ラジコンすきすき

羽ばたき機 自作1

2012.05.03
鳥へのあこがれ

ヘリや固定翼機をあれこれやってきましたが、空を飛ぶ鳥を見ると、鳥の姿ってきれいだな、といつも憧れていました。

鳥のように はばたいて飛ぶ機体を作りたい！！
あと既製品のサイバードもいいのだけれど、修理部品がもう手に入りづらくて。

ということで、羽ばたき機の自作に挑戦しました。 これまた難しそう〜。


サイバードP1 の改造に次ぐ改造で、やっと自分なりに原理やポイントの押さえどころをつかんで、とうとう夢の鳥ラジコンの自作に成功しました！


羽ばたき機のポイントは次の通りです。 下記項目すべてが うまく調和すれば よく飛びます！！

1. 翼のサイズ （サイバードP1並み）
2. 翼の強度・剛性
3. ギア比とモータの選定
4. ギアボックスの強度・剛性
5. 重心位置
6. とにかく軽量化 （60〜70g狙い）

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2012.05.03
まずは翼の製作

翼はサイバードP1をまねて作り直しました。
ですが今回は軽量化が重要なため、必要最小限で軽量な部品を選びました。

・スパン700mm、翼弦長最大約170mmです。（サイバードと同じ）
・主桁1（根元）＝カーボンパイプ φ4×φ3 ＋ φ3×φ2 を被せて補強。
・主桁1（根元以外）＝カーボンロッド φ1.5
・補助桁1から3＝カーボンロッド φ1.0
・補助桁4＝カーボンロッド φ1.5
・翼面＝コンビニのレジ袋をチョキチョキ切って利用。 薄くて軽くて丈夫です！

何気に、補助桁4の剛性が重要です。
この桁で、翼面全体をしっかり上下させて、空気を後方に送って推力を発生させています。

補助桁1、2、3と主桁との結合は、テープで位置がずれないようにする程度で十分です。 サイバードではしっかりプラ部品で固定していましたが、あんなにごつく固定する必要はありません。 翼面全体を上下させる力は、補助桁4が受け持つためです。

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2012.05.03
モータとギアボックス

羽ばたき機なので、どんなモータとギア比にすればいいのか、そしてギアボックス構造は？ というのが一番悩みました。

いろいろ試して、次の組み合わせに行きつきました。

・ バッテリは Li-Po 1セル（3.7V） （軽量化のため、1セル前提です）
・ モータは、ちょっとパワー強めの Turnigy 1811-3800kV
・ ギア比は、9：140。 （構造シンプル化のため、ギアは大小２つのみです）
・ よって、翼の無負荷回転数は約900rpm
・ ギアボックスはバルサ組 ＋ 内径3.0mmのベアリングを2つ使用
・ リンケージはピアノ線、支点部にはクレビス（clevis）を利用

ギアボックスはシンプルなものを目指しました。

1セルで軽量にした分、モータのトルクは小さくて済み、結果ギアボックスへの負荷も軽減されたので、ギアボックスは1mmバルサをそれぞれ90°ずらして4枚張り合わせて作成し、十分事足りました。 ちなみに本体にはほとんど力がかからないので、2枚しか張り合わせていません。

メインギアのシャフトには、写真の通り ベアリングを２つ入れています。ベアリングを使用してしっかり位置を決めないと、大小のギア間のクリアランスが一定に保たれず、うまく回転しないと思います。

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2012.05.03
使用機材と仕様まとめ

メカと仕様は次の通りです。軽量化を目指しつつ試行錯誤して、いいところをやっと見つけました。

 1. モータ： ブラシレスモータ  Turnigy 1811-3800kV

 2. ピニオンギア： HobbyKing M0.5-9T （軸φ2.0）
 3. メインギア： E-sky E004用 M0.5-140T
 4. ギアボックスのベアリング： 3racing製 内径3.0mm （3RB-MR83-ZZ/10）
 5 バッテリ： Turnigy Nano-tech 3.7V-160mAh-25c-40c
 6. 受信機： Zxtechnology R4J-S NANO
 7. ESC： Hobbyking 5A 1S Brushless Controller
 8. サーボ： エレベータは、Walkeraヘリ流用 wk-02-1。
               ラダーは、HobbyKingの HK-5320 Ultra-Micro Digital Servo。
 9. チャンネル数： スロットル、エレベータ、ラダーの3ch
10. リンケージ： 手持ちのピアノ線をクニャクニャ曲げて使用。
                    リンクの支点部には、プラ製のクレビス（clevis）を利用。
11. サイズ： 全長約450mm。 翼幅約700ｍｍ。
12. 全備重量： 約68g （サイバードP1の1/3です）
13. 翼面荷重： 約6.5g/dm2 （ふんわーり飛びます！）
14. 推力： たぶん50gくらい。 （バタバタしてうまく測れませんので。。。）
15. 重心位置： 翼の前縁から1/3〜1/4翼弦長位置

スミソニアン

2010.06.02
航空機がお好きな方なら 一度は聞いたことがありますよね。
それがアメリカの スミソニアン博物館 です。

つい先日 用事があってワシントンDC近郊に行ったので、そのまま あこがれのスミソニアンに寄ってきました。 スミソニアンの航空宇宙関係の博物館の正式名称は 国立航空宇宙博物館 みたいです。

最近は航空宇宙博物館は 2か所に分かれていて、1つはホワイトハウスのすぐ近くで元々あったところ、もう1つは最近ダレス国際空港のすぐ近くに建って、今なお拡張中です。 今回行ったのは ダレス国際空港の近く のほうです。 こちらがスミソニアンです。 雨の中、車の中から撮ったので写真がイマイチ。




この時期は日本と同じく雨のシーズンらしく、毎日曇ったり雨がパラパラ降ったり、急に蒸し暑くなったりで、、、 まるで日本みたい！  

さて中に入りますと、まぁ 広いこと 広いこと！
中には大型から小型機まで、航空機が何機も悠々とディスプレーされていました。
大きいところでいくと、 コンコルド、B-767旅客機、SR-71、B-29、そして スペースシャトル！

全部本物です。。。
すげー。 アメリカの圧倒的なパワーを見せつけられました。

まずは コンコルド。 大きすぎて 写真にちょっとしか写りません・・・。



SR-71。 これも大きすぎて、、、2枚に分けます。
 

スペースシャトル エンタープライズ号。 もうすぐスペースシャトルとも さよならですね。TVで見るとシャトルは小さく見えますが、実物はものすごい大きさでした！  耐熱タイルも分厚くて、レンガみたいでした。


 

F4U コルセア。 第2次世界大戦のアメリカの戦闘機です。 かつての敵国機だけど、、、ん〜、かっこいい〜！  そのうち作りまーす。




米軍ヘリのロータヘッド周り。 基本、ラジヘリと一緒ですね。納得。

 

X-35B 垂直離着陸機。 うーん、作りたい。

 

MIG-21F。 ロシア機ですよね。 よくアメリカでの展示を許したなぁ・・・。

 

でました ライトフライヤー。 ふんわり飛びそう。

 

無尾翼機 のコーナー。 こんなハンググライダー もあるんですね。 安定わるそう・・・。 それにしても こんなに 無尾翼機って開発されているんですね。 こんなヘンテコな形、ステルスB-2 だけかと思ってた・・・  ＾＾；

 



 

ジャイロプレーン。 これ作ったらおもしろそう。

   

ラングレー エアロドロームA。 1903年製造。 天井を覆うような ものすごい大きさで、なんとも不気味な飛行機でした。 ジブリアニメとかに出てきそう。

 

  

実はこの日のスミソニアンでは、第2次世界大戦のときに、アメリカ軍パイロットとして活躍された方々をお呼びして、記念式典があったそうです。

私が館内を歩いていると、車いすに乗られた、一人の元アメリカ軍パイロットの方が話しかけて来られました。

”日本の方ですか。”

  

”はい。”  私はしっかりと正面を向き、答えました。

  

”私は昔、これに乗っていたのですよ。”  その方は目の前のムスタングを指さしながら、続けられました。

  

”日本のゼロ戦は、それはもう すごい運動性能で、当時世界一だったのですよ”

  

私はゆっくりと、深く うなずきながら、当時のお話を伺いました。 そして最後別れ際に、しっかりと握手を交わしました。



時代を一気に 飛び超えて、当時の亜米利加と交流できた気がした、不思議な時間でした。

  

（スミソニアン おわり。 他のカテゴリも見てね）

  

ウドバーハジーセンターですね。
私は5年前に行きました。ここの規模には本当に驚かされます。そもそもスペースシャトルが収まって、まだまだ余裕があるというのですから。
ここでやはり気になったのはエノラゲイ、そしてその近くに展示されていたのは紫電改です。この対比にはため息がでました。1997年私がアメリカから帰国する秋に、ＤＣのモールにある航空宇宙博物館内でエノラゲイ（前三分の一だけ）の展示がなされました。実はこれには多方面からの批判があった訳です。帰国3日前に家内とこの展示を見に行きました。しかしそこに解説されていた内容は、日本人にとってはとても屈辱的なものでした。確かこの展示は数週間でクローズになったと聞きました。

フライトシミュレータ

2008.09.23
FMSのすごさを語る
FMSとは、どこかの親切な人が無償で提供している、PC用のラジコンフライトシミュレータです。 詳細についてはインターネット上に情報が山ほどあるので、ここでは割愛します。 飛行機も、ヘリもあります。 私はこれを使って、ラジコンヘリを飛ばせるようになったようなものです。

実際、数年前、シミュレータで練習せずにいきなり電動4chヘリ （Trim社の初期のやつ。 名前忘れました＾＾；） を飛ばそうとしたのですが、すぐに落ちて、よく壊れて、飛ばしている時間よりも修理している時間の方がずいぶん長かったです。

当時、墜落の原因が操縦のせいなのか、調整のせいなのか、風のせいなのか、全くわからないまま、とうとう挫折しました。 こりゃダメだと。 それが悔しくて、悔しくて、、、。

その後、最近になって、FMSの存在を知りました。 最初は気晴らし程度に、まぁゲームでしょ、位の軽い気持ちで始めました。

しかしこれはただのゲームではない！ と、すぐにわかりました。 コントロール不能になるときの挙動も、頭が真っ白になるようなあの感覚も、実体験とまったく同じようにリアルに再現するのです。  こうしてFMSのクオリティの高さを知るとともに、、、思いました。

これは戦い甲斐がある！

そこから特訓開始です。

FMSのオリジナルパッケージに入っているヘリの中では、Hughesという機体が、動きが緩慢で、スティックを荒く扱っても安定しています。 なので最初はこれから始めました。

FMSの良いところは、機体の調整は100％完璧で、かつ無風状態を作れます。 よって、墜落するときは自分自身の操縦テクニックだけが原因なのです。 よって 操縦だけに的を絞って、何が悪かったのかを明確に理解でき、テクを磨くのにもってこいなのです！

一週間ほどみっちり練習すると、墜落する回数がどんどん減ってきて、わりと自由に飛ばせるようになりました。 実に短時間で、効率よく、実機を壊すストレスもなく、お金もかからずに練習の成果が現れてきて、、、いいことづくめです！ （寝不足にはなりましたけど・・・＾＾；）    

＜つづく・・・かも・・・＞

  

サイバードP1

2008.10.18
サイバード買いました！

サイバード、最近はブームが去ったのか、なかなか探しづらくなってきましたが、ネットで探しまくって、なんとか入手しました。


喜んで早速飛ばしに行ったのですが、オリジナルのコントローラがボタン式で、使いにくいこと、使いにくいこと。。。 ぜんぜんうまく飛ばせません。 あと、機体が重くて、揚力や軽快感もイマイチです。。。

しかも、何度か飛ばしている内に、翼の付け根が疲労してヒビが入り、羽ばたきが弱くなって飛ばなくなりました・・・


これは改造するしかない！

  
改造のポイントは次の通りです。 あと、サイバードP1はスロットルとラダーの2chなので、ついでにエレベータを追加して 3ch化しました。
   

＜改造のポイント＞

1.プロポシステムを使い慣れたものに交換
2.バッテリを小型のものに交換し、軽量化
3.翼の強度アップ
4.エレベータを追加して3ch化
   

2008.11.16
プロポシステムの交換

＜送信機について＞
いつも良く使うプロポは、E-skyのE004用か King2用のプロポです。でもKing2用のはミキシングが入っていて、サイバードのコントローラとしては不向きです。 よって、E004用の送信機を使用することにしました。


＜受信機について＞
手元に予備があった King2の受信機とアンプを使用しました。 周波数さえ合わせれば、E004用送信機でも問題なく操作できます。 でもKing2の受信機＆アンプは サイバードのものより大きめなので、ちょっと無理して、写真の位置に両面テープ＆セロテープで固定しました。





バッテリ小型・軽量化

オリジナルのバッテリ （7.4V-700mAh） はちょっと重めで、サイバードの飛行が緩慢になるので、小容量で軽量なものに交換しました。

ちょっと容量は少ないですが、とにかく軽量化して軽快に飛ばすことを主眼において、460mAhのものにしました。 




その結果、見事軽快に飛ぶようになりました！
下の動画は、小雨の中撮ったものです。 以前なら、ちょっとでも翼がぬれたら重くなって、とても飛ばすことができませんでした。 やっぱり飛ぶものは軽量化が一番効きますねー！

 
















2008.11.29
翼の強度アップ

バッテリを小型にして軽快に飛ばしていたのも つかの間、5〜6フライトしているうちに、だんだん推力が落ちて飛ばなくなってきました。 手にとってバタバタと羽ばたかせてみると、どうも 羽ばたきのストロークが小さくなっているようです。


何がおきたのか？ 原因を調査してみました。

  
＜ストローク量の確認＞
まずは、羽ばたきのストローク量を計測しました。計測箇所は翼端部とし、ゆっくり羽ばたいた時と、全速力の時で、定規で測りました。 結果は以下の通りでした。

・新品時： 全速力時 300mm ／スロー時 360mm
・現   状： 全速力時 150〜220mm（左右非対称） ／ スロー時 360mm

全速力で羽ばたいたときに、やっぱりストロークが極端に短くなっています。



＜原因の分析＞
ストロークが短くなる原因としては、ギアボックスか翼の異常と考えました。

最初にギアを疑ったのですが、特に問題ありません。 ちょっとガタが増えたようですが、極端にストロークに影響するようなものではありません。

ということで、原因は翼の骨（ロッド）部分のようです。 慎重に見てみると、翼の根元の取り付け部分がヘタっていました。 翼のロッドと継手の接合部分にヒビが入り、剛性が下がって、モータの動きに翼がついていけないことが原因でした。

ヒビが入った原因は墜落もありますが、そもそも羽ばたきの勢いに対して、この部分が細くて強度が絶対的に不足していると思います。 疲労破壊でしょう。


＜補強対策＞
写真のように、翼のロッドと継手の間を、竹ヒゴで接着 （瞬間＆エポキシ） して補強しました。

その結果、羽ばたきのストロークは元通りになり、元気よく飛ぶようになりました。 バッチリ復活です ！





ところで、実は翼の後端側のボールジョイントの台座も強度が弱くて、墜落の衝撃や、取付け、取り外しの時に割れてしまいます。

そこで下の写真のように、ボールジョイントの台座の周りに、小さく切った3枚のプラ板を、瞬間接着剤で貼り付けて補強しています。 これでかなりしっかりして、割れることがなくなりました。



 

  
エレベータ追加−3ch化

プロポシステムの換装やら軽量化やら、いろいろ改良して、ようやく安定・安心して飛ばせるようになった サイバードP1。  

ところで サイバードP1は2chで、スロットルとラダー操作だけです。 高度調節はスロットルで行います。 エレベータがないので、旋回時は高度が下がらないようにフルスロットルのまま、おそるおそる大回りしています。

エレベータがついていれば、もっときびきび、アクロバティックに飛ぶのになぁ・・・

ネットでいろいろ調べたら、少し前までは ”サイバードP2” っていう、エレベータがついた3chのものもあったようですね。 でも今はもうどこを探しても売り切れで、お店に問い合わせをしてももう入荷予定はないとのこと・・・。 コピー品ももうありません。。。

じゃあ P1を改造しよう！

ということで、サイバードP1にエレベータを追加して、3ch化計画開始です。
3ch化のポイントは次の通りです。

1. サーボ搭載位置 ： 追加質量になるので、重心近くがいいです。サーボは
   またKING2の予備品から転用し、モータの真下に搭載しました。
2. サーボとテール間のリンク機構 ： 動きに無理がなく、かつ周囲に干渉し
   ない形状にします。 テール側のホーンは KING2の壊れたヘッド周りのパーツ
   を転用し、不要なところを切り取って、ラダー用サーボホルダに接着しています。
3. テールウイングの上下方向可動化 ： P1のテールの上下方向は、調整は
   できるものの、基本的に固定式です。 よってまずはピン支持化で回転可能
   とし、かつ回転の障害となる部分を削り取ります。 ピン部はM4ボルト＋
   ダブルナットにして、回転可能としました。
   

完成した姿を写真で示します。 割とシンプルなリンク機構ができました。



動きはこちらです↓


   













さっそく試験飛行にいきました。

ご近所さんのワンコたちが固唾をのんで見守る中、狙いどおりの運動性能が得られました！ 空前の上昇力と、クイックな旋回性能！ これで上空でカラスやトンビと対等に闘うことができそうです！

   

    










（サイバードＰ１ おわり。 他のカテゴリも見てね）

 

ステルスB-2自作

2010.05.01
ステルスB2 も作ります！

ステルスって、一般に知られているのは F-117 ですよね。 映画にもなったし。

でも調べると、次々と 新しいステルス機が開発 されているんですねー。
  
せっかくの自作なので、やっぱり変わった形で、”えー、こんなの飛ぶのー？？”  というような機体を作りたいと思います。

ネットで調べると、ステルスB-2 というのが、なんともヘンテコな形 で、いいじゃないですか〜。 創作魂をくすぐります！



やるっきゃないな。。。

ということで、自作開始です。



ステルスB2 本体製作

まずは、ペーパークラフト探しです。

今回は日本の方がネットで公開されているペーパークラフトを利用させていただきました。 みなさん紙から3D形状を作り出すという素晴らしい技術をお持ちで、本当に感服します。

さてサイズはどうしようかな。
ステルスB2 はそもそも翼面積が小さいので、サイズは悩みました。

翼面積を稼ぐためにサイズを大きくすべきか、それともあくまで小型パークプレーンを目指すのか・・・

でも結局大きいのを作っても、飛ばす所が近所になくて不便なので、小型に決定です。 ということで、いつもの通り 全幅500mmクラスにします。

サイズが決まったところで、コピー機でえっちら おっちら。
製作時の様子はボーイング747と同様ですので、省略します。

   

材料となる EPPシート は以下の通りとしました。

●胴体下面： 発泡倍率 15倍、厚み3mm

●胴体上面： 発泡倍率 30倍、厚み3mm

●胴体の形状を保つ板： 発泡倍率 30倍、厚み5mm

●翼下面    ： 発泡倍率 15倍、厚み3mm

●翼に膨らみを持たせる桁＝発泡倍率 15倍、厚み5mm

●翼上面    ： 発泡倍率 30倍、 厚み2mm

 

2010.05.02
ステルスB2 動力と内部メカ
  
ボディができたので、次はメカを搭載します。

出来あがったボディは思ったより小さいです。




これでは、推力が100g以上出せるようなダクテッドファンの搭載は無理だと判断して、急遽プロペラ仕様のプッシャータイプにすることにしました。

”えー、プッシャ〜？ ダサ〜”  と最初なら思っていたでしょう。 しかしEDF機をいくつか取り扱ってきたところ、それほどEDFにこだわる 気力も必要性もなくなってきました。。。   

EDFの弱点は、①重い ②重い割には推力が出ない  ③うるさい ④パーツが高い。

これらがEDFの普及がイマイチ伸び悩んでいる原因でしょう。
それに引き換えプロペラ機は、これらのマイナス点がなくて、扱いやすさ満点です！

プロペラへの愛を語ったところで、本機のスペック をまとめると次の通りです。

 1. モータ： ブラシレスモータ  Turnigy 1811-3800kV
 2. プロペラ： GWS　5030　（直径5インチ）
 3. バッテリ： Rhino 7.4V Li-Po  360mAh
 4. 受信機： E-sky KING2 のものを流用
 5. アンプ： RC Timer製 10Aブラシレス用アンプ
 6. サーボ： ノーブランド 質量3.5g の超小型サーボ × 2個
 7. Vテールミキサ： Turnigy V-Tail Mixer. Ultra-small
 8. チャンネル数： スロットル、右動翼、左動翼の3ch  （左右の動翼はVテール
     ミキサーで各々コントロールし、エルロンとエレベータ両方の役割をします）
 9. リンケージ： 手持ちのピアノ線φ0.8mm をクニャクニャ曲げて使用
10. サイズ： 全長220mm   翼幅500ｍｍ （翼部分は前後方向に15％ほど
     拡張しました）
11. 全備重量： 106g
12. 翼面荷重： 23g/dm2 （胴体部分も揚力を得るとして）
13. 推力： 180g
   





 
 
ステルスB2 フライト調整
  
この全翼の機体は、調整が非常に難しかったです。

今回も数十回の墜落を繰り返し、やっとのことで 気持ちよく飛ぶセッティング を見つけ出しました。

重要ポイント は以下の通りです。

1. 左右のバランスは 完璧にしっかりとる。 左右のバランスは サイバードなみ
    にデリケートです。 クリップ （0.4g位） を１個付けるかどうかの繊細さです。

2. 前後方向の重心位置： 先端から51％位置。 これで速度の高低によらず
    ピッチングが安定します。

3. 上下方向の重心位置： 下端から40％位置 （出来たなりでOKです）

4. スラスト方向（左右）： 0°  （まっすぐ）

5. スラスト方向（上下）： 下向きに 5°。 丁度重心位置にスラストが向く角度
   です。 これでスロットルオン・オフによらずピッチングが安定します。

6. 翼の上反角： 5°。 これでロール方向の安定性が増します。

7. 垂直尾翼： なくても飛びますが、付ければ直進性と旋回時の安定性が大幅
   アップ。 本機は胴体下部に1つ取り付けて、手投げ発進時につまむ部分と
   して兼用 しています。  ちなみに これを重心よりも前につけると逆に不安定
   になりました。 飛行機って繊細ですね。



     


ステルスB2 発進！
  
ステルスB2、調整をしっかりやれば、結構安定して飛びました。 言い換えれば、調整が完璧でないと 全く飛びませんでした。

さらに スピードがめちゃくちゃ出ます。 ほとんど抵抗がない形だからですかね。 今までの飛行機の中でも トップクラスの速さです。 この小サイズでも、いつもの公園が狭く感じます。

そして 操縦がとっても繊細です！ ヘリ並み繊細さが要求されます。でも慣れてしまえば 、じゃじゃ馬馴らしみたいで それもまたよし。

それにしても、こんな へんてこな形をしたラジコン飛行機でも、自律安定して飛ぶもんなんですねー。 手作りラジコンなので電子制御もないのに・・・。 難しい機体を飛ばしたという達成感とともに、実機の開発者の苦労と情熱を垣間見た気がする1台でした。

   


   

（ステルス B-2（自作4号） おわり。 他のカテゴリも見てね）

 

[kou]

すごい！軽快に飛んでますねバッテリー360ｍAhだと飛行時間短くならないですか？

[rajisuki]

ありがとうございます！ バッテリは小さいですが、5分くらいは飛びます。そのくらい空を見上げていると首が痛くなるので、ちょうど良いくらいです（笑）