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IRCヘリSwiftの運動と安定性 その2 yawing

屋内ヘリSwiftが面白くて遊んでいます。3軸の揺れとそれをどのようにコントロールしているのか、メモを残しながら考えてゆきます。

Cimg3719

機体の姿勢とその制御は、3軸に分けて考えると理解しやすいです。はじめは垂直軸に対する揺れ、ヨーイング(yawing)です。

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 ヘリコプターには、飛行機にはない力がかかります。ヘリコプターは翼を頭上で回転させて揚力(空中に浮く力)を作り出しています。飛行機は常に前進していなければ、揚力を得られない宿命を背負っていますが、ヘリコプターは翼を回転させることで翼に相対的な空気の流れを作り出し揚力を生み出しています。ヘリコプターは翼(メインローターブレード)を回転させることで、機体にはその反作用としてメインローターブレードとは反対側に回転させる力(反トルク)がかかります。通常のシングルローターのヘリコプターでは、機体の後部で小さく回っているテールローターがこの反トルクを打ち消す役割をしています。

Antitr図は「トコトンやさしい航空工学の本」より

Heri2

 

 Swiftにもテールローターがありますが、Swiftのテールローターは、上下方向の空気流を作るようになっていてヨーイングにはまったく関係していません。 

Tail

 Swiftでは、メインローターが上下2組同じ軸で回転方向が異なるようになっていいて(同軸反転)、このことで互いの反トルクを打ち消すしくみになっています。

Ra1

 Swiftのメインローターは小さなモーターで動かしていますが、2つのモーターの回転数のバランスをとることで、垂直軸に対する揺れ(ヨーイング)を防いで安定性を保つようになっています。また、その安定性を崩すことで、機首の方向を変える旋回ができるようになっています。

Swiftu3

  飛ばす前に、コントローラー前方右側のダイヤルで上下のメインローターの回転数のバランスをとります。

Cnt3

Cont1

  首尾よく浮上したならば、コントローラーの右側のジョイステックを左右に倒すことで反トルクのバランスを崩して旋回ができます。動画にしてみました。

うまくバランスをとると、空中に静止するホバリングがきれいにきます。そして旋回も非常に機敏に気持ちよくできます。以上Swiftのヨーイングの制御を見てきました。

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