ラジコンのページ
今までに作ったラジコン模型の一部紹介。
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流体解析シミュレーター ソフト
Java Foil
フリーの流体解析ソフトで、割と有名です。
Windows10 で動きました。
ラジコン飛行機やクルマの空力装置などの、低速域の比較的小型の空力装置向けのシミュレーターです。
空気の圧縮性の影響が出てくるような高速域や、旅客機などの大型の機械には向いていません。
境界層の剥離はシミュレートできないので、失速領域のシミュレーションはできません。
二次元翼(無限の長さの翼)のシミュレーターなので、実際の翼のように有限の長さの翼では、誤差が大きくなります。
ユーザーズガイドを機械翻訳を使って和訳してみました。
・・・誤訳があるかもしれませんが・・・
★JavaFoil_ユーザーズ・ガイド
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JavaFoil はJavaを使って動くアプリケーションです。
製作した方の下記のホームページからダウンロードできます。
http://www.mh-aerotools.de/airfoils/javafoil.htm
Windows10 の場合は下記のファイルをダウンロードして、実行するとコンピュータにインストールされます。
http://www.mh-aerotools.de/airfoils/java/javafoilinstaller.msi
Javaの実行環境が必要ですが、標準的だったオラクルのJavaは有償になってしまったので、無償で使えるアマゾンの Amazon Corretto 11 をインストールしてJava の実行環境を作りました。
下記のホームページからダウンロードできます。
https://aws.amazon.com/jp/corretto/
JavaFoil では、単体の翼だけではなく、複数の翼(複葉やフラップなど)もシミュレートできます。
又、グランドエフェクト(地面効果)の影響もシミュレートできます。
空気中だけではなく、水中翼のシミュレートもできます。
詳細は、ユーザーズガイドを参照してください。
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ラジコン用 フライトシミュレータ ソフト
リアルフライト7.5
インターリンクコントローラ・エディション
2016年
メジャーなラジコン用フライトシミュレータソフトです。
プロポ型コントローラが付属してます。
・・・その分お高いかも・・・
このソフトはハードパワーを要求しますが、その分リアリティの高い描画をします。
草っ原の写真の背景だと、ほんとに河原で飛ばしているような臨場感があります。
4K画像だと、遠くに行ってしまっても、機体の姿勢が判別できる解像度となります。
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コントローラのモードは、マイナーなモード3としました。
このモードは、左手が操縦桿、右手がスロットルとラダーとなります。
日本ではメジャーな、モード1のラダーとエルロンを入れ替えたタイプです。
元々は、アメリカで標準のモード2の左利きバージョンでもあります。
ラジコンを始めた頃はモード1しか無かったのでこれでスタートしましたが、ヘリコプタをいじりだしたのを期に、モード3に転向しました。
モード3は、モード1と同じハードなので、設定を変えるだけで変更できます。
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WLtoys 製 V977 2014年
超小型のラジコンヘリコプタです。
範疇としては、トイ・ヘリコプタとなりますが、結構本格的な構造になってます。
メインローターは、スタビライザーレスの可変ピッチ機構が付いており、大型のラジコンヘリコプタと同等の構造です。
テールローターは、端折ってモーターに固定ピッチのブレードですが、機体が小さいので、なんとかなってるようです。
この機体は、3Dアクロバットが可能な作りなので、動きが急ですが、それでも機体サイズからは考えられないような安定性があります。
最近のラジコンヘリの技術の進歩はすざまじい物があります。
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この模型に付属のプロポは、レバー一つで モード2←→モード3 を切り替えられる便利な機能が付いています。
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トリマラン
ＣＲ９１４をベースに大改造してトリマランとしたものです。
キールのウエイトは６１０用の小型のに変更してあります。
セールは、もともとはオリジナルのセールでしたが、破損したのを機に大三角帆に作り直しました。
走行テストで、マストの強度不足の傾向があったのでステーワイヤーを増設して補強しました。
マストそのものは、９１４のマストの改造です。
走行性能は、直線ならモノハルの９１４より相当早いですが、旋回に時間がかかるので、周回コースには向きません。
キールに小型のオモリがあるので、横倒しになっても自力で復元します。
セールクロスはパラシュートクロスを使用してます。
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トリマラン２
トリマランの走行写真です。
相模川の猿ヶ島で撮影しました。
この時は微風だったので、すべるように走行してますが、風が上がってくるとフロートが水没しそうになり、セールを開く必要があります。
で、強風用のセールも作りました。
このような三角帆の場合、ランニング帆走時はバウを持ち上げる方向に風が流れるので、バウ沈は起こりにくくなってます。
ただし、セールのアスペクト比が小さくなってしまうので、効率的には不利です。
・・・上記のセールは効率の悪さを面積の増大で補う方向で考えています。
この方向での究極的なスタイルは、ウイングセールと水中翼化と思われます。
・・・いずれは作ってみたい？？？
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■うんちく
・ヨットの高速化について。
ヨットのセール、及びキールは、それぞれ翼と同じように揚力を発生し、風による横流れに対抗して推力を発生します。
船体の造波抵抗を小さくできれば、風よりも早く帆走する可能性を持っています。
造波抵抗は、船体の押しのけた水の量に比例するため、これを小さくするには、船体を細くする、水に接する面積を減らす・・・の二つの方法が有ります。
水中翼船は、二つ方法を兼ね備えた解決策です。
もう一つの解決策として、ウインドサーフィンのようにプレーニング(滑走)してしまう手もありますが、排水量に対して十分な推進力が無いとハンプを超えられません。
・・・ちなみにハンプとは、船首の引き波と船尾の引き波が同期して、船体が水の坂道を上り続けるような状態を言います。
登り切ってしまうとプレーニング状態に入り、船体が押しのける水の量は激減します。
・・・ランニング（追い風）の時は、いわゆる失速状態となって、造渦抵抗が推進力の主体となりますので、大きな推力は期待できませんね。
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シャトルプラス
フロートを外して、スキッドに横棒を付けてみました。
この機体は、最近では珍しくなったリコイルスターター付きのエンジンを搭載しています。
セルモーターを持っていかなくていいので、移動は楽です。
ヘリコプタは飛行機と比べると視認性が悪く、機体の向きを見失いやすいです。
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シャトルプラス２
上の写真より以前のホバリング中の写真です。
ヘタだったのでフロートを付けてます。
フロートが付いていると、荒い着陸の時クッションになりますし、大きなフロートが視認性向上に役立ちます。
もちろん、水上でも役に立つ・・・はず？
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■うんちく
・ヘリコプタの自立安定について。
ヘリコプタの自立安定は、飛行機とはかなり違います。
メインローターは回転することによるジャイロ効果で回転軸の外乱に強い抵抗を示しますが、絶対的な安定位置と言うものは無いため、いったんずれた回転軸はずれたままです。・・・慣性モーメントは大きいけれども自立安定は無いと考えてよさそうです。
胴体の安定は、メインローターにぶら下がった振り子錘と似たようなものです。
外乱に対しては重力によってローターの真下にぶらさがっているだけです。・・・弱い自立安定があると考えられます。
固定翼の飛行機のように、強い風圧を利用した自立安定性が取れない飛行機械で、パイロットもしくはコンピューターによる安定装置がなければ、自力では長時間浮かんではいられません。
これに対して、固定翼の飛行機はトリムが正しくとれていれば、自力で長い時間浮かんでいられます。
■うんちく
・固定翼機（いわゆる飛行機）の縦安定（ピッチ軸・・・前後の傾き）について。
固定翼機の縦安定は、他の軸の安定と比べてわかりにくいです。
・・・ヨー軸(頭を左右に振る)は、垂直尾翼の、いわゆる風見安定です。
・・・ロール軸(左右に傾く)は、横滑りからスタートして、最終的には、ヨー軸の風見安定に収束します。
ピッチ軸の縦安定は、ちょっと理屈が違います。
たいていの飛行機は、大きな主翼と小さな水平尾翼を持っています。
小さな水平尾翼は、垂直尾翼のような風見安定的な安定性を持っているわけではありません。
主翼と尾翼はそれぞれ揚力を発生して機体の重量を支えています。
この時、単位面積当たりにかかる加重が小さければ、面積当たりの揚力が同じ場合はより大きく動きます。
通常は、主翼の方が単位面積当たりの加重を大きく取っているので姿勢が崩れた場合に水平尾翼の揚力が大きくなって、もとの姿勢に復元します。
このため、前後の翼の面積が等しい「櫛形機」とか、後ろの翼の方が大きい「カナード機」とか形状で区別してますがこれらの間には明確な境界は有りません。尾翼の小さな普通の飛行機から、主翼が小さくなって前翼と化したカナード機まで連続的につながっています。
無尾翼機の場合は、櫛形機の翼の前後の距離が短くなって、一枚の翼となってしまったと考えると理解しやすいです。
・・・・この辺は、下記にリンクしている「クイッキー」を設計したバート・ルータン氏は凄腕ですね。
ルータン氏は他にもエポック・メイクな機体をたくさん設計しています。
■うんちく
・縦安定と翼型
縦安定は、機体全体の合成空力中心(抵抗／揚力の中心)より重心位置が前に有るほど安定します。
ただし、空力中心より前に重心があると、機体は段々前のめりとなって降下してしまうため、前方にある翼の揚力を大きめとしてバランスを取ります。
・・・実際の手法としては、前方にある翼のキャンバーを大きくして揚力係数を増やすとか、取り付け角をプラスとして揚力を増やすとかで対処します。
カナード機の場合は前方にある翼が小さいため、取り付け角をプラスとするだけでは失速角に近づいてしまって危険なため
後方の翼に対して、キャンバーを大きくしたり、高揚力装置を付加したりして、失速角へのマージンを増やしています。
・・・ちなみに「キャンバー」とは翼断面の中心線のふくらみです。・・・裏側のへこんだ翼型は大きいキャンバーがあります。
■うんちく
・翼型と空力中心
翼は一般的には、気流に対する角度が変わると空力中心が移動してしまいます。
気流に対して、翼の角度が90°の場合は完全に失速しているため翼はただの抵抗板なので、空力中心は翼弦の50%です。
・・・気流に対する角度が10°を超えるとそろそろ失速の危険が出てきます・・・
気流に対して、0°の場合は翼弦の25%近辺になります。
気流に対する角度が増えてくると、空力中心はじょじょに前方に移動してきます。この移動量は翼型によって違い、キャンバーの大きな翼型ほど大きく移動します。
翼弦の前の方に大きなキャンバーのある翼型は空力中心の移動量は比較的少なく、層流翼のようにキャンバーの大きな所が翼弦の真ん中あたりまで後退した翼型は移動量が多くなります。
キャンバーの無い対称翼は、空力中心の移動量は少なくなります。
キャンバーがS字型の翼型は、空力中心の移動が少ないため、縦安定の許容範囲の狭い無尾翼機に向きます。
■以下は昔作ったラジコンの中から面白そうな物をピックアップしました。
・・・たいていの機体は壊れてしまって残っていませんが、幾つか現存しているのもあり、天井の飾りになりはててます・・・粗大ゴミとの声もあり・・・
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カナード付き三角翼機
カナード付き三角翼機です。
Ｒ／Ｃ雑誌の記事を参考にして作った機体です。
１９７５年ころの作品
全長： １３５０ｍｍ
翼幅： １１５０ｍｍ
エンジン： ４０
逆ピッチプロペラをセットして推進式としてます。
主翼翼型は、１２％厚の対称翼。
カナードの翼型は、クラークＹ類似です。
この機体は良く飛びました。
翼幅が狭いため、ロールはクルクル回ります。
着陸時の安定も良く、三角翼らしい機首を高く上げた姿勢で降下してきました。
欠点としては、機首を上げすぎるとプロペラをこすってしまうことで、腹側にプロペラガードをかねた腹びれを追加しました。
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カナード付きレーサー機
１／４パイロンレーサー規格のカナード機です。
１９７８年ころの作品
１５クラス用の逆ピッチプロペラが手に入らなかったため、エンジンを改造して回転方向を逆転して推進式としました。
翼面積が小さいうえ、プロペラがレーサー用の直径の小さいタイプなので、かなり長く滑走してから浮上しました。
この機体は三角翼と比べて重心位置の許容範囲が狭いため、重心の決定に手こずりましたが、最終的には良く飛びました。
カナードを薄くしすぎたため、旋回性はもう一つでしたが、突っ込みは鋭いものがあります。
この機体はボロボロですが現存しており、自宅の天井に吊してあります。
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カナード付きレーサー機２
これは、失敗作でした・・・(T_T)
１９７８年ころの作品
上の機体の次に作ったものですが、初飛行で発進に失敗してしまい、設計の妥当性は確認できずじまいでした・・・
上の機体は推進式のため地上滑走からしか離陸できません。
で、手投げ可能なように牽引式のカナード機を作ってみたのですが、ここに敗因があったようです。
投げた直後にプロペラトルクの影響で機体が傾いてしまい、機速がついて舵が効き出す前に墜落してしまいました。
このタイプの機体の場合、昇降舵にはプロペラの風がほとんど当たらないので機速が付かないと舵が利かない欠点があります。
地上滑走からテストしていたら、違った結果となっていたかもしれません。
この機体の翼は、主翼、カナードともスチロールコアを切り出して、ハードバルサでプランクした複合材料でかなり強固です。
主翼翼型は、準対称から対称に移行するプログレッシブタイプです。
カナードは、クラークＹ類似です。
この機体のコンセプトには未だに未練があり、機会があれば再挑戦したみたいと思っています。
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櫛形機
３０エンジンを積んだ櫛形機です。
実機のクイッキーを参考にして作りました。
機体製作中に近所の飛行場所が無くなってしまい、飛ばさずじまいでした。
飛ばさなかったので、機体は現存してます。
この機体も重心位置が合わず当初より機首をかなり伸ばしました。
・・・一旦は実機のクイッキーのように短い機首で作ったのですが、重心が期待位置にこず、作った機首を切り落として作り直してます。
前翼翼型は準対称。
後翼翼型は対称。
前翼は昇降舵、後翼は補助翼に割り振ってます。
・・・今なら、ミキシングして両方ともエレボン、兼フラップという手が有ります。
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シーダート４０
１９７８年ころの作品です。
キットから組み立てた水上機です。
この水上機は良く飛びました。
水上機は機体が汚れないので長持ちします。
この機体も１０年ちかく飛ばし、ぼろぼろになっても壊れずに、現存してます。
機体はフィルム張り、フロートはウレタン塗装です。
小破は何回もしてますが、都度修理しました。
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ノースウインド
国内でライセンスされたキットから製作。
代表的なスキータイプ艇です。
スキータイプと言う形式はこの船が元祖です。
モノハルのパワーボートでもっともスピードが出せる方法ということで、船底中央を真っ平らとし、左右の舷側を翼のような安定板として、軽量に設計されているようです。
走行中はほとんど水と接していないため、旋回性を上げるために腹びれ（ターンフィン）が付いています。
又、風に飛ばされにくいように、船首は細くなっています。
船底はＦＲＰ、他の部分はベニヤです。
華奢な所があり、水に突き刺さった時、甲板に亀裂がはいったことがあります。
このボートも現存してます。
・・・あまり走らしてないので、今でもそこそこきれいです・・・
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シロッコ
初めて作ったラジコンボートです。
キットから製作。
船体は全てベニヤ製です。
一部航空ベニヤが使われておりかなり強固な船体です。
・・・水に突き刺さったり、水面でロールなど、ボートにあるまじき走行を数知れず経験しましたが壊れず残りました・・・
エンジンのトルク対策として、右にウイング、左に錘を付けてあります。
このタイプのボートのスクリューは半分しか水に浸かっておらず、水にねじ込まれるネジと言うよりは、水を蹴飛ばして反動で進むような仕組みとなっています。
そのため、スクリューの翼型はくさび型となっており、実艇のスーパーキャピテーションプロペラと似ています。
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シロッコ２
シロッコのエンジン部分のアップです。
エンジンは、ＨＧＫと言うメーカーの２１クラスの水冷エンジンです。
ロータリーディスクバルブ形式なので、キャブレターはシャフトの反対側（船首の方）に付いてます。
このメーカーのエンジンは、アルミシリンダーにクロームメッキ、リングの無いアルミピストンという組み合わせで模型エンジンとしては、ユニークな作りですが、トルクが細い欠点があったせいか、メーカーは現存していません。
模型の水冷エンジンには、ウォーターポンプが無く、スクリューの水流をパイプから導いて、シリンダヘッドに流します。
エンジンシャフトの黒い大きな物はフライホイルです。
排気管からのゴムパイプは、燃料タンクに圧力をかけつつ、スクリューシャフトを廃油で潤滑するための仕組みです。
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このエンジンのトルクが細い理由・・・
このエンジンのトルクが細い理由ですが、ネットを見るとどうもシリンダ形状が原因のようです。
ピストンエンジンはシリンダ上部が燃焼室となるため、高温に晒されます。
このため、シリンダ下部と上部の温度差が大きくなり、シリンダ上部の方が熱膨張で膨らんでしまいます。
これを是正するために、加工時の冷えた状態ではシリンダ上部を小さく作り、シリンダ形状を円錐形とするのがセオリーです。
ただ、シリンダを精密に円錐形状に加工するのは高度な技術が必要となるため、このエンジンではストレートなシリンダ加工としていたようです。
このため、暖まった状態ではシリンダ上部でピストンとシリンダ間のクリアランスが大きくなってしまい、燃焼ガスの吹き抜けが多くなってしまっているのが、トルクが細い原因らしいです。
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