背面練習機 更なる改良（改悪？）

前回の改良でカーボンパイプで補強した接続軸がまた壊れました。と同時にテールブームに瞬間で接着固定しているカーボンロッドも取れました。

原因は、ハードランディングです。

割れたカーボンパイプ

 

今度は5mmφのプラ棒で取付け、その外側に塩ビパイプをかぶせました。

 

下に写っているのが割れた3mmφのプラ棒で作った接続軸

 





この接続軸を固定している1.4mmビスもL=5mmからL=8mmに長くし、センターハブに直接ビスが届く長さに変更しました。

テール部は、これもプラ版加工でアタッチメントを作成し、固定するように変更しました。

背面スキッドについても、瞬間で接着だけだとすぐとれるので、電線で補強しました。

使った電線（銅線）これを一本ずつ使い結わきます。

電線で結わいたスキッド

完成写真です。

 

 

しかし、これだけ補強してくると、何かあった時この部分は壊れず、ヘリそのものが壊れそうな気がしてきました。フェールセーフのためにも壊れやすいところを作っておいたほうが良いかも？

せっかくのデュアラブルヘリがアンデュアラブルヘリに変身です。

という事で、前回没にした、カーボンロッド温室骨型背面練習機も作ってみることにします。

室内背面練習機の改良

今日は2S化した02Sの初フライトの予定でしたが、出かけようとしたら大雨が降ってきて延期です。明日も雨の予定、来週は晴れるといいですが。

で、室内で、前回最悪だった背面練習機ですが、一応完成したものの、実際飛ばしてみると、舵が効きにくくおよそ実機の練習とは程遠いものになってしまいました。

で、改良を試みます。

完成写真です。

此処へ行き着くまでの経過は、まず前回の改良案でこんなものを考えました。

何を改良するかというと、まず重量　次に重心です。

重量は、天井から吊るした重りでキャンセルしているとはいえ、舵が効きにくくなってる最大の原因だと思われます。

また、重心がフレーム（余計なもの）が頭についているのでかなり上のほうに上がっていて、かつローターは下から持ち上げる形なので非常に安定性が悪くなってます。

改良案は、フレームをもっと軽いカーボンロッドで構成するというものです。
剛性を確保するために、ビニールハウスの骨のようにカーボンロッドを円弧状に曲げて対角に配置しフレームを構成したらどうかというものです。

上下の図は、REVIT ARCHITECTUREという建築用の3D CADソフトで検討しているので、寸法表示が異常にデカくなってます。

円の半径を割り出し円弧の長さを出すのは、高精度計算サイトを利用しました。

長さ453.532mmと出ました。これなら1mのカーボンロッド１本で済むので家の在庫で何とかなりそうです。

ところが、前回の練習機の下部の補強に使っていた20cm角のカーボンロッドを再利用するつもりでしたが、上記円弧カーボンロッドフレームでローターが円弧に当たらない長さを割り出すと下部フレームは25cm角必要なことがわかりました。カーボンロッドをまた発注する必要がありますので、今日はこれまでということになりました。

しかし、前に踏みつぶしメインシャフトが折れたままのローターグリップとセンターハブを眺めていると、センターハブを何とか加工して出来そうな事を思いつきました。

まず、穴あけです。

ピンバイスで真ん中に穴を開けます。直径は1.2mm、1.4mmのビスがもめる大きさです。
写真は上からバイスを刺していますが、反対側からやると簡単にセンターに開けられました。

これに、

プラ棒3mmφで作ったカラーを挟んで、2×5×2のベアリングをダブルで
配置します。

ベアリングの外側にまた内径5mmのカラーを付けますが、
これには背面時のスキッドを取り付けます。

これも、カーボンロッドとシリコンチューブで形を作り、瞬間で接着したものです。

1回目の試作は、上記カラーが短く、弄っているうちに、ベアリングがガタガタになってしまいました。



で、カラーを長くしベアリング部の2mmボルトも長くして再製作です。

3mmのプラ棒に2mmボルトがねじ込めるタップを切るため、かなり肉厚が薄くなってしまします。

で、

電線の中の導線でぐるぐる巻にして、またもや瞬間でこのコイルを固めました。

あとはテールと接続し、背面スキッドがくるくる回らないようにして完成です。

一度、背面で飛ばしてみたところ、1F目で飛び上がる前に倒れて背面スキッド破損。自分の腕では1.5m立方のの空間では背面ホバリングは無理だと思い知らされました。

折れたのは、伸ばしたカラー部で2mmボルトの先端で折れていました。なので、この部分の改良として、カーボンパイプをかぶせる改良と、スキッドを大きく（所謂　アメンボ）を取り付けました。

重量は、300mahのナノテクを一緒にして、

53gですから、重量は大丈夫そうです。
一番苦労したのは、背面時スキッドになるベアリングの芯出しですが、

万力にピンバイスを固定し、プラ棒をリュータにセットして、回転させながら開けるとかなりきれいに芯を出す事がわかりました。

今日は、ここまでで時間切れ。とりあえず正面ホバは同じ様にできました。明日、もっと広い部屋でやってみます。

くるくる回るテストベンチ 改良

2S化したV120D02Sに初めて使った回転式テストベンチですが、思い当るところがあり改造しました。

ターンテーブルの重量を測ってみると、なんと117gもありました。

テストするヘリの重量が130gなのに、ターンテーブルが117gもあります。

この重いターンテーブルの慣性力もヘリのテールで制御する必要があるのでテールのテストには不向きなことは明白です。

で、改良することにしました。新しいターンテーブルは、プラ板を加工して製作します。

手元にあるプラ板は1.2mmが一番厚手です。

板一枚ではヘリを載せた時に撓むので補強することにしました。

これで重量は19gです。これならそんなに慣性力もなさそうです。

土台に取り付けた状態

ヘリを載せてみました。

前回のテストで、テールを止める時にお釣りが来た事や、ジャイロ感度が上がらない原因が機体側ではなくこれでありますように！

V120D02S 2S化 連載 １１回 やっと完成 設定・調整

モーターが到着したことで、やっと機体が完成しました。

完成機体の記念写真です。

手前は、オリジナルのV120D02Sです。（置き方間違えた）

2Sモーターは、8000KVとKV値が小さいので、ひょっとしたらコギングも小さく始動性もよいのではないかと期待してましたが、手で回した感触では1S　16500KVと同じくらいコギングは強いです。

さて、完成機体の調整です。

まずは一番気がかりな機体重量はどうなっているかですが、

補強や機能付加でかなり機体重量が増加しているはずです。果たして飛べるか？との懸念もあるほど機体を持った感じは、オリジナルに比べて、重く感じられます。

で、測定。バッテリーは2S　300mahを着けて計ってみました。

129g…かなり重たい。オリジナルは1S　600mahを載せて99gだから　3割アップです。

原因は受信機とエクストラアンテナの重量が大きいです。

次は、ZYX-S　3軸ジャイロの設定。

パソコンと接続し、こんな画面で設定を行います。

最初は、右上のsetupボタンを押して、CCPM形式、サーボのトラベルアジャスト、サブトリム、リバース設定　3軸ジャイロの方向などを説明通りに行います。

これがあれば、プロポは5CHの普及品があれば十分です。高級プロポ側の機能を使う必要が全くありません。

ジャイロの味付けは画面上部に並ぶボタンでワンクリックで行えます。

とりあえずは3D　SOFTに設定。

次に、今回用にESCを追加発注してました。右は一緒に発注した、次の改造予定のMINI　CP用のXP-7Aです。

これにも組み込んだBLHELIのガバナーの設定。前回テスト済なのでそのままの設定をとりあえず使ってみます。

ここまでやれば、次はテストベンチでの計測です。

今回は、くるくる回るテストベンチを使用してみました。

電源を繋ぐとしばらくセルフテストを行い、バインド完了となります。

どうせ、脱調でモーター回らないだろうなと思いながらスロットルスティックをゆっくり上げていくと、なんとスムーズに回り始めました。これは意外でした。

試しに、ESCの設定で、モーター進角を、medium　lowからmideumに進めてみても大丈夫そうなので変更しました。

ところが、テールの抑えが全く効きません。最初は、くるくる回ってテストベンチに電源線が絡みつきました。

テールサーボの向きやジャイロの方向を確認し、サーボの向きが逆なのを直して、再挑戦。

ノーマルモードは、ジャイロがヘッドロック（AVCS）じゃないので、ゆっくり左に回転します。

リンケージで直そうとしましたが、リンク1回転で、右左が変わって中立点が見つけられないまま、ヘッドロックモードにしました。

調整後かなりハードに左右に振ったり、ピッチのアップダウンを繰り返しましたが、摩擦で止まっているテールシャフトが移動することはなかったので、テールクラッチの仕様はこれで良しとします。

ただ、ジャイロ感度はZYX-Sの推奨値の68%ではハンチングが出るため、60%に下げざるを得ませんでした。

これは、かなりの懸念事項です。感度を下げたため、急激なラダー操作の後少しお釣りが来て、ピッタと止まってくれません。ジャイロの固定方法なのか、テールシャフトの材質に問題があるのか？そもそも120クラスにこのジャイロを使うのが間違っているのか？

この辺は実際飛ばしてみての調整になりそうです。

さて、機体重量増加に見合うパワーアップはあるのか？推力測定です。

今回はついでに電流も計ってみました。

ガバナーのスロットル設定は、

ノーマルモード　60%フラット
ST1モード　　　　64%フラット
ST2モード　　　　68%フラットです。

結果

ノーマルモード（ピッチ-3°~9°）では3500回転を維持　電流はホバリング時2.2A

ST1（ピッチ-6°~12°）でも3750回転を維持　電流はゼロピッチで2.2A～最大（ピッチ12°時）5.4A

ST2（ピッチ-12°~12°）では、3800回転～4100回転～3800回転　電流は最大6.3A（ピッチ12°時）でした。

さすがに回転数維持はできませんが、回転の落ち込み度合いは少ないようです。

しかし、6.3Aも流れていると300mahのバッテリーでは

0.3÷6.3×60（分）=2.8　　飛行時間2.8分です。

ピッチ12°でずっと飛んでるわけではないのでもっと長いとは思いますが。

ちなみにホバリングでは

0.3÷2.2×60=8.1(分）ですから、1S　16500KV　600mahと変わらないことになります。

これってかなり優秀？？

で、



推力は、ST2　ピッチ12°で　なんと314gでした。


1S　16500KVモーターの時は、200g前後でしたから、1.5倍以上の値です。

パワーウェイトレシオは

1S　2.02に対して　2S　2.43　ですから2割のパワーアップです。

これはかなり期待が持てます。


これから外出のため実際の飛行は次の週末に持越しです。

以下次号

V120D02S 2S化 連載 第10回 課題整理

なかなか到着しないモーターのため、ずるずる先送りとなっている課題を整理してみると

１．テールクラッチの改良
２．リンケージの改善
３．ロングテールの捻れ剛性強化
４．メカ用電源の安定化
５．始動性の改善
などがあります。

まず

１．テールクラッチ改良

摩擦を利用したテールクラッチですが、suantanki様から、遠心力で摩擦が減少しテール軸が移動するのではないかとのご指摘があったので、少し改良してみました。

改良点は、シリコンチューブが遠心力で膨らまないようにカバーするというものです。
カバーに使った材料は、内径3mm×外径4mmのカーボンパイプです。
そのために、クマー隊様のご指摘のように、カラーを使わず、シリコンチューブの長さをコーンギアから反対側までの長さ＋αとし、その外側にカーボンパイプをかぶせました。
＋αでコーンギアとの摩擦を確保します。
この中に軸を通すのが大変でしたが、かなりの力で軸方向に押しても移動しませんし、回転していてもチューブは膨らまないので同じ摩擦力が得られるはずです。
日曜日、飛行場でテールクラッチつけてる人がいたので、テールを手で回した感じを確かめると、かなりゆるゆるですがちゃんと機能してることがわかりました。３Ｄのぐりぐりもちゃんとできてました。
これに比べると、現在の摩擦はかなりなもので大丈夫そうです。
というか、これって製品化されてるのと同じものになっちゃいました。


２．サーボリンケージ

デジタルサーボ搭載のV120D02Sは、サーボの固定方法からそのままではつかずマウントを改造してる関係で、サーボの縦位置が5㎜上がってます。と同時にサーボの横方向の位置も標準から変わってしまってました。

高さが上がるのはリンケージの長さを短くすれば良いのですが、平面上の位置がずれてるのはどうしようもありません。
この辺が、私の抜けてるところというか、肝心のところの押さえをせず取付優先で進めた結果です。
が少し改善する必要があります。
このままだと、リンケージが斜めなので、肝心のCCPM制御で癖が出そうです。
それに、よく見るとサーボホーンもかなりちゃっちくて直ぐ割れそうです。

で、サーボホーンの補強と、リンケージの修正のために下記の改善を行いました。

サーボホーンの補強と、位置調整を兼ねて、プラ版で加工。

サーボの上下を入れ替える。

上の改善前の写真と比べるとかなり改善されました。
これ以上はリンケージでは無理なので、癖が出そうだったらプログラムミキシングでの修正となりそうです。

その時の強い味方は、スワッシュレベラーです。
海外通販で2.5mmシャフト用が新たにGCP、MINI CP V120D02S用に発売されていたので買ってみました。

ピッチの全域でスワッシュの水平を見ようと思ったらこれを使うのが便利です。


３．ロングテールの捻れ剛性強化

V120DQ05のテールが1cm長い事から採用してますが、駆動シャフトが1.5mmのカーボンロッドのため大変良く捻じれます。
まずやったのが、カーボンロッドの交換です。国産の1.5mmカーボンロッドに変えただけでもかなり剛性上がりました。
それでもステンレスに比べると、かなり捻じれます。
で、次にトライしたのは、1.8mmのカーボンパイプを利用して、ギアとベアリング部のみ1.5mmを接着してDカットするというものです。接続部でセンターが出るか不安でしたが、カーボンパイプの穴自体のセンターが出ていなくて没です。

最後は、秋葉原のヨドバシで見つけた、真鍮棒1.5mmを使うというものです。真鍮は強度がなくすぐ曲がってしまいますが、ねじれはありません。

写真　上から

V120DQ5用カーボンロッド

1.8mm継ぎ足し案(没のため長さ調整前）

国産1.5mmカーボンロッド使用案

真鍮棒利用案

V120D02S用ステンレスシャフト

結局、真鍮を使ってみることにしました。

４．メカ用電源の安定化

モーター供給電圧　7.4V
受信機電圧　　　　5.0V
サーボ電圧　　　　5.0V
搭載予定のESC（XP-12A）は
モーター供給電圧　7.4V
受信機電圧　　　　5.0V
サーボ電圧　　　　5.0V

で、無問題ですが、
電流許容値は1.5Aしかありません。これで、受信機、ジャイロ、デジタルサーボ4個を動かす必要があります。
T-REX600Eは、6S 4000mah×2個積んでるにもかかわらず、メカ用に別に2S　2200mahのlipoを積んでます。
それでも、このメカ用のlipoは3フライト位しか持ちません。この頃のメカはかなりの大飯食いなようです。
マイクロヘリでは重量の関係でメカ用にバッテリーを別に積む事はしたくないですが、電流不足でノーコンにもしたくありません。

で、lipoから直接5V取り出すことを考えました。
アイテムは、murataのレギュレータ、6A用と3A用があります。入力は12Vまで出力は可変で抵抗値で調整できます。
価格はそれぞれ900円と450円

しかし、完成後にテスト後導入を考えるという事でとりあえずは保留とします。

そうこうしているうちに、ついにモーターが到着しました。

完成に向けて作業開始です。

以下次号

オートローテーションランディング t-rex700 vs t-rex 250（シミュレーター）

コメントに質問があったので、オートローテションランディングをシミュレーターでやってみました。

オートロの目的は、本来は、ヘリが上空飛行中に異常があった場合などに動力がなくても緊急着陸できるように考えられたものですが、ラジコンの世界ではF3Cなどのコンテストの上空飛行の最後の種目として取り入れられています。

もちろんラジコンでもコンテスト以外に飛行中に異常があった場合などは非常に有効な機体回収手段ですので、上空飛行に進むときには練習しておいて損はない技術です。

原理は、ヘリが下降するに伴って、ピッチをマイナスにしておくことで下からの風をローターが受けて、まるで風車のように、ローターを回転させ続けることができることを利用し、上空でエンジン(モーター)を停止させ(あるいはホールドに入れ）、ピッチのマイナス具合でゆっくり降下させるとともに姿勢を安定させ、エレベーターやエルロンの舵も効かすことができるようにします。

地面寸前にピッチをプラス側に変化させることで機体に浮力を与え降下速度を限りなくゼロにすることと、エレベーターで前進速度を無くすことで着陸を可能にします。

オートローテーションランディングの動画をアップします。最上点でホールドに入れています。その後は、上に書いた原理で、機体をピッチ操作で徐々におろし最後にピッチアップで着陸です。

しかし、下の動画でもわかるように、小さな機体だと、ピッチアップとともにローター回転がすぐに無くなってオートロはかなり難しいです。

ましてや、100クラスや120クラスのマイクロヘリでは、オートロはまず不可能だと思います。

T-REX 700

T-REX 250