V120D02Sの重心

昨日に引き続き、V120D02Sの重心を調べた。
MINI CPどころではなかった。

完全に上を向く。
重心をマスト位置に合わせるためには、10円玉を張り付ける必要があった。

キャノピーの下側に10円玉を張り付けるとほぼ重心が合った。
（10円玉の重さは約4.5g）

これを機体の後ろから見ると

水平状態。これをロールさせると、

オリジナルの機体のままだと、上を向いてしまう。
重心が合ってると

こうなる。

mini cpと gcpの比較 その2

前回、mini cp ホバリングとピルエットの項

でバッテリー・サーボの配置など見てわかる違いをアップし、この段階では、中心付近に荷重が集中しているmini cpのほうが慣性重量が少なく、その結果としてホバリングの安定性が向上しているとの感想をアップした。

しかし、もう少し詳しく調べてみると、一見してわからない違いが見えてきた。genius cpの設計にもそれなりの理由があることがわかった。

下の写真は、モーターの固定ネジをはずし、メインシャフトが自由に回転するようにして、ローターヘッドを持って機体を垂直にして写したものだ。（バッテリーは所定の位置に装着）

（それぞれの機体は、モーター直結になっており、そのまま垂直にしてもモーターの抵抗でわからない）

geninus cp

mini cp

gcpは重心とマスト位置がぴったり合っている。それに対して、mini cpはかなりテールヘビーであることがわかる。

このままの状態で、上空へ持っていったら、mini cpはロールでよれるが、gcpはよれない（もちろん他の設定ができていればであるが）。

mini cpはテールヘビーだから、ホバリングでエレベータトリムをかなりダウンに入れておく必要があるが、このままの重心とトリムでロールさせたら、機体が垂直になったとたんテールが下がり始め、機首は軸に対してトリム方向に動き始めることになり、よれよれになること間違いなし。


メインギアの歯数も違っていた。

gcp 64枚
mcp 61枚

モーターピニオンはモーターの大きさがまったく違うにもかかわらず同じ9枚だ。

で、ギア比は

gcp  7.11
mcp 6.78

と微妙に違ってくる。これだけ共通部品が多いにもかかわらず、ピニオンの歯数で調整するのではなく、メインギアをそれぞれ別の部品としている。

gcpのほうがモーターが小さいのでトルクが足りないのだろうか？

しかし、walkera純正のgcp用ブラシレスキットのピニオン数は10枚になっている。
結果ギア比は6.4になる。

mini cpはホバリング性能重視、gcpはブラシレスに換装すれば上空もきれいに飛ぶ上級者向けという位置づけなのだろうか？

推力測定 mini cp part2

ピッチを変えて　回転・電流・推力を測定した。
測定中の様子

こんな測り方自体正しいかどうか不明だが、一応結果は下記の表のようになった。

この表からわかること

上6段はピッチカーブ水平の固定ピッチでスロットルフルハイでの値（2回測定を繰り返した）だが、ピッチ9度より7.5度のほうが推力が大きいが電流値は少ない。

スタント1で、スティック下げてくると回転が上昇しすぎる。しかし、スティックフルローでも機体を水平に保つ推力が得られていない。（スタント1のフルローでのピッチ-6度、スロットル83%）

スタント2のフルロー（ピッチ-9度、スロットル100%）でやっと自重を保てる推力が得られている。

スティック中間（ゼロピッチ）あたりは回転数が高くなりすぎ。

マイナス6度で4770回転なのは不明（ピッチ再確認したところ-5.5度だった）

下3段はＧＰの時のイメージでスロットルカーブを変更（フルローで77%、ゼロピッチで55%）した場合だが、マイナスピッチの推力が不足。ゼロピッチあたりはこのくらいの回転数がいいかもしれない。

これから導き出される結論は

現在の設定はダメ

トルクが無いので回転数で稼ぐタイプのモーターなので調整はなかなか難しいが、
mini cp純正モーターと純正ローターでは上空ピッチはＭＡＸ7.5度（8度は実験していないのでこれから）

マイナス9度（スロットル100%）は、演技で舵が入ることを考えるとやはり回転不足。－8度でスロットル90%くらいがいいかも？

ゼロピッチ辺りのスロットルは、これも演技を考えると55%くらいか？

今日V120D02でスロットルカーブを下げてロールしてみたが、やはりテールがとられて、よれたロールにしかならなかった。機体が違うので何とも言えないが上記を参考にもう一度設定してみることにする。ジャイロの設定の難しい。回転が上がるとハンチングするし、回転を下げると推力が得られない。

このごろの3Dは、ピルエットしながらのフリップとか、かなり舵の入り方も激しいし、あまり軸の通ったロールなど意識しないで他にもっと重要なことがあるのかもしれない。

自分が目指してる設定ができるヘリとは全く違う気もする。自分が目指してるのは、古き良き時代のF3C演技のような、スローできれいに軸が通り、まるでライフルの弾丸のように直線上でロールするヘリを目指しているが、これをマイクロヘリでやろうということ自体が間違いのような気もする。

EPも大型のものはGP以上のトルクらしいし、F3CもEPの時代らしいからEPでできないことは無いだろうが、果たしてマイクロヘリではどうなんでしょ？

まあもう少しやってみよう。

電流計

ヘリの性能を調べるのに、電流計が欲しくなる。仕事をどのくらいしているかを調べて、効率的なバッテリーの運用を行うためだ。

Battery Balancer&Watt Meterというのを買った。100Aまで測れる、バッテリーとモーターの間に直列に挿入し電流を測るものだが、よく調べずに買ったら2Sバッテリーから使えるとの事。
マイクロヘリに使っている1S(3.7v)では動作しなかった。

仕方ないので、家にあるデジタルテスターを使うことにした。直流20Aまでは測れるので、マイクロヘリなら大丈夫だろう。

電流を長時間測りたいのであれば、クランプ式が良いそうだ。しかし直流が測れるクランプ式は最低でも8000円もするし、どうせ飛行中は測れない。

完成写真

右に写っているのがli-po1S用のコネクタで左にバッテリ、右をヘリにつなぐ。線を長くしているのはテストベンチだけでなく、低空でホバリングしているときの電流も計れるように考えたものだ。

ついでに、光学式回転計だが買ったままでは自立しないので、発泡ポリスチレンのブロックを切り抜いて台を作成した。

ラダー不調 V120D02S

今朝、2回目の屋外フライト。
河川敷で上空1回目、3回ロールを行った直後、ラダーが制御できなくなった。
何とか墜落せずに地上に下ろしたが、点検するとテールローターがドライブされていないため、多分テールドライブギアがなめたのかなと思った。

仕方なく家に帰ってもう一度よく見ると、メインマストとメインギアを固定するピンが抜けてなくなっている。そのため、メインギアが下がって、べベルギアがかみ合わなくなりテールがドライブされなかった様だ。幸いギアはなめていなかった。

マスト固定のピンが抜けたのだから、メインローターも回らないはずだが、少し抵抗があったのか地上に下ろすまではメインローターは回っていた。

しかし、ただ飛ばしているだけでピンが抜けるとは？？？
さすがに怪ヘリなどといわれるだけのことはある中華製だ。

メインマストの予備は持っていないので部品を買うまでは修理できないかとあきらめたが、
ピンぐらい何とか加工できないか挑戦することにした。

部品は、クリップ、いろんな大きさのクリップの径を測ると、小さいのが0.8mm、大きいのが1.3mmで
ピンの径は1.1mm？だからそのままでは合わないため大きいのを削ることにした。

最初は転がしながらやすりで削っていたが、真円にもならないし、膨大な時間がかかりそうだった。

で、思い出したのが旋盤加工器。これを再現するのに、ドレメル社のルーターがあるのでこれを利用することにした。

ルーターの先端に、クリップから切り取った直径1.3mmの鉄の棒を取り付け、回転させ、これにやすりをあてる。

こんな感じ

削ったクリップをメインマストに刺した状態

これをちょうどいい長さに切断し取り付けた。このピンはテーパーをつけたのであるところで止まる。

純正よりかなり長め。理由はまた抜けたら困るのでテーパーの細いほうを少し曲げて抜けないようにするため。

応急処置は終わった。これで振動が出ないと良いが？
明日テストしてみる。

ロールはピッチカーブの調整で失速することは無くなったが、ロール中にテールがとられてきれいに回らない。

別稿で書くが、どうも０ピッチからマイナスピッチ時のスロットルの値が高すぎて、急激に回転が高くなりテールが振られているようだ。
明日は振動が出なければ、もう少しスロットルカーブをスティック下部で下げるように調整してみる。

推力測定 mini cp part1

ピッチをいろいろ変更して、それぞれのヘリの推力をデジタルスケールで測れないかと考えてみた。
悩んだのは、スケールで測定するにはヘリが飛ぼうとして発生する上向きの力を、下に押す力に変換できるかということ。
で、最初に思いついたのは、てこを使ってスケールを押す方法。

ローターバランサーに100均で買ったプラスチック定規のセンターに3mmの穴をあけたものを取り付けて、これをてこに使う。携帯ストラップとワイヤーで、定規の端の穴とヘリのバッテリーホルダーと結び付けてスロットルフルハイで飛ばしてその時のスケールを読もうと試みたもの。

これを思いついたときに買った材料は、

100均ですべて買って420円（消費税込）
うちカッター台とLEDランプは別用途に使う予定。

で、やってみたが見事に失敗。
ヘリが暴れまくってスケールの数字が読めない。
その時の記録ビデオ（2本のペンチはローターバランサーが浮かないようにおもりの代わりに置いている）

失敗とはいえ、この実験でわかったことは、一瞬の目盛を読むと、推力は自重を除くとせいぜい30g位だということ。

それなら、もっと簡易な方法がありそうだ。

で、次に考えたのが、キッチンスケールにヘリを直接テープで止める方法。
こんな感じ（画像ではわかりにくいがスキッドをメンディングテープで4か所止めただけ）

風袋補正でヘリを載せた状態で0表示となり、マイナス表示もできるので推力が直読できる。それに、これならマイナスピッチの推力も測定できる。
テープで止めた後に、ヘリを手で引っ張り上げてみたが200g以上の力で引っ張ってみても、テープがはがれることは無かった。

測定の様子

途中でヘリの音が変わるのは、ピッチを6度、7.5度、9度と切り替えているから。
今回使った機体はノーマルのmini cpで、設定は、ノーマル、スタント１、スタント2を使ってすべてのモードでピッチカーブ水平（固定ピッチ化）でそれぞれ6度、7.5度、9度に設定している。

この実験でわかったことは、スロットルフルハイは変えず、モード切替えでピッチが大きくなると、明らかに回転数は下がっていくが、逆に推力は上がっていくということ、というか、7.5度と9度はほとんど推力は変わらないが、明らかに6度よりは大きい。

上記動画は、一度1分半ほどモーター回してから測定している、充電100%なら最大推力（ピッチ9度）で90gあった。ヘリの自重が46g位だから、自重の2倍程度の推力があることになる。

今回、夜間で蛍光灯の下で実験したため回転計が使えなかった。
（交流電源のライトだと常に3000回転を示す）3000÷60=50、で50Hzの交流100vにぴったり？

日を改めて日中実験し、回転数と電流を同時に測定して上空セッティングの参考にしてみたい。

最初の写真に写っているLEDライトは、夜間測定用に直流電源ライトのつもりで買ったが、周囲が暗くて使い物にならなかった。何とか部屋の照明をつけた状態で測定できるように次回考えてみよう。

しかし、電動は時間につれてバッテリーが消費され、回転も一定にならないし、推力もみるみる減っていく。なかなかこの設定が良いとは言いにくい。

ローター回転計測 mini cp

テストベンチ利用第一弾。
今日、ｈｋよりturnigyの光学式ローター回転計が届いたので、minicpの調整を行った。
今回やった計測はバッテリーは80%充電。
mcpといってもスペシャルmcpで、ローターは3DPROのホバリング用で純正より重いし、モーターはginius cp用で一回り小型でのテスト。

まず、mini cpをFP（固定ピッチ）化する。プロポでピッチカーブを調整し、ピッチ6度固定にした。
FPとしてホバリングさせて、ホバリングするスティック位置を記録。（ちょうどスティック中立位置でホバリングしたので6度の設定は間違ってなかった）

余談だが、mini cpを固定ピッチにしたらスロットルスティックこそ反応が緩慢だがものすごく安定する。大してトリムを合わせてないがプロポを手放ししても走り出さないため少しなら手放しでホバリングしている。まったく性格の違うヘリに変身することがわかった。

１．テストベンチ上で回転計とローター回転音を録音する。
２．ホバリングとスティックMAXでローター回転を計測
３．録音データをFFT変換し音のスペクトラム分布を作成し、ローター回転を検証する

を行った。

回転計の表示

ホバリング時の回転数3450回転
スティックMAX時の回転数3660回転　だった。

録音の解析

500Hzまでの周波数分布。100Hzあたりが黄色く卓越している。
（途中で周波数が盛り上がっている部分が、スティックMAXにしたとき）
これを解析すると

ホバリング時の卓越周波数は115Hzとなった。
で、回転数は毎分ローターは2枚あるので
115×60÷2=3450rpmとなる。（ぴったし）

スティックMAX時は卓越周波数が122Hzなので
122×60÷2=3660rpmとなる（これもぴったり）

しかし、ピッチ6度のままでスロットルMAXでも3660回転しか回らないならピッチ9度は回しきれない。
このままでは上空飛行は無理なようだ。
理由は、モーターとローターの組み合わせだろう。モーターはgcp用のものをつけていて純正mcpより小型だし、ローターは逆に重い。

アイドルアップでテストしてみた。バッテリーを交換したので100%充電状態。

予想通り、ホバリング位置で3650回転、ところがMAXでは3000回転まで落ち込む。しかし、一旦MAXにしてからホバリング位置に戻すと3500回転になった。

MAXで回転が落ち込むのはピッチが9度ついてるからだがやはりこのモーターとローターの組み合わせでは上空は無理なようだ。

ということは、ginius cpは9度回せないのか？
ginius cp＋純正モーター＋純正ローターの組み合わせで計測してみた。
アイドルアップ　フルハイ　ピッチ9度でバッテリー１００％近くで3500回転だから何とかなりそうかな？って感じ。8度で上空走ってくれたらそのほうがいいかも？
ローター重量（だけでなく3DPRO製は幅も大きいく純正に比べて抵抗は相当ありそう）の差は大きい。
ピッチ0度近くでは4000回転以上まわっているので舵を入れた状態で回転が落ち込んでも3500回転以下になることは無さそう。
とにかく、どの機体も上空に持っていくにはもう少し試行錯誤が必要かもしれない。

充電状態によって回転数が変わるのは予想はしていたがなかなか調整は大変だ。大型ヘリのESCにガバナー機能がついてるのはうなずける。

ちなみに使った解析ソフトはフリーソフトのaudacity

自分の経験からはかなりの高回転。GP60クラスのホバリング回転は1500回転くらいだから倍以上の回転数でホバリングしていることになる。

6度の設定が低すぎるのか、ローター径が小さいのでこんなものなのか、これからいろいろ電流値なども計りながら検証していきたい。

テストベンチ

ヘリを調整するためのテストベンチ（？）を製作した。
定盤のサイドに金具を取り付け、ヘリのローターを回転させても浮かないようにして、ピッチカーブなどを調整出来るようにしたもの。

とりあえず、120クラスと100クラスが設置できるようにした。（というか、このサイズのヘリしか持ってない。）

ヘリのフロントはスキッドに通せるように、ステンレスの金物を固定。
テールブームを固定するために、ステンレスワイヤーを張って、長さの調節用にターンバックルを使った。
ワイヤーその他の材料費は1200円程度。（近くのホームセンターで調達）

スロットル最大でローターを回してみたが、ヘリが浮き上がることは無く大丈夫。

これで何をするかというと、ローターの回転数を計測し、ピッチを変化させてもローターの回転数が変化しないようにスロットルカーブを調整するのが主な目的、その他、モータに流れる電流も計りたいと思ってる。

作ったのはいいが、測定用の機器については購入検討中で、まだ何もできない。

唯一　iphone　のアプリでローターの回転音から回転数を計測するものがあるのでダウンロードした。（helitach）

なんとなくそれらしい数字が表示されるが正しいかどうかがわからないので検証する必要がある。

もう一つ、回転音を録音し、FFT変換で音のスペクトル分布からローター音を拾い出し、その周波数から回転数を計算できるのでそれもやってみた。

結果は、iphoneアプリと違った数字が出るためどちらが正しいか不明。

これらについては検証後改めてアップ予定。

V120D02S 初屋外フライト と上空セッティング

120クラスのヘリで、自分の部屋（２畳の空きスペース)ではちょっと無理があるため早朝に家の前の私道で屋外初フライトを試みようとしたが、その前に100クラスで実験。 

幅４ｍ長さ約50mもあれば、存分に上空飛行ができそうに想像してたが、いざやってみると100クラスでも、上に電線はあるし奥行きが４ｍでは往復直線飛行以外はちょっと苦しい。 

仕方なく、河川敷まで遠征し、初フライト。
ところが、今までホバリングしかさせてなくて上空セッティングしないまま（スロットルカーブだけは適当に作ってた）上空にあげて、ロールさせると、ロールレート無茶苦茶遅いし、背面マイナスピッチで回転落ちてあわや墜落かとなってしまった。 

早々に家に引き上げて、調べると、アイドルアップでもD/R60%のままになってるし、マイナスが２０度以上ついている。ピッチに負けて回転落ちて失速した模様。  
walkeraの取説に載ってる推奨カーブは、下図だが、これって３Ｄ用？

また、walkeraのホームページからダウンロードできる120D02S用データは

スロットルカーブ

ノーマル

スタント１

 スタント２

ピッチカーブは、それぞれスティック　min　center　max　位置で

ノーマル　　　　　　-3.3　7.7　11
スタント1,2　　　　-11　　0　11

で、取説とダウンロードデータでも食い違っている。
アイドルアップ1,2が同じカーブって自分の感覚ではありえないけどな～？

ＧＰしか経験がないためＥＰのことはよくわからないのがほんとのところ、しかも、１０年以上前のおぼろげな記憶。  
１０年前の記憶をたどると、アイドルアップ1はループ用、アイドルアップ2がロール用、アイドルアップ３が背面用だったような？

現在は呼び名もスタント1,2となっており完全に３Ｄが目的のような感じ。

とりあえず、自分なりに下のようなセッティングにしてみた。

アイドルアップ1をＦ３Ｃ用、アイドルアップ２を３Ｄ用って感じで、

アイドルアップ1＝ピッチ -6〜9 度
スティック中立でピッチ3度
スロットル 83%〜75%〜100%
75%位置をピッチ0度の位置に合わせる。
エキスポ無しだとピッチ6度でスロットル83%になる計算だからスティック最下点(ピッチー6度)でもスロットル83%

アイドルアップ2＝ピッチ -9〜9度
スティック中立でピッチ0度
スロットル 100%〜75%〜100%
同じく75%位置(中立)をピッチ0度の位置に合わせる。   
ピッチ0度で抵抗が一番少ないはずだからスロットルを最小にするのは、回転数を一定にするための理屈にあってるはずだが、果たして75%が正解かどうかはわからない。GPだったらもっと絞るところだがEPは経験なく全くのヤマカン。 

アイドルアップ1のマイナスが少ないのも、好みだが、余り大きなマイナスは、ロールでよれる原因かなと思っての事。後は飛ばしながらの調整という事になる。
 
実際、まだ飛ばしてないのでまったくどうなるかわからない。