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2012年7月31日 (火)

ヘリコプターの飛行の原理 その3

本文にhtmlタグを埋め込めることを発見。イメージのサイズは小さめにしないと容量オーバーになる


回り止め
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ヘリの回り止めで実用化されているのは、良く見る尻尾の先の小さいテールローターなどでお尻を横向きに押すことで釣り合いを取る方法と、同じローターを二個一組として反対方向に回すことで釣り合いを取る方法がある。この一組は右上のロシアのカモフのように一軸上に配置しても良いし右下のKV-107のように2軸に分けても良い。どちらにしても本物の人が乗るものは両方のローターを直結していてどちらか片方しか回らないということが無いようになっている(オスプレイも同様)。テールローターも本物ではメインローターと直結している。二組以上のローターを使うマルチロータータイプでは、仮にどれかのローターのパワーが落ちても操縦者が死なずにすむ模型や無人機でのみ実用化されている。

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カモフのような1軸2重反転式のヘリは、仕組みをずっと簡単にしてトイヘリで多く見かける。取り敢えずくるくる回らずに浮かび上がるだけなら、電気モーター2個を、ジャイロセンサーで制御すれば複雑なメカを作らなくても安定して浮かぶものができるからである。しかし地上からの落としやすい標的になりたくなかったらカモフのような複雑なメカでローターのピッチを動かせるようにしなければならない。
尻尾の先にテールローターを付ける普通の方法では、メインローターから動力を引っ張ってきてテールのピッチで横向きの強さを変えれば良いのでちゃんと飛ばすためには構造が簡単である。
ただしこの方法では横向きに機体を押すため機体のくるくる回る回転は止められても、横向きの力は残ったままなので横に滑る力が残る。これをキャンセルさせるためにヘリを横に傾けてこれを打ち消す横方向の力を得る。

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左の写真では飛んでいるヘリは右に傾いてホバリングしている。ローターが時計回りなので機体は反時計回りに回ろうとする、これを押さえるために尻尾で左向きに押しているので右に傾く必要がある。
斜めになっていてもそれが停止の姿勢でこれは人間の感覚に反するが慣れるしかない。飛ばしているとそのうち慣れる。

ところが人間業ではなかなかなれないのがテールローターのコントロール=ラダーのコントロールである。本物はペダルを足で操作して何とかなるようだが、模型ではスケール効果のため動作が機敏になり、神業を習得しない限り左右の傾き=エルロン、前後の傾き=エレベーター、揚力の調整=ピッチの3つと同時にラダーまで制御するのは不可能である。それで模型ではまずすべてのものに自動でラダーを調整する仕掛けが付いている。
これがジャイロで普通は電気仕掛けのジャイロセンサーで、回転を検知しその強さに応じてラダーの操作に割り込んで勝手に補正してくれる。これで人間は自分で回したいとき以外はラダーの操作を考えなくて良いなんともありがたい仕組みである。ただし所詮電気仕掛けとソフトの組み合わせなのでこの出来によってはどこまで信用して良いのかという問題は残る。

ヘッドロックモードとノーマルモード
ラジコンのテールのジャイロモードは2種類あるのが多い。ひとつはヘッディングロックモードでもう一つはノーマルモードである。ヘッディングロックモードはずっと同じ向きを維持しようとし、ノーマルモードは機体の向きが変わったときにのみ働くようで、結果としてノーマルモードでは何らかの原因で向きが変わっても元の向きまでは戻らず、向きが変わりにくくなるだけである。ヘッドロックでは向きが変わったことを覚えていて元の位置に戻すが、ノーマルでは一度動いたらそのままである。

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