とウェブ合板の厚さを増加させることでクリヤーしようとも考えていたが、重量増加との板ばさみで、思考が停滞してしまっていました。
今後は、CFRPをサンドイッチする工法で主翼の桁を製作する方向で検討を前に進めることができます。
CFRPの必要量と桁強度の関係については、Martin Hollman の 「COMPOSITE AIRCRAFT DESIGN」に計算式とともに詳説されています。
カーボンファイバーのプリプレグ工法については、ウエブ上でEVレーサーの製作記録などで公開されているのでそれを参考にすることができそうです。
調べついでに、CFプリプレグなどの調達先を検索してメモしておくことにします。
GH CRAFT
CFプリプレグ UDタイプ
３，４００円/㎡ ２５０g/㎡ 硬化温度 １３０度 加熱約４時間
保存期間 ２５度C １か月 －１８度C ６か月
EVレーサー資材調達先リンク集
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