紙飛行機を飛ばして遊ぶあるる

あるる「キ〜〜〜〜ン　ギュュウーーーン　飛行機、離陸しま〜す♪」

博士「おお、紙飛行機とは懐かしいのぅ」

あるる「あ、博士！　おじいちゃんと一緒に作ったんですが、なかなかうまく飛ばなくて・・・」

博士「折り方も大事じゃが、飛ばし方にコツがあるんじゃよ。こうやって、水平に軽く押し出すように飛ばすのがポイントじゃ。ホレ！」

あるる「おおおー、すごーーーい　さすが博士ぇ〜　」

博士「まぁな、このくらい軽いもんじゃ。折り紙ヒコーキ協会の会長の戸田先生の動画を見て研究したからのぅ（自慢げ）」

あるる「（相当練習したに違いない・・・）」

博士「あるるもやってごらん。リキんじゃダメだぞ。力を抜いて、そっとじゃ」

あるる「わ、わーーー、飛んだ、飛んだぁ〜　やったぁ〜っ＼(^o^)／」

あるる「でも不思議ですよねぇ〜。紙飛行機は軽いからこうしてよく飛ぶのはわかるんですけど、本物の飛行機は、あんなに大きくて重たいのに飛べるなんて、今でも不思議で・・・」

博士「ん？　飛行機が重いとな？」

あるる「ええ、大きくて重たいでしょ？」

博士「いやいや、飛行機は軽いから飛ぶんじゃ。もっと言うと、あんなに軽いものが飛ばないはずはないんじゃ」

あるる「軽い？　へ？　博士、何言ってるか、よくわかりかせんが・・・」

博士「よし！　それではこれから、飛行機は重いのか、軽いのか、実際に計算してみようではないか！」

航空機を見て、あんなに大きくて重いものが何故空を飛べるのか？

と思われがちですが、実はあんなに軽いものが飛ばないはずはないと言えるのです。

ボーイングB787-9をボーイング社のHPで調べてみると

全長63m

ウィングスパン（全幅）60m

最大離陸重量が254ton

最大離陸重量は燃料も人も荷物もフルでしょうから、仮に

燃料100kLittele×比重0.8＝80,000kg

人と荷物が(65kg+20kg)×250人＝21,250kg

とすると、合わせて約100tonですから

機体本体は約154tonとなります。

でも、きっともっと軽いでしょう。

いずれにしても、254tonのものが浮き上がるのです。

ここで感覚的にわかるスケールに置き換えてみたいと思います。

すべてのパーツを材質そのままで、1/100スケールで製作したとしましょう。

（ちなみに、「ダウンサイズ」という映画では人間を1/14にしていますが、飛行機は大きいのでもっと小さくしました）

全長630mm

ウィングスパン600mm

質量は1/10⁶ 

になります。

つまり本体は、150,000kg×10^-6＝0.15kg

最大離陸重量でも0.254kgです。

幅600㎜の翼を持つ飛行機が、燃料満タン、お客さん満席で254gです。

飛ばないわけがありません。扇風機の風を当てても浮きそうです。

しかしまあ、どうしてそんなに軽く作れるのでしょう。

それは大部分がアルミニウム合金とカーボンファイバーで製作されているからです。

最新型機ではより軽くするために、カーボンファイバーの比率が上がっていますが、

元々はほとんどアルミニウム合金だったわけです。

そして、より軽くするためにどうするかですが、

よく飛ぶように羽根を大きくすると、それを支える丈夫な機体が必要となり、

その丈夫な（重い）機体を飛ばすために、より大きな羽根が必要となります。

しかし、逆に本体も羽根も軽くすることで、さらに互いを軽くできるという良い結果を生みます。

これは「自動化機械」においても同様のことが言えます。

動く部分を軽く設計することで、モーターも小さなものを使用でき、質量も軽くなるので

そのブラケットも軽量なものとなり、動作部の運動エネルギーが小さくなり、

マシンフレームも軽量なものとすることができます。

もちろん物理的に質量が必要となる場合もありますが、それは必要な部分にウェイトを配置すればよいことです。

まずは軽量化がエコ設計の第一歩と言えます。

博士「どうじゃ、あるる。“飛行機は軽い”ということは、納得できたかな？」

あるる「はい、博士！スケールダウンすると、衝撃的によ〜くわかりました！」

博士「そうじゃな。なんでもわかる範囲に置き換えて考えると、今まで見えなかったことが見えてくるものじゃ」

あるる「しかも“軽量化がエコになる”ってところも衝撃でした」

博士「今回は飲み込みが早いのぅ。うれしいのぅ」

あるる「・・・・（じぃ〜）」

博士「なんじゃ。何をそんなに見ているんじゃ？」

あるる「博士、ちょっと太ったんじゃないですか？　特にお腹のまわり。これから夏に向けて、ダイエットした方がいいんじゃないですかねぇ〜」

博士「はっ！　わかるか？　最近ビールが美味しくて、つい飲み過ぎてしまうのじゃ」

あるる「もう、博士ったら〜」

博士「・・・面目無い（てへ）」

あるる「よし！今日からダイエット開始です！　ビールは1杯までですよ！これもエコのタメです。頑張りましょう！」

博士「えええー、せめて2杯・・・。これからビールが美味しい季節なのに・・・（とほほ）」