南関東 Jr(小型機)選手権 2009



ルールを見ると


電動はモーターサイズ(直径28mm.以下で最大出力:200W以下)
但し、最大出力はメーカー表示の物です
機体に関して制限は有りません。


電動の規制については

モーター直径と公表出力で規制していて、電圧・リポ容量は不問
アウターローターが主流のモーターですから、直径で規制するのが一般的
メーカー公表出力つうのも、クセモノ
実行出力ではないので、高効率モーターが使えない
普通に考えると、高性能モーターを使わせないルールにも見えます
現状で考えると、エンジンが事実上有利です
でも電動発展の見地にたてば、電動有利な条件を出して欲しいデンナ

しかしながら、インナーローターギアダウンについては、ナンもないワナ


そして見逃せないのが


機体に関しては無制限


電動有利な設定ができないのは、コレがアルからかな?




JD15モーターとホットドック40



実は、インナーローターギヤダウンで計画していましたが
アウターローターに希望はおろか脚光が見えたので
その実証実験することにしました




15モーターで40クラスの機体を飛ばす


最近はガルーダ以外は2種スタントばかり
今回は電動に新たな希望が持てたので、F2Bで行きマッセ
マジで練習する予定?
予定は未定?


電動の可能性を信じて・・・・



        飛ぶかな?



今回の課題は



200W出力に拘る


200Wで飛ぶ機体重量は?


過去の実験から、100gあたり23W(35mmアウターローター) つうデータをもとに



200(W) / 23 * 100(g) = 870g



200Wで流れる電流は?


リポ3セル(11.3V)では


飛行中


200(W) / 11.3(V) = 17.7(A)


地上では


17.7(A) / 0.7(70%) = 25(A)



リポ容量は


F2Bの飛行時間6分だとすると


60(C) / 6(分) = 10(C) 



20%の余裕を取り


10(C) / 0.8 = 12.5(C)



リポの最低容量は



3セル(11.3V)1800mA/h 15C



概算するとこうなりマンタ
モーターの効率・アンプの良し悪し・リポの良し悪しは考えてませんので
あくまで概算、実際には飛ばさないとワガンネ
特にリポは重要で、古い15Cのリポと最新25Cの飛びの違いは雲泥の差
容量についても、リポは電圧降下が急に来るのでスカタンまで使えません。



3セル 2200mA/h 20Cが妥当な選択かな







長いノーズモーメントを試す


ホットドックの製作は4年前、復活直後でして
ノーズは短くカット(−30mm)、テールは鬼軽量化、エンヤ15ディーゼル搭載で
重心位置が合うように作りマンタ
全備850gで超軽量なせいか?、目立った失速はありませんでしたが
最近の実験からわかるように、重心位置が移動しやすい
軽く作るために肉抜きしすぎて、エンジンの振動に耐えられない・・・・
まさに電動向き
今回は軽量モーターを使い、ノーズをオリジナルより伸ばしてその変化を楽しみます。





空転ペラとスピンナーウエイトの追実験



サイサ・ジャイロのキャンセルを実験、最良ポイントはどこか?






変身! EPホット・ドッグ


4年前に作った機体にようやく出番が来た?
最近、時が経つのが異様に速いワナ
Uコン復活して4年も経っちゃったよん
やりたいコトの30%もできていない・・・・
このペースだとあと8年以上は掛かるガナ


ホットドックはインラインです。



全備920g


低翼面荷重の超重量機?

翼面積は36デシゆえ、翼面荷重は25.5gしかない
40クラススタント機としては、超軽量、軽すぎて逆に飛ばない
15クラスモーターとしては、超重量級、重すぎて飛ばない
飛ばない * 飛ばない = 凄く良く飛ぶ
ホントかよ?


ナガ〜イ・ノーズ

プロペラ位置はオリジナルより40mm前進、軽量モーターだからできる裏技?
空転ペラが間にあわなかったのでとりあえず逆転オンリー
もちろんスピンナーウエイト25g付き
シャフト延長でサイサが出ると最悪になるガナ・・・・


翼端ウエイトを減らすために
プロペラ軸を内翼側にシフト、ワイヤーテンションを稼ぎだす


設計どおりの重心位置


こんなコトしても重心位置は佐藤センセ〜指定位置です



電流計を噛ますためのプローブ


この状態で、重心はプロペラアダプターより前になってっます。
ペラは電動CL専用のAPC9*6P,凄いピッチと幅広極薄ブレード
従来の常識を完全に覆すスタイル
ディーゼル時代には、電動ペラ11*5.5でした
9インチで飛ぶかな?


回してみると・・・


シャフト重心位置はプロペラハブではありません
シャフトを延長しています。

モーター回転音が大きい気がする、まるで唸るような音が・・・

細かい振動(サイサ)が感じられる
大きな周期ではないので、操縦を邪魔するカンジではなさそうですが
プロペラバランスが狂ったような回り方?みたい
まるで出来の悪いエンジンみたい


プロペラバランスやローターバランスが狂っていなくても
エンジンのような振動が出る、機体がブルブル〜〜
回転音もデカイ、モーターとは思えない
電動は遊ぶほど新発見の連続、オモロイでぇ〜
このことから推測できることは、
プロペラシャフトの長さ・重心位置・軸受け位置の関係で
盛大な振動が起きる、エンジンでも同様なことが言えるかも・・・


やはりシャフト延長・ウエイト付加によりサイサ周期が小さく変化している
DDM延長マウントでは軸受けと重心位置が一致するためか?
細かい振動は出ない
軸受けが無いシャフト延長の場合、
プロペラのハブ(中心)に重心位置が来ないとサイサ・キャンセルはできないのかな?
ウエイトをもっとプロペラ前方に付ける(ニードルノーズスピンナー)必要がある


最大の問題は


サイサ・キャンセルはOKでも、ジャイロキャンセルはNG


やはり逆方向の空転ペラ(ジャイロ・キャンセル)があって成立するシステム
二枚のペラの中間にシャフト重心位置が来ることで
ジャイロ・サイサのキャンセルが可能になる



つうことで



空転ペラを製作します



ベアリングはフランジ付き、脱脂して使用
シャフトに通した状態で瞬着で固定

スペーサーはチョークポンプのパイプがピッタリ



飛行テスト


もの凄い回転音

エンジン回したみたい、細かい振動でビリビリ
ディーゼルエンジンも真っ青、何処かが外れているかのようなカンジ
EPフェニックスでも同様なことがありました
イジクリ回したFX91もある回転数でもの凄い共振が起きます。
クランクシャフトをイジルと起きる
オモロイのが、プロペラバランスとは関係ないこと
サイサの周期による共振かな?
エンジンの場合はフロントのBBの軸受け
モーターの場合はDDM延長マウントの軸受けがあることで発生しないことがある?
バックマウントの場合はシャフト延長で軸受けが無いので発生し易い
問題は発生し易いかし難いではなく
軸受けが無くてもサイサが起きなければOK
プロペラとシャフトをマックスウェルの独楽にできるかどうか
軸受けは単なる逃げでしかない、問題解決にはならない


回転音は共振なので、回転数(パワー)を変えれば無くなります。


なんですが・・・・
なぜか大抵は欲しいパワーバンドで発生するのよ
試しにスピンナーウエイトを外すと無くなります。
当然ながら、水平安定が悪くなりフラ〜フラ〜が始まります
サイサ共振の周期が大きくなると水平安定が悪くなり
小さくなると回転音として現れる?
回転音が無くなるようにシャフト重心を調整する
やはり、プロペラハブのセンターが重心位置でないとダメなのか?


電動なのに音が大きい場合の理由がワガッタ


共振から外れれば、モーター回転音とプロペラの風切り音だけになる
共振音が出ている時は、サイサ周期が小さいので操縦性はさほど悪くない?
静かなのにフラ〜フラ〜する時は、サイサ周期が大きいのかな?
これはエンジンにも言えるかも・・・・


操縦性・飛行性能は?


イマイチ!
かなりガッカリ・・・・
Uコンは奥が深い、よぐワガンネ!
期待していただけに、反動はデカイ
たしかに15モーターで40クラスのスタント機を飛ばしているワケなんですが・・・
どうにもワガラン!


ノーズが長いのか? OR シャフト重心位置?


問題点の整理から



振動


シャフト延長とウエイト付加によりサイサ周期が変り
細かい振動とブルブル振動が派手に出る
ウエイトを取ると、振動は収まるが水平安定がフラフラ
ウエイト量を10gほど増やしてみたが、変化無し
プロペラワッシャー部分にウエイトを付加する方法は
プロペラハブに近いために大量のウエイトが必要
ロングノーズのスピンナーの先端にウエイトを付けるほうが効率がイイ




40mmノーズ延長


やはりサイサの影響が敏感になり
操縦性が良くない、宙返りに苦労する・・・・
予想はしていましたが、かなり悪い
ノーズを短くしたくなる心理がヨグワガル
ジャイロ効果をキャンセルできないとノーズ延長のご利益は無いみたい
プロペラ重量もかなり敏感、APCは重い、自立性が操縦の邪魔をする
重心位置の移動が少ないつうことは、前重心だと宙返りで加速する!
現状だと、デキの悪い電動機かな



空転ペラの負荷が重い


考えればアタリマエ
大型・重量機?を200Wカスカスで飛ばそうとしているワケで・・・・
電流流せばOKなんすが、リポ容量が足りない
大会レギュレーションを超えてしまうガナ
リポは2200mA/hしかアリマヘン
F2Bやるには3000mA/h以上必要
今回の仕様で2枚ペラは不可デンナ


シングルペラに変更




仕様変更


プロペラシャフト重心位置の目安?

今回プロペラシャフトを延長したことで
デカイ音と振動が起きた
これを目安に使えないか?
シャフト延長でサイサ周期が変り、音と振動が出ますが
水平安定・操縦性はやや改善される
シャフト延長した状態でウエイトを増やし、振動が無くなるポイントを探す
この方法なら飛ばさなくても調整できる



つうことで





ローター重量に見合った真鍮、ロングノーズの大径スピンナーナットがホスイ!




サイサ振動?


プロペラが回転するだけで振動が発生する
もちろんプロペラバランスはOK
機体がビリビリ・ブルブル振動する
音もエンジンとソックリ
電動は静かじゃないの?


ナンでよ?


コレって、エンジンでは起らないの?
機体の振動の仕方でピンときたのが、エンヤ45Sの回り方
プロペラバランスがOKでもビリビリ振動した
当時はクランクシャフトの設計が悪いからだと思ってマンタ!
不思議と滑らかに回るエンヤ45Sがあって、見ると
KB100の燃料にサンコーXのプラグ、ベコーのニードルノーズスピンナーが付いてマンタ!
燃料でエンジンの回り方が変る、なんて思ってマンタ


当時、高校生にはKB100は高嶺の花


エンヤ45Sはプレーンベアリング
軸受けがハッキリしないワナ
言い換えると、モーターのシャフト延長と似ている?

このことをE研さんにお話したら

エンヤ45Sのフロントを45BBに交換したら
見事に振動が無くなったそうです



スタント機の性能はサイサ周期で激変する?



4年かかってワガッタ!



テールが軽いと高性能



スタント機を製作する際、テールを出来るだけ軽く作るように大昔教えられました。
重心位置から遠い所ほど軽く作れ!
いかに軽くて丈夫な水平尾翼を作るか、バルサを選び、秤と睨めっこしながら作る
たしかに軽く作ると反応がイイ高性能スタント機が出来たような気がした・・・・
イヤ、高性能を実感できた
落として胴体や水平尾翼を修理すると、重くなり慣性が付いたような鈍い飛びになり
「やっぱテールは軽く作らないとダメだぁ〜」
なんて十代のころ体験的に覚えたもんです。


でも、ナンでよ?



設計図どおりの重心位置にくればノ〜プロムレブ!でしょ
大体、テールが軽くなれば重心位置は前方に移動するガナ
それを見越してノーズを短くすれば、超高性能が実現するベナ
テールを軽くするつうことは
機体の反応を良くするためにギリギリ安定の後ろ重心を狙うなら逆でしょ
まず重心位置ありきの設計ならテールの軽量化は無意味
テールを軽く作り、重心位置を前に出すことは安定方向の高性能を狙うことなの?


この問題、永らく疑問でした


結果と理屈が矛盾する典型例
マジでオリジナル設計をしようとすると大きな問題そして疑問となる
自分で設計した飛行機の重心位置の根拠ぐらい説明できなきゃ話にならないでしょ
なるようになっちゃいマンタ!
これは定説です。
有名な設計はこうなってマンタ!

これじゃアホやで、マネしたほうがよっぽどマシだ
高性能スタント機とは、安定性と運動性が両立していると仮定すると
翼型の選定と風圧中心と重心位置の関係はシビアでしょ


苦労してテールを軽く作るより、テールを短くすればOK
だって重心位置こそ重要だから・・・・
短いテールは運動性が向上するワナ、だってコンバット機のテールは短いでしょ
軽くて長いテールと短くて重いテールは同じでしょ
水平尾翼容積が同じならOKでしょ


テールが軽いと高性能は迷信?



問題なのは重量分布



テールを軽くすることは、重心位置を前にすることではなく
テールの重量分布で重心位置より遠い所をより軽く作ることだとワガッタ
ラクタースタント機は、前側先端に重いエンジンを搭載しているため
ノーズモーメントに比べテールモーメントは長くなってしまう
これはどうしようもない事実
問題になるのは、飛行中の機体の前傾・後傾により重心位置が動いてしまうこと
重心位置の移動により飛行性能が変ってしまう

重心位置から遠いテール部分を軽くつくることで
飛行中の姿勢変化による重心位置移動を最小に抑えられる
つうことは、スタント飛行が安定?して行える


ダイナミックバランスが重要


重心位置を調整する時、
機体を水平にして何処に重心位置(スタティック・バランス)があるか調べますが
重要なのは、姿勢変化した時の重心位置(ダイナミック・バランス)
理想は姿勢変化した時でも重心位置が変化しないことですが
実際には無理、水平時に比べて前傾・後傾すると重心位置が後方にズレる
テールを軽く作ることとは
ダイナミックバランスの移動量を最小にすることなのです。
水平状態での重心位置調整でテールにウエイト積むのは最悪
スタント機はグライダーとは違うつうこと


テールを軽くしてノーズを短くすることは
その効果をキャンセルさせたのと同等つうこと
それどころか、失速しやすい最悪性能になる




ノーズ延長とサイサ振動


ノーズ延長

姿勢変化により重心位置が後方へ移動することで
失速を誘発しやすくなる
ノーズを軽量化して延長することで重心移動を減らし
安定したターン性能を実現する
このことが顕著に現れるのが三角宙返りの2角目
120度ターンにより重心位置が後方へ移動している1角目から
120度ターンする2角目はムズイ

ノーズ延長はイイことだらけ?

かと思いきや、トラクタースタント機ではサイサの影響が出やすくなり
操縦性の悪化を招く
まさにシーソーバランス上にある
だとすると、圧倒的高性能は生まれ難い
つうか、サイサキャンセルが実現しなければ、無限ループになるだけかも・・・・



サイサ振動

プロペラやローターのバランスがとれていても振動が発生する
コレをサイサ振動と命名しマンタ
一見すると不思議な現象ですが、独楽を考えれば分かりやすい?

サイサには周期があるのでは?
パワーコントロール無しで一定に回転するUコンでは
サイサ周期から逃げられない
このことに気が付いたのは、スピンナーにウエイトを積んだことで分かった
ウエイトを変化させると、振動の性質が変る
当初は、プロペラバランスが狂ったのかと思いましたが
どうにも説明がつかないワナ

中途半端にウエイトを付けると振動する?みたい・・・・
振動があるうちは、ウエイトが足りない?
ベストポイントに近くなると振動と言うより高周波で共鳴するカンジ
飛ばしてみて最適パワーが見つかったら
シャフトを延長してウエイト調整をするとOK
プロペラハブの芯に重心位置あるとき、最も滑らかに回転
最高の操縦性が得られる

かも知れない


余談・・・・

回転するモノには不思議がイッパイ
例えば、クルマのホイールのオフセットを大きくすると
操縦性が悪くなるのよ
サファリで苦労した、オフロードで横転しないようにワザワザ重いタイヤとホイールに交換
トレッドを広げるためにホイールオフセットをマイナスにしてスペーサーを噛ます
すると、一般道を走るとイライラするほど操縦性が悪くなった。
ONとOFFロードは両立しないと割り切るしかない
トレッドは広いと操縦性が悪くなると理解してましたが
ハマーのようなワイドトレッドはONロードはダメなの?
ホイルベースとトレッドには操縦性の相関関係があるのか?
この変化はオフセットがー50mmで激変するんよ
サファリの車格でたったー50mmですよ
微妙でしょ


今考えると、サイサだよ



シャフトに対するタイヤの重心位置だったのかもしれない


そういえば、ロードスポーツ系のホイールはオフセットマイナスばっか
スタイル重視かなと思っていましたが、理屈が合うガナ







中部・関西が震源



謎が謎呼ぶ、謎の宝庫、それがUコン!



電池搭載位置と水平安定性



ブログを見た名古屋のテンペストさんから1枚の写真が送られてキマンタ!



問題の写真


私の新作パイナッピーの水平安定性には問題ないです。
写真を送りますので余裕があれば理由考えてみてくだされ・・・


関西・中部では、電動機のリポは出来る限り胴体下側に搭載する
コレってマジ常識だそうでして、必ず水平安定が良くなる
水平のフラ〜・フラ〜が無くなるそうです。
しかし九州・関東では誰もやってませんが・・・・




コレってクイズ???



ハァ〜〜、ナンで水平安定が良くなるん?


エンジン機だけでは分からなかったUコンの謎が電動化で次々と明らかに
電動化は新発見の連続、それは従来の常識では説明できない
つうか、既成概念を根底から覆すエナジ〜〜を持つ



インラインの謎が解けるかもしれない・・・・


インラインの謎とは
エンジンスラストライン上に主翼・尾翼があるスタント機は水平安定が悪い
正面・背面を同条件で飛行するためにはインラインがベスト!
チョット設計を齧れば、イヤ、高性能を求めれば自然にインラインになる・・・・ハズ?
しかし、現実は違うんだわ
インラインは水平安定が悪い!
思ったより飛行性能・操縦性が正逆ともに良くない!
コレ定説
ノーブラーはもちろんインラインじゃありません
私は、インラインで引き込み脚がベストだと信じていますが・・・・



Bクランクピボットと上下重心


上下重心位置の理想はベルクランク・ピボット(BKP)ライン上
下側にズレると内傾、上側にズレると外傾

だと信じていました。
理想のインラインですが、インライン上に上下重心位置がないと
性能発揮はしないと考えていました。
インライン上に上下重心位置が来るように工夫した設計が必要
しかし実際にはムズイ
主脚が胴体下側にあるので、重心位置は下側にズレる
インラインにすると、どうしても脚高が必要になるため余計にズレるワケです。
ガルーダはインラインなので、リードアウトガイドを下側にズラしたり
翼端ウエイトを主翼上側に取付けるウイングを付けたりしました
軽い脚と軽量タイヤを吟味したり
主翼のネジレ以外での機体の傾きを無くす設計に苦労しました。


びふぉ〜


リポ搭載位置は悩みマンタ!
主脚があるので、現状ではどうしても重心位置は下側になっている
リポ搭載位置を上側にズラし脚分をキャンセルしようかと考えましたが
ズラすのはいつでもできるので


とりあえず  インライン上にリポを搭載しました。



アフタ〜




リポを下側にズラして、意図的に重心位置を下側にする
翼端ウエイトも通常位置に戻す


上下重心をインラインから下側にズラすと


水平安定が良くなるのか?


スラストがエンジン・主翼・尾翼がオールゼロでは
正転/逆転ペラだと必ず頭上げになる
エンジンサイドスラストは機体を上面から見た場合でのみ説明がつきますが
ペラの機体を真横から見るとダウン・スラストが必要になる
RCのナイフエッジでダウンスラストを調整する原理と同じかな?
だから正確な機体だからと言って真っ直ぐ飛ぶとは限らない
つまり、回転するプロペラを推力とする場合いろいろと厄介なことが起るワケよ


整理すると



重心位置が低い場合


プロペラによる頭上げが下重心による頭下げでキャンセルされる?
エレベーターダウントリムが不要になり、機体が安定方向になる
上下重心の塩梅により水平飛行時の頭上げが最小になり追い風/向かい風による
フラ〜・フラ〜が減る

ココで言う水平安定はサイサとは無関係
ですから、操縦性の向上にはならないかな?


別の角度で見ると

重いスパッツを付けると水平飛行のスワリが良くなる
最近のF3Aスタント機は引き込み脚が少ない
チューンドパイプはオモリとして作用する
脚金物は重いほどイイ


この理屈が正しいとすると


インラインで倒立エンジンにすれば、エレベータートリムはゼロに出来る?


理想の配置・重心位置にしても理想の飛行が出来ない
滑空機ではOK?でも、プロペラが回ると不思議なことが起る
この不思議を完全に把握できなければ何時まで経っても
偶然性に翻弄される、だからオモロイ!



プロペラは正転・逆転どちらでも頭上げの力が働くみたい・・・
スラストラインをオール0にしてもエレベーターダウントリム調整が必要
本来ならダウンスラスト調整で対応しなければならないのに
エレベーターで調整するところに不安定要素がある?
胴体上での上下重心であれば若干の下ズレでも内傾するほどの力は働かない?
それより、頭下げが発生してプロペラ回転の頭上げをキャンセルしてくれる?
下ズレ重心位置は水平飛行のスワリが良くなるのは事実

エンジン機では隠れていた問題が次々と明らかになる電動ワールド

問題が明らかになればなるほどノーブラーの呪縛の大きさがわかる



よぐワガンネ!




ウエイト 67g



20gから始まったウエイト付加が67gに
重心位置も設計より10mm以上前進

アウターローターのバックマウントの欠点がココにある

機体重量の10%がサイサキャンセル・ウエイトに使われる・・・・


ウエイトを増量していくと回転音が滑らかになります。
キレイに回転しているのが機体に伝わる振動でも分かります。
サイサ振動が減っている
マックスウェルの独楽にのようになる


ブラシレスモーターは単体で回すだけなら振動は殆どありませんが
プロペラを付けるとなぜか振動します
プロペラバランスが狂っていなくても振動します
これがサイサ振動と名付けマンタ
DDM延長マウントのように軸受けを増やすと振動しなくなりますが
振動エネルギーは残ってしまい、操縦性を悪化させます。
バックマウントはサイサ振動が最も出易い
電動初期にモーター音がうるさかったのはたぶんコレ


フライホイール効果もあるのでしょうか?
操縦性も向上します。
顕著に分かるのが宙返りの真円度、
電動特有?の疑心暗鬼で手首がビリビリするカンジがない
偶然性が減っている
そして、横8の切り替えしが楽しい、オーバーシュートで逆宙側が膨らまない
もちろん三角の2画目もスンナリ
今年初めてF2Bを練習しましたが、驚くほどの出来ばえ



問題はリポ容量


200Wに拘っているので、オーバーパワーは厳禁
かと言って、ヨタヨタではダメ!
電動の不思議さは、パワーコントロールと操縦性が一致しないこと
オーバーパワーでの過負荷はガバナー領域から外れて猛加速しますが
ガバナーが効いていればエンジンのようなホンの少しパワー違いによる
操縦性の悪化が見られない
言い換えると、オーバーパワー寸止めがエエ
そんでも、JD15モーターは驚くほど沢山働いてくれマンチョ
全備970gの機体をグイグイ引上げてくれます
とは言っても、ロングワイヤーは無理、トータル14.5Mの小型機仕様
演技は4分半で終わり
リポはスカタン・・・・
アンプのオートカットをセル2.5Vに変更





やっちゃいマンタ・・・・


全損! EP・ホットドック



風に激ヨワちゃん


相模原はいつもの乱流含みの風
大会3日前、ノコノコ帰るわけにゃイカンぜよ
Oh〜〜風吹いたらコレどうなるかな?
軽量機には絶好のテストになると、いざ飛行・・・・・
電動は風に強い!・・・・ハズ・・・・タブン・・・・


甘かった!


モーター音は静かに激変、エラク滑らか、サイサが減っているんが実感
飛ぶと、アンプ設定を変えたせいか、パワーがチョイ足りない?
水平飛行も大健闘、風の中頑張って・・・でもペロペロ主翼がめくれてマンヨ
まぁ〜エエか?、Go〜〜、 「行けぇ〜負けるなホットドック!」


悪夢!?


ウイングオーバーの頭上で乱流に巻き込まれ、


まるで木の葉のように落下! グレンバスタ〜〜




ナンでよ?