羽ばたき 解析

飛行会で撮影したBird01と、多摩動物公園で撮影した鳥との羽ばたきを比べてみました。


Bird01、鳩、クロトキを210fpsのハイスピード動画で撮影し、その動画から羽ばたき１回分の静止画を取り出してみました。Bird01の羽ばたきが鳥の離陸時に印象が近いので、鳥は離陸シーンを撮影しています。
また、静止画は離陸直後ではなく、２～３回羽ばたいた後をサンプルしました。
Bird01






鳩






クロトキ









まず、スペックデータを記します。ただし、実際撮影した鳥のデータは採れないのでwebからの参考データです。
Bird01
　翼開長：846mm
　翼面積：15.7dm2
　体重：220g
　翼面荷重：14.0g/dm2
鳩
　翼開長：668mm
　翼面積：6.2dm2
　体重：390g
　翼面荷重：62.9g/dm2
クロトキ
　翼開長：1344mm
　翼面積：26.9dm2
　体重：1500g
　翼面荷重：55.8g/dm2
静止画にタイムを記しました。29fpsで再生しているので、羽ばたき周波数が計算できます。
羽ばたき周波数(Hz)
　Bird01：8.037
　鳩：9.052
　クロトキ：4.718
羽ばたき下げ時間比率
　Bird01：0.556
　鳩：0.459
　クロトキ：0.543
羽ばたき方向
鳥もBird01も後上から前下に羽ばたいている。Birdは翼付け根のT方向(前後方向)の曲げ剛性が小さいので上下に羽ばたいているが前後に翼端は移動している。
鳥は、離陸直後は前後に羽ばたいているが徐々に上下方向に移行していくようです。
迎角
鳥もBird01も風圧で、羽ばたき下げ時は捻り下がり、上げ時には捻り上がっている。
鳥は羽ばたき上げ時、翼をたたみぎみにして羽ばたき効率を上げているようです。
Birdは捻り剛性が小さいので羽ばたき下げ時、大きく捻り下がっている。
これが、羽ばたき飛行時にダウンセッティングになっている理由のようです。
ただし、Birdは羽ばたき上げ時に翼をたたむことができないので、この大きな捻り下げがないと羽ばたき効率が落ちて飛行できなくなると思われます。
羽ばたき周波数
翼開長が大きいほど、翼面荷重が小さいほど、羽ばたき周波数は小さくなる傾向にあります。
Bird01は羽ばたき上げ時の翼たたみ機構がないので、羽ばたき効率が悪く、羽ばたき周波数は大きくなっているようです。

自選メカで3D-FOを飛ばす その１

最近、「格安メカで3D-FOが飛ばせないか」との要望がありました。
3D-FOメカは、スペック的に満たしているだけでなく、丈夫で長持ちし、ショップで長く販売しているものを薦めています。
しかし、個人ユースであれば、自分目的にあったスペックで良い、使用期間も短くて良い、ショップで扱わなくなってもかまわないかもしれません。


「予め調べ、購入後テスト解析、目的に合わなければリトライ。これを繰り返して、満足のいく飛行にたどり着く」と、手間が掛かることは覚悟しなければなりません。
経済面だけ見れば、バイトや残業して推奨メカを購入した方が簡単かもしれません。
しかし「調査、テスト、解析」こそ、サイエンスホビーの基本です。
ぜひ、このプロセスを面白がってください。そして、自作飛行機3D-FOを楽しんでください。
自選メカとして、サーボ、アンプ、モーターについて考えていきましょう。
「自選メカで3D-FOを飛ばす　　その２」以降では推奨メカを紹介しながら、私なりのやり方を紹介していきます。

HACKER A10-15S ベンチテスト

3D-FOの推奨モーターである「HACKER A10-15S」
推奨ペラ(GWS5043)以外にも色々なペラで飛行できています。
そこで、それらペラでのモーターユニットベンチテストをしてみました。


アンプ：THUNDERBIRD-9A
バッテリー：DisirePowerV6 360mAh 2s 25C
バッテリーはモーターユニットの最大電流が十分流せるように大きめを使っています。
プロペラ：GWS5043

このペラは推奨ペラです。
最大出力
回転数：11000rpm
スラスト：110g
電流：3.9A
プロペラ：GWS6030

最大出力
回転数：10500rpm
スラスト：168g
電流：4.1A
プロペラ：GWS7035

最大出力
回転数：9500rpm
スラスト：190g
電流：5.2A
プロペラ：GWS8043

最大出力
回転数：6000rpm
スラスト：230g
電流：7.2A

RC Slope Slow Glider 作成開始

石井さんからゲットしたグライダー。バラバラになっちゃいました。
RC化したのですが、ダッチロール気味で今一。
YSFCブログ「F1E FF Slope Soaring Gliders」を見て、RCスロープスローグライダーに改造を決意。翼の多段上半角を止め、直線翼の部分にエルロンを追加するつもりです。

巨大翼竜は飛べたのか

YSFCブログで紹介されていた本。面白かった。
ブログにも書いてあったが、私の興味がありそうな部分は後半の一部分。本屋で取り合えず手に取る。はじめにを読むと「最終章を理解するためにはどうしても必要なので、是非とも前半部分も読んでいただきたい。」とあったので、購入しました。


「計測してデータを取り、それを分析して、実際に起こっている現象と自分のイメージとのギャップを埋めていく」事は大好きなので、この本のデータロガーを使ったバイオロギングは面白く読み進めました。
第4章からは興味のある鳥が登場してきたのもあり、のめりこんで読んでしまいました。
読み終わったのは午前2時。本を読んでの夜更しは学生時代いらい始めてかも知れません。
あまりに面白かったので、本の中のグラフに、今製作中のBird01のデータを入れちゃいました。（比較する意味は無いけど、気分と言うことで）

翼開長に対して、翼面積が大きく、体重（全備重量）が小さいBird01。
筋肉でなくモーターで動くBird01は、この体重でも非力ではない。8Hzで羽ばたき飛行してます。
ミズナギドリの離陸着陸羽ばたき周波数とほぼ同じ羽ばたき周波数でBird01は飛行しています。飛行ビデオを見ると、鳥の離陸時の羽ばたきの様子に似ているように思えます。現在、ハイスピード動画解析中。終了までもう少し時間ください。
翼竜について
私も佐藤先生のイメージと同じです。
無風で平地から離陸できなければ、生き残れるわけがありません。
数億年前、地球気候の大変動が起き大絶滅（確か、地球のコアから溶岩が噴出し、Co2密度が高くなった）
特殊な呼吸方法を編み出した恐竜が大繁栄。その一族である翼竜。
翼竜が誕生した時は今よりCo2密度が高かったと思われる。
本では「空気の作用が違うのでは？」と言う疑問
翼竜誕生当時は、空気の作用は今と違ったと思われる。しかし、現在に近づくにつれCo2密度は現在の値に近づいているはず。
しかし、翼竜は大型化し益々反映していた。つまり、空気の作用は今と同じなのに、翼竜は飛んでいたはず。
確かに佐藤先生のデータから見ると、筋肉量不足で離陸できないことになってしまう。
たとえば、特殊な呼吸方法。これは、恐竜の末裔である鳥も同じなのだが、翼竜は鳥の先祖の恐竜達よりもっと優れた、酸素取り込み術を持っていて、その一族が翼竜となって、大繁栄したとか？
私は、専門ではないので、これを確かめる術はありません。