2013年2月28日木曜日

UNA3_TB30 羽ばたき解析 その2

先日の飛行会で撮影した動画からコマ取りして、羽ばたきについて調べてみました。


エレベーターをフラットにするため重心位置を後ろに下げた「前縁46mm(MAC:28%)から前縁70mm(MAC:47%)に」飛行と、翼開長延長のため風切り羽を装着した飛行を行っています。
UNA3_TB30 スペックデータ
 翼開長:800mm
 翼面積:10.4dm2
 体重:34.0g
 翼面荷重:3.3g/dm2
 重心位置:前縁70mm(MAC:47%)
翼開長延長UNA3_TB30 スペックデータ
 翼開長:1000mm
 翼面積:12.1dm2
 体重:36.0g
 翼面荷重:3.0g/dm2
 重心位置:前縁70mm(MAC:47%)
UNA3_TB30(エレベーターフラット)水平飛行
羽ばたき周波数:3.0Hz
羽ばたき下げ時間比率:50%
モーターの回転数:24300r.p.m

前回の飛行では3.3Hz。
重心が下がって尾翼のマイナス揚力がなくなった分、羽ばたき周波数は小さくなっているようです。
羽ばたき下げ(フレームNo04)と、上げ(フレームNo07)を比較してみます。
主要強度部材(カーボン変え穂先)は翼の前縁にあるので、羽ばたき下げ時には捻り下げ、上げ時には捻り上げの力がかかる。その為、翼端部分はかなり捻り下げ、捻り上げ状態になっている。これが、推力を生み出していると思われる。
鳥もこれと同じ動きをしている。その他に、羽ばたき上げ時の折りたたみ、羽ばたき時のT方向移動(下げ時に前進角、上げ時後退角)などの羽ばたきをしている。これらが羽ばたき効率を上げているし、何より鳥らしく羽ばたくことになっていくと考えています。




UNA3_TB30主翼ルート後縁フリー
羽ばたき周波数:3.2Hz
羽ばたき下げ時間比率:50%
モーターの回転数:25500r.p.m

エントリー最初の画像は、この羽ばたきの3フレーム目で羽ばたき下げて前進角が一番大きくなっているところです。羽ばたき上げ時は、主翼後縁ルート部分と胴体が干渉して後退させることができていません。しかも、羽ばたき下げ時に前進角になっているのは好ましいのですが、後縁が跳ね上がって揚力を失っているのはマイナスに思えます。
UNA3_TB30翼開長1000mm
羽ばたき周波数:2.7Hz
羽ばたき下げ時間比率:64%
モーターの回転数:22000r.p.m

翼開長が25%長くなっている分、羽ばたき周波数は小さくなっているようです。
羽ばたき上げ時間が小さくなっているので、羽ばたき効率も良くなっていると思われます。
風切り羽の素材は0.5mmスチレンペーパーを使っている。その剛性が主翼素材(60倍EPP3mm)より小さいのが効いていると考えています。
飛行パワー
水平飛行時のパワーがリアルタイムで測定すれば可能です。しかし、テレメトリーとかEmeter2のRDUがないので測定できません。
しかし、フルパワーでのモーターベンチテストはできるので、そこから上昇飛行時の飛行パワーは計算できることになります。(正確性は疑問ですが、水平飛行時のスロットル位置を覚えておいて、そのスロットル位置でベンチテストすれば水平飛行パワーも推測できます)
フルスロットル時の羽ばたき周波数もコマ取りしました。この後、ベンチテスト結果から上昇飛行時の飛行パワーを計算していきます。結果がでたら別エントリーにアップするつもりです。
UNA3_TB30 フルスロットル飛行
羽ばたき周波数:3.8Hz
羽ばたき下げ時間比率:50%
モーターの回転数:30400r.p.m









UNA3_TB30翼開長1000mm フルスロットル飛行
羽ばたき周波数:3.3Hz
羽ばたき下げ時間比率:67%
モーターの回転数:27000r.p.m

2 件のコメント:

  1. としちゃん2013年3月1日 17:56

    お久しぶりです分析結果大変参考になります。ベンチテストについですが、羽ばたき飛行機では特に空中に機体があり進んでいるときと、固定して羽ばたいたときではスロットル位置が同じでもモーターにかかる負荷が相当違うので、そのあたりが解るベンチがあると良いなあと思っています。Fest社などだとバランスさせた回転するアームに機体を乗せて測定していました。糸で吊した場合はやはり移動できずに固定されてしまうので結果が随分違ってくると思います、なにかウマイ方法があればいいのですが、搭載可能な軽量な測定器が欲しいところですね。あともしVテイルが取り外せるのであれば、水平尾翼のみの飛行も一度体験してみてはいかがでしょうか?抵抗が減るためなのか効率がぐんと上がり、羽ばたき周波数が少し下がるので、こちらではVtailをやめて全て水平尾翼のみにしてます。

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  2. としちゃん>  お久しぶりです。超小型飛行体研究所ブログ見てますよ。
    羽ばたき機そのものをベンチでテストするのは至難の業ですね。
    私の考えているのは、モーターのベンチテストです。
    モーターは電圧、電流、回転数が分かれば、その時の軸出力パワーが確定できます。つまり、今回のフルスロットル時の羽ばたき周波数が分かっているので、ギヤー比からモーター回転数が分かります。ベンチテストで、その回転数に合うように、プロペラを取り替えてテストし、当てはまったプロペラのプロペラ定数が分かれば、軸出力パワーが計算出来ることになる訳です。
    Vtailをやめる>
    風切り羽を使った横操舵がうまくいったらチャレンジするつもりです。
    まだまだ、鳥にはほど遠い状況ですね。コツコツあきらめずにやっていきましょう。

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