Human-powered airplane

Japanese: 人力飛行機 - じんりょくひこうき

An aircraft that runs on the ground, takes off, and flies using only human power, without using mechanical power. For this reason, the performance of a human-powered aircraft depends heavily on the physical strength of the person who pilots it and powers it.

[Tsuneo Noguchi]

Principle and machine

The power that a human can exert is large momentarily, but decreases over time. An average adult male can exert 0.3 to 0.4 horsepower for three minutes continuously. Since the weight of the human and the aircraft must be lifted into the air with such a small force, there are many technically difficult problems in developing a human-powered aircraft. The most important thing is to reduce air resistance and make the aircraft as light as possible. For this reason, the main wings have a large aspect ratio (wingspan/average wing chord) like a glider, and the aircraft flies at a low altitude of 2 to 3 meters, taking advantage of the ground effect (the effect of the ground changing the air flow around the aircraft, reducing the air resistance of the aircraft). The main parts of the aircraft are made of cypress, spruce (Siberian spruce, an evergreen coniferous tree of the pine family), duralumin, and chromoly pipes (pipes made of extremely strong, thin, lightweight steel), while the other parts are made of light materials such as balsa, styrene paper, and Japanese paper. Since the mid-1980s, new materials such as carbon fiber, polyester film and Styrofoam have been used in aircraft to make them lighter and stronger.

[Tsuneo Noguchi]

history

Research into human-powered aircraft has a long history, and there are records of the medieval Renaissance genius Leonardo da Vinci researching a flapping human-powered aircraft. Full-scale research into human-powered aircraft was conducted by Helmut Hassler and Franz Villinger in Germany, who succeeded in flying 712 meters in 1936 with an aircraft that took off using the power of a rubber rope. In Italy, Bossi and Bonomi also succeeded in the first flight in 1936 with an aircraft that was an improvement on a high-performance soarer. However, since these aircraft used rubber ropes for takeoff, they cannot be considered fully human-powered. On November 9, 1961, the University of Southampton in the UK developed and successfully flew the world's first human-powered aircraft, the SUMPAC, which was powered solely by human power. It flew a distance of 64 meters. In Japan, the Linnet I from Nihon University's College of Science and Technology made its first successful flight of 43 meters at Chofu Airfield in Tokyo on February 6, 1966, and the Stork, built by a Nihon University group, set a new world record by flying 2,093.9 meters on January 2, 1977. On August 23, 1977, the Gossamer Condor, designed by American Paul MacCready, flew a figure eight and won the Cramer Prize.

The Kremer Prize was proposed by British businessman Henry Kremer and offered a prize of £500 to the first person to fly a figure eight between two markers at either end of a 1/2 mile (805 m) distance, with a prize of £100,000 for the first crossing of the English Channel. MacReady built the Gossamer Albatross based on the Gossamer Condor, and on June 12, 1979, he became the first human-powered aircraft to cross the English Channel.

On April 23, 1988, the human-powered aircraft "Daedalus" created by the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in the United States set a world record by flying 116.6 km from Crete to Santorini in Greece. The pilot was Kanellos Kanellopoulos, a Greek road racing champion, and the flight was carried out with the full cooperation of the Greek Navy. The flight was planned by MIT to revive the Greek legend of Icarus in modern times, and the plan was to fly from Crete to mainland Greece in honour of the story, but due to seasonal winds the destination was changed to Santorini.

In Japan, a Birdman Contest sponsored by a private television station has been held every summer on the shores of Lake Biwa since 1977, where gliders and human-powered aircraft compete to see who can fly the longest. On August 1, 1998, a human-powered aircraft built by Team Aerocepsy flew 23,688 meters. Because the flight was conducted under rules that differed from the FAI (Fédération Aeronautics Internationale) sporting code, it is not an official FAI record.

[Tsuneo Noguchi]

"Fun Light Airplanes" edited by Hiraki Kunio (1978, Kaigai Publishing Division) " ▽ "Human-Powered Airplanes" by Fukumoto Kazuya (1985, Kobunsha)" ▽ "Playing with the Wind, An Introduction to Wind Sports" edited by Shimizu Yukimaru (1991, Power Publishing)" ▽ "Birdman" (1991, Nippon Television Network Corporation)" ▽ "Human-Powered Vehicles" by Roger Yepsen, translated by Matsuoka Junichi (1994, Saera Shobo)" ▽ "Illustrated Encyclopedia of Aircraft Trivia" by Sakamoto Akira (1997, Green Arrow Publishing)" ▽ "The Birdman Book" edited by Yomiuri Television (2000, Tokyo Shoseki)" ▽ "The History of Aviation Ideas - The People Who Bet on the Development of a Masterpiece Aircraft" by Sanuki Matao (Asahi Bunko)

[Reference] | Gliders | Aircraft

Example of human-powered aircraft structure
©Shogakukan ">

Example of human-powered aircraft structure

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

機械的動力を利用せず、人間の力だけで地上滑走し、離陸、飛行する航空機。このため人力飛行機の性能は、操縦者兼動力である人間の体力に大きく左右される。

［野口常夫］

原理と機体

人間が出すことのできる力は、瞬間的には大きいが、時間とともに減少していく。普通の成人男子の場合、3分間連続して出せる力は0.3～0.4馬力である。このような小さな力で人間と機体の重量を空中に持ち上げなければならないため、人力飛行機の開発には技術的に困難な多くの問題がある。もっとも重要なことは、空気抵抗を減らし、機体をいかに軽くするかである。このため、主翼はグライダーのように大きな縦横比（翼幅／平均翼弦）をもち、高度2～3メートルの低空飛行によって地面効果（地面の影響で機体の周りの空気の流れが変化し、機体の空気抵抗が減少すること）を利用して飛ぶ。機体の材料は、主要部分にヒノキ、スプルース（ベイトウヒ。マツ科の常緑針葉樹）、ジュラルミン、クロモリパイプ（非常に強度の高い薄肉の軽量スチールを素材として使用したパイプ）などを使用し、その他の部分にはバルサ、スチレンペーパー、和紙などの軽いものが使われている。1980年代なかば以降、機体にはカーボンファイバー、ポリエステルフィルム、発泡スチロールなどの新材料が使用され、いっそう軽量でかつ強度が高められている。

［野口常夫］

歴史

人力飛行機の研究の歴史は古く、中世ルネサンス時代の天才レオナルド・ダ・ビンチが、はばたき人力飛行機を研究した記録が残っている。本格的な人力飛行機の研究はドイツのヘスラーHelmut HasslerとウィリンガーFranz Villingerによって行われ、1936年ゴム索の力を利用して離陸した機体が712メートルの飛行に成功した。またイタリアではボッシBossiとボノミBonomiが高性能ソアラーを改良した機体で1936年初飛行に成功した。しかし、これらの機体は離陸にゴム索を利用しているため、完全な人力飛行とはいえない。1961年11月9日、イギリスのサウサンプトン大学が世界初の人間だけの力による人力飛行機サンパックSUMPACを開発、飛行に成功した。飛行距離は64メートルであった。日本では日本大学理工学部のリネットⅠ型Linnet Ⅰが1966年（昭和41）2月6日、東京・調布(ちょうふ)飛行場で43メートルの初飛行に成功し、さらに日大グループの製作したストークStorkは1977年1月2日、2093.9メートルを飛び世界新記録を樹立した。1977年8月23日、アメリカのポール・マクレディーPaul MacCreadyの設計したゴサマー・コンドルGossamer Condorは、8字旋回飛行を行いクレイマー賞を獲得した。

　クレイマー賞は、イギリスの実業家クレイマーHenry Kremerによって提唱され、1/2マイル（805メートル）の両端の標識の間を初めて8字旋回飛行した者に500ポンドの賞金を出すというもので、またイギリス海峡初横断には10万ポンドの賞金が規定されていた。マクレディーはゴサマー・コンドルをもとにしてゴサマー・アルバトロスGossamer Albatrossを製作し、1979年6月12日、人力飛行機によるイギリス海峡の初横断に成功した。

　1988年4月23日、アメリカのマサチューセッツ工科大学（MIT）が制作した人力飛行機「ダイダロス」は、ギリシアのクレタ島からサントリーニ島まで116.6キロメートルを飛行し、世界記録を樹立した。パイロットはギリシアの自転車ロードレースのチャンピオンであったカネロス・カネロプロスで、ギリシア海軍の全面的な協力を得て行われた。この飛行は、ギリシアのイカロスの伝説を現代に蘇らせようと、マサチューセッツ工科大学が計画し、その物語にちなんでクレタ島からギリシア本土に飛行する計画であったが、季節風の影響でサントリーニ島に変更し、実施された。

　日本では、1977年（昭和52）から、民法テレビ局主催の鳥人間コンテストが琵琶湖(びわこ)湖畔で毎年夏に開催され、滑空機とともに人力飛行機も参加して飛行距離の競技を行っている。1998年（平成10）8月1日、チームエアロセプシーの制作した人力飛行機エアロセプシーは2万3688メートルを飛行した。FAI（国際航空連盟）のスポーツコードとは異なったルールで飛行が行われたため、FAIの公認記録とはなっていない。

［野口常夫］

『平木国夫監修『楽しい軽飛行機』（1978・カイガイ出版部）』▽『福本和也著『人力飛行機』（1985・光文社）』▽『清水幸丸編著『風の遊び・風のスポーツ入門』（1991・パワー社）』▽『『鳥人間』（1991・日本テレビ放送網）』▽『ロジャー・イェプセン著、松岡淳一訳『人力で動く乗り物』（1994・さ・え・ら書房）』▽『坂本明著『大図解　航空機雑学大全』（1997・グリーンアロー出版社）』▽『読売テレビ編『鳥人間の本』（2000・東京書籍）』▽『佐貫亦男著『発想の航空史――名機開発に賭けた人々』（朝日文庫）』

[参照項目] | グライダー | 航空機

人力飛行機の構造例

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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