授業科目名	航空宇宙工学
時間割番号	TME322
担当教員名	青柳　潤一郎
開講学期・曜日・時限	後期・木・I	単位数	2
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
航空宇宙工学は飛行機や打上ロケット、人工衛星などの飛行体を設計・製作・運用するために、あらゆる工学的要素（機械力学、構造・材料力学、流体力学、熱力学の四力に加え、制御工学、電気電子工学、通信工学、情報処理、ソフトウェアなどの有機的な体系）を必要とする総合工学分野である。 本講義では航空宇宙工学で特徴的な項目をピックアップして、これまでに修得した工学的知識が航空宇宙工学分野でどのように生かされているのかを学ぶとともに、実際に航空宇宙関連のものづくりに取り組むことで、航空宇宙工学に関する知見の定着を目指す。 前半は航空工学の内容である。翼の役割や飛行機設計に必要な基礎項目を学ぶとともに、組立式紙飛行機の設計・製作・飛行試験を行う。 後半は宇宙工学の内容である。ロケットの原理や地球周回軌道、人工衛星の構成要素を学ぶとともに、ペットボトルロケット飛行体の設計・製作・飛行試験を行う。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部(～2023年度入学生)>機械工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   ME-A 専門 機械工学の知識・技術に加えて、機械工学に関する最先端の技術を修得し、多様化する社会の要請に応じて、それを利用・応用することができる。 ○ ME-B 基礎的・専門的学力や論理的な表現力さらにコミュニケーション能力を修得し、科学的知見と技術を総合して社会的課題を解決する能力を身につける。 ◎ ME-C 国際水準で情報を収集・評価し、それを利用・応用することができる。 ○ 工学部(～2023年度入学生)>電気電子工学科向け 工学部(～2023年度入学生)>コンピュータ理工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   CS-A 専門 5.時代の変化に対応できるよう、最新の技術動向を考慮して、自律的・継続的に学習できる。 ◎ 工学部(～2023年度入学生)>メカトロニクス工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   JM-A 専門 4.三分野の知識を利用した分野をまたがった活用 研究・開発の目的を十分理解した上で、その目的に応える問題解決ができる。 ○ JM-B 5.研究・開発工程を把握・設計できる基礎技術と、研究・開発遂行に必要なコミュニケーション能力の習得 異なる技術分野をコアとする技術者とともに、目的の共有と課題の把握ができ、その解決方法について議論できる。 ○
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 ME CS JM 1 大気の環境や航空工学の歴史を説明できる。 ME-C CS-A JM-A 2 航空機の種類を説明できる。また、飛行機の構成要素を説明できる。 ME-B CS-A JM-A 3 翼に作用する揚力の発生原理を「循環」を使って説明できる。 ME-B CS-A JM-A 4 重航空機の力のつり合いと運動や安定性の原理を説明できる。 ME-B CS-A JM-A 5 航空機の推進機関について、種類や構成を説明できる。また、航空機に使用している材料を説明できる。 ME-B CS-A JM-A 6 滞空性能を重視した組立式紙飛行機の設計をして、そのとおりの製作ができる。 ME-B CS-A JM-B 7 組立式紙飛行機を改良し、滞空性能の向上を飛行実証できる。 ME-B CS-A JM-B 8 宇宙の環境や宇宙工学の歴史を説明できる。 ME-C CS-A JM-A 9 打上げロケットと人工衛星の構成要素を説明できる。衛星の開発計画の仕組みを説明できる。 ME-A CS-A JM-A 10 地球周回軌道の種類や性質を説明できる。軌道変換の原理を説明できる。 ME-B CS-A JM-A 11 ロケット系の運動方程式からロケット方程式を導き、説明できる。 ME-B CS-A JM-A 12 化学ロケットと非化学ロケットの種類や各動作原理を説明できる。 ME-B CS-A JM-A 13 人工衛星の熱設計に必要な熱放射の知識から、簡単な衛星の熱設計問題が解ける。 ME-B CS-A JM-A 14 飛行距離性能を重視したペットボトルロケット飛行体を設計して、そのとおりの製作ができる。 ME-B CS-A JM-B 15 ペットボトルロケット飛行体を改良し、飛行距離性能の向上を飛行実証できる。 ME-B CS-A JM-B
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 6% 授業内容や課題に関するレポート 2 6% 授業内容や課題に関するレポート 3 6% 授業内容や課題に関するレポート 4 6% 授業内容や課題に関するレポート 5 6% 授業内容や課題に関するレポート 6 7% 組立式紙飛行機の作成と飛行実証 7 10% 組立式紙飛行機の設計と飛行結果に関するレポート 8 6% 授業内容や課題に関するレポート 9 6% 授業内容や課題に関するレポート 10 6% 授業内容や課題に関するレポート 11 6% 授業内容や課題に関するレポート 12 6% 授業内容や課題に関するレポート 13 6% 授業内容や課題に関するレポート 14 7% ペットボトルロケットの作成と飛行実証 15 10% ペットボトルロケットの設計と飛行結果に関するレポート 合計 100%
＜授業の方法＞
・11回の講義と4回の演習で構成する。（授業の順番は、下記の授業計画の概要の順番と異なる） ・各講義で使う資料は事前にMoodleにて公開するので、各自で事前に確認しておく。 ・講義は「オンデマンド型」とする。 ・授業開講日時に解説音声を公開するので、各自で資料を確認しながら聴く。 ・授業内容の不明な点はMoodleの質問掲示板で受け付ける。 ・毎回、宿題課題や各講義で学習した内容をまとめ、レポートを作成する。 ・演習は「面接授業」とする。 ・事前に組立式紙飛行機やペットボトルロケットを設計、製作し、体育館で飛行実証をする。 ・飛行実証に参加し、実機機体と設計コンセプトの説明をして評価点とする。 ・演習後、設計内容や飛行結果をレポートを作成する。 ・講義や演習で作成したレポートは、指定した期間内にMoodle経由で提出して評価点とする。 ・締め切りを過ぎたレポートは受理しない。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
物理と数学に関する科目は単位修得のうえ、十分に使えるようにしていること。 機械工学科の受講生は、機械力学、流体工学、熱力学、材料力学、制御工学などの基礎工学部門および応用工学部門の単位修得のうえ、十分に使えるようにしていること。 機械工学科以外の受講生も各自の基礎的、専門的な工学の知識を有していること。 日頃から航空宇宙に関するニュースに気を留めるよう心掛け、自分が勉強する航空宇宙工学について関心を持ち、知見を身につけることを楽しむこと。 製作活動は計画的かつ丁寧に取り組み、指示したレギュレーションや注意点をよく確認すること。
＜テキスト＞
指定なし。複数の参考書、参考資料を元に、授業を進める。
＜参考書＞
室津義定, 航空宇宙工学入門　第２版, 森北出版, ISBN:4627690320 片柳亮二, 飛行機設計入門, 日刊工業新聞社, ISBN:9784526063176 二宮康明, 日本で生まれ育った高性能紙飛行機　その設計・製作・飛行技術のすべて, 誠文堂新光社, ISBN:9784416313077 茂原正道, 宇宙システム概論, 培風館, ISBN:456303505X
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 01　大気の環境、航空工学の歴史 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 大気の環境や航空工学の歴史を解説する。 2 タイトル 02　航空機の分類、飛行機の構成 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 航空機の分類や飛行機の構成を解説する。 3 タイトル 03　流体力学の「渦」と翼の空力特性 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 流体力学における「渦度」の性質を紹介し、翼の空力特性に適用することで、翼が揚力を発生させる原理を導く。 4 タイトル 04　重航空機に作用する力、安定性 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 重航空機に作用する力や機体の安定性を解説する。 5 タイトル 05　推進機関、航空機材料 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 推進機関の種類や仕組み、航空機材料を解説する。 6 タイトル 06　組立式紙飛行機の設計、試験飛行 事前学習 事後学習 Moodleで事前に公開する資料や、各自で調査した知見をもとに、組立式紙飛行機を設計、製作する。 試験飛行の結果から、より長時間飛行する組立式紙飛行機の設計指針を得る。 授業内容 A4用紙1枚から組立式紙飛行機を1機製作し、体育館で試験飛行する。 7 タイトル 07　組立式紙飛行機の改良、飛行性能評価 事前学習 事後学習 Moodleで事前に公開する資料や、各自で調査した知見をもとに、組立式紙飛行機を設計、製作する。 製作した紙飛行機の設計仕様や飛行結果をまとめ、製作過程で明らかになった課題を記録する。 授業内容 試験飛行の結果から、より長時間飛行する組立式紙飛行機を設計、製作し、体育館で飛行させる。 8 タイトル 08　宇宙の環境、宇宙工学の歴史 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 宇宙の環境や宇宙工学の歴史を解説する。 9 タイトル 09　打上げロケットと人工衛星、開発計画 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 打上げロケットと人工衛星の構成要素や、人工衛星の開発計画を解説する。 10 タイトル 10　地球周回軌道と軌道変換 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 地球周回軌道と軌道変換の原理を解説する。 11 タイトル 11　ロケット推進の原理、ロケット方程式 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 ロケット推進の原理からロケット方程式を導出して、その性質を解説する。 12 タイトル 12　化学ロケットと非化学ロケット 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 化学ロケットと非化学ロケット（電気推進ロケット）の種類と作動原理を解説する。 13 タイトル 13　人工衛星の熱設計 事前学習 事後学習 Moodleで事前に講義資料を公開するので、授業前に確認し、不明な点を挙げておく。 レポート課題で講義内容を整理する。質問掲示板で不明な点を解消する。 授業内容 真空中で運用する人工衛星の熱設計の考え方を解説し、熱制御素子を紹介する。 14 タイトル 14　ペットボトルロケット飛行体の試験飛行 事前学習 事後学習 Moodleで事前に公開する資料や、各自で調査した知見をもとに、ペットボトルロケットを設計、製作する。 試験飛行の結果から、より長距離飛行するペットボトルロケットの設計を行う。 授業内容 500mLのペットボトルロケットを使ってペットボトルロケットを1機製作し、体育館で試験飛行する。 15 タイトル 15　ペットボトルロケット飛行体の改良、飛行性能評価 事前学習 事後学習 Moodleで事前に公開する資料や、各自で調査した知見をもとに、ペットボトルロケットを設計、製作する。 製作したペットボトルロケットの設計仕様や飛行結果をまとめ、製作過程で明らかになった課題を記録する。 授業内容 試験飛行の結果から、より長距離飛行するペットボトルロケットを設計、製作し、体育館で飛行させる。 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
授業スライドを修正して、より分かりやすい内容にする。
＜備考＞
(未登録)