航空宇宙工学の問題ですがわかる人は教えてください。

質問

主翼の翼型が747A315、水平尾翼の翼型がNACA0006で質量が２Kgの飛行機がある。
主翼翼面積が0.1m^2、水平尾翼面積が0.01m^2、主翼のコード長が10cm、 重心から水平尾翼空力中心までの距離を10cmとする。 機体全体の重心が主翼の前縁からコード長の35パーセントの位置にあるものとし、吹き下ろし角の主翼迎え角に対する変化は0.4、主翼迎え角がゼロ度の時の吹き下ろし角を0.5度とする。

この飛行機が高度1000mを時速100Kmで安定に（ピッチング運動しないで）定常水平飛行するためには、水平尾翼の取り付け角（トリム角）を何度とする必要があるか

回答No.1

funflier

各数値は本当にこれですか？　トリム角云々以前に、こんな飛行機は常識的に飛びません。
図に描いてみれば一目で飛ぶ筈がないと思う筈です。

＞主翼翼面積が0.1m^2、　＞主翼のコード長が10cm、
なので　、ウィングスパン　1ｍ　、コード　0.1ｍ　ですね。面積は　10ｄｍ＾２です。
＞水平尾翼面積が0.01m^2、
ですから、仮定として　0.2ｍ幅　ｘ　コード　0.05ｍ　の水平尾翼とします。この空力中心は
コード　30％にあるとすると、水平尾翼の前縁から　0.015ｍ　、1.5ｃｍ位置にあります。
＞機体全体の重心が主翼の前縁からコード長の35パーセントの位置にある
＞重心から水平尾翼空力中心までの距離を10cm
この２つから、機体重心位置から主翼後縁までは　0.075ｍ、　7.5ｃｍ　であり、主翼後縁
から水平尾翼空力中心まで　2.5ｃｍ　しかありません。

すると、ここまでの仮定で主翼後縁と水平尾翼前縁までは、たった　1ｃｍ　しかなく、
くっついているも同然です。水平尾翼の寸法組み合わせを変えても大差なく、寸法に
よっては本当に主翼と一体化したものになります。

この場合の水平尾翼容積は
Vｈ＝Sh/S・L/ｔ＝0.01ｍ＾2/0.1ｍ＾2・0.1ｍ/0.1ｍ＝0.1　しかありません。常識的には安定を
回復しない危険領域です。自律安定を望めない機体設計だということになります。

また、仮定の問題なのでこれは意味が無いかもしれませんが、模型として2ｋｇで10ｄｍ＾2、
翼面荷重　200ｇ/ｄｍ＾2　は超のつく重量級で、弾丸のような飛びの飛行機です。風洞か
なにかで高速域の実験に使う、ということならまだ解るのですが、模型飛行機としては
常識外の数値です。

安定計算については「航空力学の基礎」（産業図書）のｐ.202～207　に記載があります。
面倒な計算なので私では解説出来ません。これらの教科書を参考に解いて下さい。
ただ、それ以前にこの前提寸法では安定しないと思います。また、、問題文には翼型別の
モーメント係数も無いので、これだけでは恐らく解くことは不可能だと思います。