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​設計/製作

ゆっくり飛行する室内飛行機の話

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CAD設計手法

ポンチ絵

手書きでポンチ絵を描きます。

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CAD設計手法

FreeCAD/Blender

FreeCAD/Blender でポンチ絵をCAD化する。

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CAD設計手法

VRML形式(.wrl)

FreeCAD/Blender でVRML形式(.wrl)で保存出力するとブラウザで3次元表示が見れます。

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CAD設計手法

Wavefront オブジェ形式(.obj)

ThreeFlightSimで表示できます。

設計製作

【テスト飛行の標準フライトパス】

バスケット・コート 1面を基準とする。
(例:緑陽市民会館体育室)

課題          :            ポイント
------------------------------------
(離陸)   :            ボーナスp
直進         :            10p

右オーバル:            10p
右旋回      :            10px2
8の字       :            10p
左旋回      :            10px2
左オーバル :             10p
直進帰投    :             10p
着陸          :             10p
------------------------------------
                               100p

滞空時間は、長いことを評価する。

練習用標準機体:汎用2motor RC Module KT-03 Wing Tester 
 

【室内ラジコン飛行機の設計要領】
0.製作予算(材料費)
  3000円程度

1.機体運用用途
  ・航空教育用(初級)、 操縦訓練用(中級)、曲技飛行/アクロバット機(上級)

2.飛行環境
  ・オリエンテーションルーム
  ・体育館/大ホール
  ・大き目の会議室
  ・6帖程度の部屋
  ・屋外芝生広場など
  ・ラジコンクラブなどの屋外滑走路

3.飛行制御対象
  ・初級: 2ch :スピード、ラダー(方向舵)制御
  ・中級: 3ch:スピード、ラダー、エレベータ制御
  ・上級:  4ch:スピード、ラダー、エレベータ、エルロン制御

4.サイズ/重量
  ・A4程度/ 10g前後 屋内旋回できるが、屋外で風があると飛行困難。
  ・A3零度/ 20g前後  旋回は体育館必要
  ・これ以上になると屋内飛行は限界で、屋外飛行用になる。

5.飛行速度
  ・高速機:モータに直接差し込んだ小さなプロペラ径を高回転で回す場合、

   高速になる。(2モータ方式に多い)
  ・低速機:モータ回転をギアダウンして大きなプロペラ径を低回転まで落として

   トルクのある推力の機体は低速で飛行できる。
  ・最低滑空飛行速度は、翼面積:質量比で決まる。

   (質量が軽く、揚力発生翼面積が大きいほど、低速で滑空できる)
  ・翼幅が長いと、空気抵抗が大きく、大きな推進力が必要

   (小さいモータでは、最低滑空速度が出ないため飛ばない)

6.飛行制御装備
  ・2モータ機:

   RC送・受信機、コアレスモータx2、プロペラx2、配線、3.5V 1cell Lipoバッテリー
  ・1モータ/ラダー機:

   RC送・受信機、コアレスモータx1、プロペラx1、ギア、

   ソレノイドコイル・アクチュエータx1、配線、3.5V 1cell Lipoバッテリー
  ・1モータ/エレベータ機:RC送・受信機、コアレスモータx1、プロペラx1、ギア、

   ソレノイドコイル・アクチュエータx2、配線、3.5V 1cell Lipoバッテリー
  ・1モータ/エルロン機        :RC送・受信機、コアレスモータx1、プロペラx1、ギア、

    ソレノイドコイル・アクチュエータx4、配線、3.5V 1cell Lipoバッテリー
  ・ 上級者用:ブラシレス・モータ、 7.4V 2cell Lipoバッテリー、ESC

     (電気的スピードコントローラ) 、サーボアクチュエータx4

7.無線
  ・2.5GHzを使用、バインド(ペアリング認証)方式は、RC送受信機に依存する。

8.離陸方式
  手投げ/ゴムカタパルト/地上滑走
  地上滑走の場合、ランディングギアの有無

9.推力配置
  ・トラクタ方式:ゼロ戦や飛燕のように機首先頭にプロペラがあって機体を引っ張る方式
  ・プッシャー方式:機体や主翼の後ろにプロペラがあって推す方式

10.機体形状
  ・前進翼/後退翼/中立翼                  飛行速度、失速速度が依存する。
  ・逆ガル翼
  ・三角翼
  ・先尾翼/カナード機
  ・全翼機                                                
  ・高翼/中翼/低翼                   ロール安定、旋回性能が依存する。
  ・単葉機/複葉機                      低速での滑空性能に違いがある。
  ・質量重心/空力重心                ピッチ安定、ロール安定に依存する。
  ・揚力                                    翼形状に依存する。
  ・翼弦形状/翼型:薄翼、厚翼    揚力の発生、失速限界が依存する。
  ・上反角                                 ロール安定(左右のふらつき)、旋回性能が依存する。                    

11.素材
  ・スチレンボード: 1mm/2mm/5mm B4
  ・低密度発泡スチロール
  ・バルサ
  ・ストロー
  ・カーボンロッド
  ・竹ひご
  ・エナメル線
  ・リード線
  ・太目のアルミ針金

12.接着方法
  ・スチロールのり
  ・ボンドGP プラスチック用
  ・グルーガン
  ・セロハンテープ
     ・ステープラ(ホッチキス)
  ・ハンダ

13.道具
  ・カッターマット
  ・金属定規
  ・カッター/デザインナイフ
  ・ハサミ
  ・ラジオペンチ
  ・ニッパー
  ・半田こて

14.安全注意
  ・回転するプロペラに指を突っ込まない
  ・カッターでてを切らない
  ・半田ごてでやけどしない。
  ・Liop電池を過充電しない。
  ・人に向かって飛行させない。
  ・整理、整頓、安全

 

【室内ラジコン飛行機の製作】
(1) 屋外行対応2モーターRC汎用モジュールの材料合計 2746円
  ・uxcell コアレスモータ RCヘリコプター用 CCWプロペラ付き 7X16MM 3.7V

   50000rpm 1個入り 265円

   https://store.shopping.yahoo.co.jp/soten/a17061200ux0993.html?sc_i=shp_pc_search_itemlist_shsrg_title


  ・リポバッテリー リチウムポリマー電池 LiPo 3.7V 120mAh 328円https://store.shopping.yahoo.co.jp/aquamix/402020.html


  ・GD-006( DA62) SpareParts 送信機  1060円
https://jp.banggood.com/GD-006-RC-Airplane-Spare-Part-2_4G-Remote-Control-p-1401285.html?rmmds=search


  ・GD-006( DA62) SpareParts 送信機  828円
https://jp.banggood.com/GD-006-RC-Airplane-Spare-Part-Receiver-Board-p-1403035.html?rmmds=search

 

【2ch室内ラジコン飛行機操縦方法 】

(ぱたぱた鳥ラジコンでも同様に練習してください)

(1)    直線水平飛行:オリエンテーションルームの後ろの空きエリアを横断する方向で、

   壁から壁に向かってできるだけまっすぐ、高度を維持するスロットル調整と、左右

   操作になれてください。

(2)    (1) がだいたいできるようになれたら、旋回です。右旋回の場合、右ボタンを

   押します。このとき、急旋回しようと一度に押し続けると高度が急に下がって

   しまったりひねりこんで墜落することがあります。したがって広さがゆるす限り、

   チョンチョンと細切れに少しずつターンしてください。チョンで少し旋回するとき、

   ロールして傾き機種が下がって降下するのですが、自然に復原して、上昇に転じます。

   この繰り返しになれることで安定した旋回ができるようになると思います。
   なれてくると、チョンチョンの感覚が短くでき、最終的にはぎりぎりの急旋回が

   できるようになるはずです

(3)    急旋回する場合、そのまま急旋回しつづけると、スパイラルで巻き込み墜落して

   しまうので、当て舵(車でいう逆ハン):反対方向のボタンを軽く押して、姿勢と

    高度を戻す操作で回復できます。これは振動のオーバーシュートのようなもので、

   早く振動を抑える制御となります。

(4)    (2) 旋回操作で大きな弧をえがきながら、安定した旋回ができるようになったら、

   180度旋回したところで旋回をやめて直線水平飛行(1) に移ることで、もとの

   壁側に戻ってこれるように、旋回から直線飛行への移行練習してください。
   これで壁から壁に往復ができます。

(5)    (4) ができたなら、そのまままた旋回し、オーバルの飛行を何周できるか

   伸ばしてください。


(6)    最後は、直線飛行で自分に近づいてきたとき、スロットルをオフして着地させます。

【2ch室内ラジコン飛行機の試作を通して得たノウハウ】

(9)  

屋外飛行練習する場合、風が強くて吹き流されるトラブルがしばしばあった。

2chラジコン飛行機は、スロットルアップすると前進するだけでなく、若干上昇するように

設定してある。このため、上空に上がりすぎて吹き流された場合、無理に回収しようと思ってスロットルアップするほど上昇してしまい余計にながされる。警戒範囲に達する前に

アボート緊急回避で、出力オフしできるだけ早く落とすべきである。

(8) KF606 の4mmモーターを6mmにサイズアップしても受信機はドライブすることができた。パワーアップできた。

(7) 1mmの紙張りスチレンボードは、工作しやすくて剛性があるから便利かと思ったが、重量が重くて飛ばせなかった。KT-07 Yukikaze

(6) KT-02 New-MRJでわかったこと。

  この大きさの機体では、翼弦の揚力効果は期待できないという意見で、翼弦をへの字

  平板に簡略していたが、どうしても上昇力が得られなくなっていた。初心に戻って

  手もみで丁寧に翼弦つけたところ上昇力が回復した。​パワーの大きなブラシレス・

  モーターのラジコン飛行機は、平板でも迎角があったら飛行できるが、非力なモータで

  ゆっくり飛行する場合は、主翼翼弦の揚力効果は、主翼迎角に合わせて必要である。

(5) KT-05でわかったこと。ラダーが大きすぎると1ボタンで失速墜落する。
   操縦しずらいので、小さくする必要がある。

(4) KF606 MiniGlider(オリジナル 11g) の2モータでは、10g前後の機体重量にする

  必要がある。

(3) 前進翼先尾翼カナード機は、低速失速性能がよく、狭い室内で旋回飛行できる可能性が

  ある。

(2) 発砲スチロールは、発泡密度で、軽さ、剛性が変化し、目的に応じて使い分ける。

  デプロンエアーは、発泡気体としてヘリウムを使用している。

(1) 2ch、エレベータの無い機体では、主翼の迎角が必要。揚力は速度方向に対する

  迎角に依存する。大きすぎると失速する。

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