BACK top    インドア(ひきこもり)プレーンの世界    231005〜

3連休の休日も一歩も家から出ない日もあり、しばらく休日の外出をしていないので、すっかり出不精になってしまいました。高齢者引きこもりですね・・・・。でも何かをしていないと居られない貧乏性ですから、考えるのは家の中で楽しめる事。「な〜んか無いかな〜と」WEBで見つけたのがインドアプレーン(右画像:猫が乗っているからではありません)、でも機体重量は数gの超々小型機、その上未知・無知のPIC(赤外線によるコントロール)といった雲をつかむような電子の世界、無理無理と諦めかけましたが・・・・、入門者への情報も豊富で、ちまちまと家の中で熱中するにはもってこいで、私にとって飛ぶか飛ばないかは問題ではありません。そこで、自分の技量の無さは明白なので、いきなり数gの機体に挑戦するのでは無くて、少し慣れ親しんだRCにこだわり、手持ちのFM送信器を活用しての、メカを搭載できる機体の制作を進めて行きます。

画像は掲載元からお借りしました。

メカの選択
機体イメージ
PIC
無謀な機体製作
反省の製作機体
おりじなる複葉機@  おりじなる複葉機A

双発機

ぷちスケール複葉機シリーズ 

Nieuport 11  Fokker DR-1  Aeronca C3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mpm

メカの選択・調達

昔、RC飛行機も少しかじりましたので、その構成は大方判ります。FM送信器でコントロール可能なメカの検索を行いましたが、やはり別世界で、受信機も軽量小型のものはキット販売状態で基板の相当なハンダ付け技術を要する注釈付き、早くも挫折、でも出来ることから・・・・と完成品の中でも比較的軽量な物を選択、次はモーターコントロールアンプ、ブラシレスモーターを想定していますから、これに対応できるもの。ありました!リポバッテリー1セル対応ブラシレスモーターアンプ。次はサーボ、世の中進んでいますね、2サーボを一体化した、リニアサーボとやらが見つかりました。2gですと! お次に必要なものは、肝心なモーターですが、指先程のブラシレスモーターがありました。あとはバッテリーですが、リポバッテリー1セルまでは決まっていますが、容量をどの程度のものにしたら良いか決めかねています。ヘリと違い少ない容量でも数分間の飛行ができる(飛べばの話ですが・・・・)ようですので、重量から決める事となるようです。WEBでの情報を頼りにメカを選択しましたが自信ありません、この構成で可能かどうかは現物到着後にその動作確認が必要です。後日報告となります。

メ カ 仕                      様 重  量

送信器

双葉製 6EXHP 72.170MHz 6EXHP 72.170MHZ

-

受信機 Zxtechnology製 周波数:72MHz 電源電圧:3-9V(wide voltage) コネクタ:1.5mmピッチJST サイズ: 22mmx15mmx7mm

2.55g(アンテナを含む)

クリスタル ナローバンド対応シングルコンバージョン FMマイクロクリスタル

0.26g

アンプ XP-3A_V2.1 ブラシレスモーター用ESC

0.70g

サーボ サイズ:33.4mm x15.3mm x 7.8mm 適正電圧:3V〜4.2V

2。00g

モーター ブラシレス Kv: 4200rpm/v Max 2.5A 

3.20g

バッテリー 1S 3.7V 50mAh 予定

1.78g

合  計

 

10.49g

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mpk

機体

メカを選択したのはいいものの、憧れの参考画像のような可愛らしい機体を作るにはどうしたら・・・・。翼面荷重やらプロペラの選択法やら全く未知の世界。こんなとき頼りになるのはやはりWEBの情報。まずは私の選択したメカ重量で飛行可能な機体の大きさはどのくらいなのか?全重量とモーター推力と翼面荷重の密接な関係があることは理解できましたが・・・・。やっぱり考えているより作って見るしかないでしょ!ヘリも落とさないと上達しないように(落としている割にはさっぱり上達してませんが)。
スケールモデルにこだわるつもりはありませんが、全てのこだわりをかなぐり捨てることもできませんので、かと言っていちから設計するにもその知識は皆無、ましてや実機は飛んでいるんですから、その縮小版をパクルのが早道かな〜なんて、私の堕落した思考回路は結論を出した訳です。しかし実機をそのままスケールダウンすれば良いというものではなさそうですので、そこで目を付けたのがペーパークラフトです。機体の特徴は損なうことなくデフォルメされ、部材の構成も解りやすくなっています。早速無料のペーパークラフトの型紙(1/72スケール、A4版)をWEB上から頂戴し、厚手の紙にカラー印刷。等倍で翼長が約8cmでしたので、翼長を約20cmとするため、250%の拡大印刷とし作成してみました。

イメージ

Sopwith F.1 Camel なんともイメージにピッタリの機体です。頂戴した型紙と仕上がり見本画像です。

実機データ

1917年イギリス 単発・単座戦闘機。 全長:5.76m、全幅:8.53m、全備重量:692kg エンジン:クレルジェ 130HP、武装:7.7mm機関銃×2、 最高速度:181km/h

すごい!! 

この世界も奥が深そうですね。
座布団に鎮座しているのが私が作成したものの画像です、なめてかかって大怪我をしました。訳あって拡大表示はしません。制作途中で、大きさが確認できましたので車輪等の最後の工程まで行っていません。(負け惜しみ)メカを収納するには私にとって少し小さめとおもわれますので、約1/35スケールの翼長24cm程度とします。
材料切り出しに備え、図面らしきものを書いてみました。ペーパークラフト型紙から寸法を取り出しましたので、すごく大ざっぱです。なるべくスケール感を損なわず、かつ飛んでくれれば言う事なし。
その前に・・・
低速飛行を目的として設計する場合はなるべく機体重量を軽くし翼断面を大きく、つまり翼面荷重(全備重量÷翼面積)を少なくすることが第一条件とのお告げ

翼面荷重って何=(機体重量)÷(翼の面積)

この荷重が軽ければ飛行速度を抑えた飛行ができるようです
ではこの機体は?
24.0翼長×3.8翼玄=0.912dm2×2複葉=1.824dm2
機体重量を20.0gと想定すると
20.0g/1.824dm2=10.965g/dm2
この数値が重いのか、軽いのか判りません。
まあ、いいか・・・
さてそれでは機体制作材料を探しますか・・・・。EPP??

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ks

バルサ材試作機

昔々ラジコン飛行機と言えばエンジン搭載が当たり前の頃、機体はバルサ材が主流で何機か製作したものの、5秒以上地上を離れたものは無く(実際は強い風に飛ばされただけ・・・・)、それ以来飛行機からは遠ざかっていましたが、発泡材等の材料が未入手と言うこともあり、試作機は手持ちのバルサ材で取り合えず作ってみようと思い製作しました。
苦労しながらも何とか、組み上がりましたがその重量にビックリ!11gもあるんです、ゆうにメカ重量と合計で20gを超過しています、とても室内でゆっくり飛行などと言う雰囲気ではないようです。これでもまだ車輪等の付属品が付いていないのですから。発泡材の発注をしていますが・・・・、いきなり複葉機とかスケール機は無理だったようですね。機体についてはもう少し基本的なものからせっせとWEBで勉強してみます。あくまで狭い室内での飛行が目的で室内軽量飛行機は基本的に赤外線によるコントロールのようですから、PICについても・・・・。

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PIC

PIC赤外線制御

PICの世界は全く未知・無知の領域ですので、ゼロからのスタートです。ですから、記載事項について誤り、思い違い等の事項が多々存在すると思われますのでご了承ください。RCの構成に準じて必要不可欠なものは、@送信機ですが、屋内飛行を目的とするならば、搭載機器が軽量となる赤外線によるコントロールが有利となるようです。その選択肢はa..赤外線送信機として販売されているもの、b.FM送信機を改造するものがあり、それぞれチャンネル数があるようです。手持ちのFM送信機がありますので、この改造で赤外線送信機となるようです。A赤外線受信機は大きくサーボ用、アクチュエーター用に別れ、スピードコントロールはほとんど内蔵されているようです。最も基本的な2chの受信機(スピードコントローラー、アクチュエーター1組用)を選択しました、少しハンダ付けの作業が必要なようで不安です。Bアクチュエーター、RCではサーボに相当するものですが、現在超軽量サーボが1g台に比べこのマグネット式のアクチュエーターは0.5g以下であり、メカの軽量化が自前でできない私にはこの選択肢となります。Cバッテリーについては、50mAhを選択しましたが、もう少し容量の少ないものでも可能かと思われますので、今後の検討材料です。Dモーターは、なぜか径6mmのモーターが出てきましたので、これを使用してみようと思います。EプロペラもE004ヘリの部品として在庫しておいてものをとりあえず使用してみようと思います。プロペラをモーターに直付けしようとすると、モーターシャフト径が0.8mm、プロペラ穴径が1.0mmで合いません。取付アダプターを検索してみましたが、見つからず無理やり瞬間接着剤による取付ですが、当然回転にブレが生じています。皆さんこんな場合はどうしているんでしょうね?現在思案中です。発注したものが到着していますが、その極小さに恐れおののいています。相当の覚悟で取り掛からなければ・・・・。

メカ

仕様

重量g

赤外線送信器

(手持ちのFM送信器を赤外線送信機に変身させる物)
赤外線送信モジュール ITXM-V2

-

赤外発光ダイオード基板セット

-

マイクロ・コネクタ・プラグ

-

赤外線受信機

(スピードコントローラ・アクチュエータードライバ1組内蔵)
汎用2チャンネル赤外線受信機 IRX213

0.22

受光素子

0.32

マグネットアクチュエータ コイル抵抗値 125Ω

0.35

Li-Poバッテリー 50mAh FR50C

1.78

モーター ジャンク6mm×14mm 4.5オーム

1.60

プロペラ GWS0320

0.90

メカ重量計  

5.17

機体
設計図無し、一般発泡スチロールスライス板2mm バルサ2mm角プランク   
材料到着待ちでしたので、有り合わせの材料で暇に任せて適当に作ったのですが、重心合せの重り代わりのプロペラを付けた6mmジャンクモーターを付けて、手投げしてみると・・・・。これが綺麗に滑空したんです。部屋では物足りなくて、たまたま外が微風状態でしたので、夜の庭でも試して見ると風に向かい綺麗な滑空を見せました。夜中に良い年をしたオヤジがニヤニヤしながら、庭をあっちに行ったり、こっちに行ったりしていましたから、見かけた人はさぞ不気味だったでしょうね。こうなると、早くメカを積み込んでみたいですね。

2.80

機体総重量  

7.97

係数による飛行可能性の検証

翼面荷重

翼面荷重=機体重量÷翼の面積 先にも触れたようにこの係数が低ければゆっくりとしたスピードーでの飛行が可能となり、屋内での目安は5g/dm2以下となるようです。が室内飛行での機体の大きさが制限される以上、全備重量の軽量化が最大の課題となるようです。

静止推力

静止推力=(プロペラ直径/10)三乗×(プロペラピッチ/10)×(プロペラ回転数/1000)二乗×プロペラ係数 簡単には算出できませんが、これも重要な要素となるようです、WEB上での情報ではモーターとプロペラを組み合わせた静止推力の概ね倍の重量の機体は飛行可能となるようですが、ここでも全備重量の軽量化は最大の課題となってきます。

メカ可動試験

それぞれの結線を終了し、可動試験をして見ました。送信機の電源を投入し、モーターコネクター、バッテリーコネクターを挿入しました。ラダースティックを操作するとラダーがピピと言う音と共に左右とも反応しました。次はモーターコントロールスティックを少しずつ上げてみますが・・・・、モーターが反応しません。モーターを持ち上げた時受信機基盤から白い煙が!あわててバッテリーを外しました。原因はモーターのオスコネクター側でのショートでした。やってしまいました、仮モーターの仮接続と言うことでコネクター作成で手を抜いたせいでした。受信機再調達!! せっかく休みに合わせて調達していたのに試験飛行が先延ばしになってもうた、また機体でも作っていましょう。

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kitai

PIC機体

データ

全幅

全長

全高

主翼面積

全備重量

翼面荷重

343mm 242mm

27mm

199dm2 8.97g 4.50g/dm2
図面も無く制作しましたので、それぞれの寸法は大変半端です。発泡ブロック材を電熱線により2mmにスライスし、補強のための、周囲に2mm角バルサ材を木工ボンドにより貼りつけたものです。構造上、より強度が必要な部分には瞬間接着剤を使用しました。これでも結構丈夫です、家具などに当たってもいたって平気です。主翼も画像では分かりにくいですが上半角を付けてあります。重心位置は主翼前縁から50%程度のところとなりました。手投げした時の滑空は上下左右の癖も無く素直な逆放物線を描きます。
モータ・プロペラ込みの体重測定結果です。

実際には地上走行は不能でしょうが、着陸時に不便と思い(飛んでから心配せい!)1mmカーボンとバルサ材で車輪を付けてみました。これで重量が g増加です。メカをつんでの機体重量は8.4gとなりました。配線等の重量が約0.43g増加したようです。
ギアボックスと6mmモ−ターを積み、煙を出した受信機を交換し、完成しました。 バッテリー、モーターはコネクター接続、アクチュエーターは直接接続
全備重量9.9gとなりました。 モーター取付を角度調整ができるように、ボルトナット取付としました。モーター取付角度は少し上向きになるようです。エンジン機はダウンスラストが必要だった記憶ですが・・・・。これで10gオーバーですね。
後は飛ばしてみるだけですが、飛行って未経験・・・・。どこか場所を探さなくては。

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                赤外線送信器改造パーツ

トレーナ端子付のついた市販の送信機にセットするだけで、簡単に赤外線送信機になります

Futaba送信機適合角型

赤外発光ダイオード基板セット

送信機の赤外線改造、と大げさですがFM送信機のトレーナージャック用のコネクターにモジュールへ接続するケーブルをハンダ付けし、(コネクターピンへのハンダ付けに時間がかかりコネクターが軟化してしましたが、何とかセーフ)、次に発光基盤へのLEDのハンダ付け、LEDには極性があり接続を誤ると点灯しませんので、念には念をいれて確認、足の長いほうがアソード(+)、短いほうがカソード(−)を確認し、基盤に印刷してあるA・Kの向きに基盤に足を通してハンダ付けしていきます。LEDを基盤に押し付けながらハンダ付けしていくと、自動的にLEDの向きが垂直になるようです。余った足をカットしながらハンダ付けの確認をすると、グラグラと数個がハンダ付けが完全でないものがありましたので、再度全個確認。21個のLEDをハンダ付け終わりました、さらにモジュールから来るケーブルの受コネクターをハンダ付けしました。ハンダ付け箇所は狭小の箇所も無く、心配したほどではありませんでした。送信機の赤外線発光の試験は、デジカメのモニター画面で確認できると言うことなので確認します、綺麗に発光していました。ここまで夕食をはさんで作業時間4時間、絶対老眼鏡買うぞー。

暗闇でモニターすると、より明確です。左側の赤点灯はモジュールの通電LEDです。

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Back                      赤外線受信機

赤外線素子のハンダ付けが必要です。モーター及びバッテリー端子はそれぞれコネクター方式で配線、アクチュエーターは直付けを予定しています。こんな狭小な箇所へのハンダ付けはまったく自信はありません。
受信機についてのハンダ付けは、アクチュエーターからの配線は直付けしましたから、受光素子の脚、バッテリーコネクター用のベース脚、モーターコネクター用のベース脚で終了です。何とか終えたハンダ付けですが、拡大画像を見ると危ういですねー。
キットの受信機組立に挑戦しました。ハンダ付け箇所はさすがに小さくて、拡大レンズを使用してかなり悪戦苦闘しましたが、3時間掛けて何とか終了しました。しかしバッテリーとモーターを接続して可動試験を試みると、無反応・・・・。ハンダ付け箇所を何度か補修・確認してみますが、原因不明。ここでまた約1時間お手上げ状態となってしまいました。恐れていた状況です、やっと少しハンダ付けにも慣れて来ましたが、結果が出ないとすっかり自身喪失です。ほとほとあきらめていた時に、受光素子の取り付け向きが裏返しであることに気が付きました、赤外線信号を受信していませんでした。さっそくハンダを付け直ししてみると、感動です。モーターが反応しました。めでたし、めでたし。あとはアクチュエーターを接続すると、もう一機分のメカ完成です。左右に写っている白い線は猫の毛です。

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Back                     アクチュエーター

キット画像ではわかりませんが、大変小さなもの(右の出来上がり参考画像を参照)です。極細のニクロム線をコイル状にして、このコイルに電流を流すと磁界が生じ、内部に収めた磁石が動くと言う原理で、この動く磁石にラダーを取り付けることにより、ラダーを動かし舵を切るものです。たいていは自分で様々な工夫をこらして作るようですが、巻き線の太さは0.05mm以下と言うミクロの世界で、巻き回数により抵抗値が変化し、作動力に影響するようです。また、流す電流の大きさによってその可動角度を変化させることができるようです。
ニクロム線のコイルはすでに出来ていますので、組立参考画像を見ながら部品を組み合わせて行くばかりです。コイルをプラ部品に接着し、もう一つのプラ部品にマグネットを両側から置いて、コイル側部品を垂直尾翼に接着し、ラダーにマグネット側の部品を接着します。このままではラダーが不安定なので、画像⇒の所を糸でヒンジ代わりとしました。コイルに用いられている線があまりに細くて、その取扱は最大の注意を必要とします。アクチュエーターと受信機の間に中継基盤を用いて、配線用のニクロム線に接続します。配線用のニクロム線は適当に、壊れたモーターから取り出したものを使用しました。径が0.5mm程あり少し太かったようですこのニクロム線を受信機アクチュエーター部にハンダ付けしました。

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Back                Li-Poバッテリー・モーター・プロペラ

以下のものは、今後の展開により大きく変化します。

画像無し

定格電圧 3.7V/容量 50mAh/重量 1.78g(JSTコネクタケーブル長さ約40mmつき)/寸法 14mmx18mm(電極を除く)x5.5mm/最大 10C/0.5A(バースト20C/1A)放電 手持ちのモーターですので、詳細な仕様は不明です。 JWS2050ですが、たまたま見つけたものですので、今後変更の可能性は大きいです。小型高速回転型のモーターはギアダウンし、大口径のプロペラを使用したほうが効率が良いとのことですので、安価な6mmモーターギアダウンユニットとカーボンプロペラMCF4030を発注しました。今後も試行錯誤により様々な選択となるようです。
参考:定格電圧 3.7V/容量 30mAh/重量 1.1g(1.5mmピッチJSTコネクタ・ケーブルつき)/寸法 10mmx22mmx4.5mm/最大 10C/300mA(バースト20C/0.6A)放電
参考:定格電圧 3.7V/容量 20mAh/重量 1.0g (1.5mmピッチJSTコネクタ・ケーブルつき)/寸法 12.5mmx20mm(電極を除く)x3mm/最大 20C/400mA(バースト40C/800mA)放電

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Souhatu

双発機

2モーターの双発機です。HPを久しぶりに覗いてみると2モーターの赤外線受信機が発売されていましたので、すぐに飛びついてしまいました。モーターは6mm*12mm(4.5Ω)2個、プロペラ46mm正逆ピッチ各1、LI-PO50mmAh、着陸用の自作車輪装着で全備重量8.9gと予想以上の軽量となりました。もちろんモーターの回転差異が生じますが、推力は十分あり機体調整でモーターコントロールのみの安定した室内飛行ができています。

4発の双発機です、重厚感を出すために主翼を下半角状態にしました、翼長28cmと大ぶりですが重心位置さえ合わせると室内でも十分に飛行できますが、思ったより直進性が強く調整中です、4発のモーター音が共鳴し合うのが何とも言えません。20160828

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