超初心者による超初心者の「へりの基本」

【ヘリの基本】
ヘリは、回転する翼(回転翼=ローター)によって垂直方向の揚力(持ち上げる力) を得て、その場で浮上する事が出来ます。まあ竹とんぼですね。


反トルクと打ち消し
しかし、ローターを回転させると、機体側は反トルクによって反対方向に回転してしまいます。

メインローターが1セットの場合は、機体が回転しないよう後部に小さなローター(テールローター) を取り付けて、機体の回転を止めます。(吊り合わせる) メインローターが2セットの場合は、それぞれを反対方向に回すことにより反トルクを打ち消します。 この方法には、同じ軸上にローターを2セット配置したものと、前後に配置したものが有ります。

テールローターは、安価な入門機では、コストの安いモーター制御方式を取っているものが多く、 中〜上級製品になると、メインローターの回転からギアやベルトによって、機械的にテールローターを 回転させ、テールローターのピッチを変更する事で行う製品が多くなります。

ドリフト現象
ほとんどのラジコンヘリは、メインローター1セットと小さなテールローター1セットですので、 ローターが起こす風は、メインローターが起こす上から下への風と、テールローターが起こす風 が発生します。 テールローターの風の方向は、メインローターの回転方向によって決まっています。

静止中は、機首を前にして上から見て、ローターが時計周りの場合はテールの風は左から右に吹きます。

このテールローターの風が曲者で、この風によって機体は回転しなくなりますが、こんどは横方向へ 動いて行ってしまいます。

この現象をドリフト現象と言って、離陸直前に接地摩擦が少なくなると動いてしまうので、 初心者にとってはとっても厄介です。




機体の姿勢
このドリフト現象を打ち消す為に、浮上中は機体を少し傾ける様に傾けてホバリングするように設定を行います。 この為、いくらベテランがホバリングをしても、機体は少し傾いたままで浮いています

固定ピッチ/可変ピッチ
俗に言う4ch、6chの違いですが、チャンネル数が増えるだけでは無く、増えたチャンネルで、 回転翼のピッチ(水平面に対する角度)が変更出来るかどうかが最大の違いです。

固定ピッチは2枚のローター面がリンクされており、片方のピッチを変えると、もう片方も同じ量だけピッチが 反対に変わります。(左右のローターのピッチの合計は常に同じです)

可変ピッチは、2枚のローターのピッチを任意に変える事が出来ます。
(左右のローターのピッチの合計をプラスからマイナスまで任意に変える事が出来ます。)

固定ピッチ=4chは、ローターの回転数によって上昇や下降をします。

可変ピッチ=6chは、ローターの回転と併せてピッチを変えて上昇や下降をします。

※100%、固定ピッチ=4ch、可変ピッチ=6chと決まってるわけでは有りません。
※固定ピッチに6chの装置をつけて空撮カメラのスイッチチャネル等に使うことも有ります。

中級〜上級向けのローターは、逆ピッチでの浮力を確保する為、対称翼(形状に裏表が有りません) になっています。

入門機には、逆ピッチが必要有りませんので、扇風機の羽根の断面のような効率の高い形状のものが多く有ります。


飛行の仕組み
ローターの中心に対して、移動(飛行)させたい方向ではローターのピッチを少なくし、 ローターが反対側に有る時はピッチを大きくする事によって、進行方向は浮力が弱まり 反対に進行方向の後ろ側は浮力が強まります。

この為、前が下がって後ろが上がりますので、メインローターの風は傾いた方向へ動かせる力になり、 重力によっても低いほうに移動します。



飛行制御の要素
空中を移動するのもは、3次元の世界ですので、自由に移動する為には制御する要素が最低3つ必要になります。

@上下方向・・・モーターの回転や回転とピッチの組み合わせによる揚力(浮力)の制御。
A前後方向・・・ピッチ変化による前後方向の制御。
B左右方向・・・ピッチ変化による左右揚力の制御。
さらにヘリの場合は、その場で旋回出来ますので、
Cテールの制御が加わります。このテール制御は、メインローターの反トルクを相殺す役割も担っています。

飛行制御の要素AとBは、回転しているローターのピッチを固定してあるサーボにより行いますので、 これを介する仕組みが必要になります。この仕組みの中心がスワッシュです。
サーボを動かすとスワッシュが傾き、回転面が傾きます。
この傾いた回転面をスワッシュがトレースして、リンク等を通じてローターに伝達します。
【制御の方法・スワッシュ】 サーボがスワッシュを制御する方法には、大きく分けて2通りの方法が有ります。 @ サーボが単独の役割を担うタイプ ・エレベーター専用 ・エルロン専用 ・ピッチ専用 A サーボが複数の役割を担うタイプ ・3個のサーボが3つ(エレベーター・エルロン・ピッチ)の役割を担います。 (120度スワッシュの場合)  この場合は、この方法に対応した送信機が必要です。 (通称 = CCPM、スワッシュモード)









送信機・受信機
ラジコンには信号を送る送信機と、信号を受け取ってサーボモーターやアンプに信号を送る受信機が必要です。

室内用のマイクロヘリや飛行機には赤外線(テレビのリモコンの仕組み)を使ったものが有りますが、 一般的には電磁波(電波)を使って信号を送ります。

信号には大きく分けて2通り有ります。
一般的なPPM変調(パルス位置変調)とPCM変調(パルス符号変調)で、 それぞれにAM変調方式とFM偏重方式が有ります。

電波の到達距離は200m〜1.000mくらいですが、周囲の状況によって大きく変わります。

【上空で使用できる周波数】
40MHz帯
40.77MHz 77バンド 40.79MHz 79バンド 40.81MHz 81バンド
40.83MHz 83バンド 40.85MHz 85バンド

72MHz帯
72.13MHz 17バンド 72.15MHz 18バンド 72.17MHz 19バンド
72.19MHz 20バンド 72.21MHz 21バンド 72.79MHz 50バンド
72.81MHz 51バンド 72.83MHz 52バンド 72.85MHz 53バンド
72.87MHz 54バンド が有ります。

送周波数(バンド)の切り替えは、一般的にクリスタルを差し替える事で行います。
一部の高級品には、内臓のシンセザイザーによって周波数を分周して必要な周波数を作り出すものが有ります。

40MHz帯と70MHz帯には、互換性は有りません。
(クリスタルを交換しても使用することは出来ません。)

【受信機】
送信機からの電波を受信して、サーボやアンプに信号を送ります。
受信機の仕組みの差で、シングルコンバージョン方式とダブルコンバージョン方式が有ります。
一般的には、ダブルコンバージョン方式の方が、信号を選別する能力が優れているようです。
いずれの場合も同じ周波数(バンド)でないと受信できませんし、変調方式も同じでないと正しい 信号を送り出す事が出来ません。

【サーボモーター】
通常は単に「サーボ」と言います。
受信機から受けた信号によって、指示された量だけアーム(ホーンと言います)が動きます。

【アンプ】
受信機から送られた信号によって、モーターに供給する電流(電圧では有りません) を高速でon offする事によって制御します。
(パルス状の電流を流しますので雑音が出ます。この為受信機から離して設置するのが基本です。)

【ジャイロ】
機体が反トルクによって回転する事を防止します。
機体が回転すると加速度を計算して、対応する信号を出して、 テールローターを制御するサーボやモーターに送ります。
制御方法によっていくつかの方式が有ります。
(ノーマルジャイロ、ヘッドロックジャイロ等)

※ ジャイロが無ければ、ホバリングを行う事さえとても難しくなり、ヘリには必須の装置です。
【アンテナの指向性】
一般的なアンテナには指向性があります。
72MHz帯の場合の波長(波の長さ)は約4mですので、プロポのアンテナは1/4λ(四分の一ラムダ)で
指向性はアンテナを挟んで8の字状となります。アンテナに対して90度方向が一番電波が強くなります。
もちろん、電波は大地やいろいろな物に反射しますので、実際には複雑な指向性になります。
アンテナを機体に向けるのは、最も電波に弱くなる方向に向けている事になります。
無線の世界では有り得ない事ですが、数百メートルの距離では問題にならないのかな?


工事中