俺がレビュー等で「旋回極振り」という表現をする理由がわかっていただけるかと思います。
スロットル、ピッチ、ヨー、ロール。ラダー、エルロン、エレベーター。欧米のレビューとかでも結構耳にしますし、大抵のドローン操縦How To 本(?)でも出て来る言葉です。これは、「空を飛ぶ元祖が飛行機」であるところから来ています。
飛行機は、翼の形によって空気の流れ、風を「揚力」に変換して飛んで居ます。翼の下側に遅い風、翼の上側に速い風の流れを作りだせば揚力が得られます。
飛行機は風の流れを、翼の形を変形させる事でコントロールし、機体の向きを変えさせたり、上昇したり下降したりします。
飛行機のシミュレーターゲームなどでわかると思いますが、上昇したかったら「エレベーターアップ」という、操縦桿を手前に下げる動作をします。プロポに置き換えると「レバーを下に倒したら上昇する」という事に。ほーら、どんどんややこしくなったw
飛行機で上昇したかったら、
1.スロットルを上げて加速し推力を得る。
2.エレベーターを引いて空気の流れを揚力に変える。
曲がりたかったら、
1.スロットルを上げて加速し推力を得る。
2.ラダーで機首を振りつつ、エルロンで機体を傾けて墜落しないようにバランスをとる。
という複雑テクニックを要します(実はシレっとシンクロしてたりw)。
なにせプロポは飛行機もヘリコプターもドローンも共通というか、
飛行機のプロポをドローンが流用させてもらっている
んですよ。
だからややこしい事になっています。
飛行機はまさに航空力学を肌で覚えていないと、まともには飛ばせそうにないですね。飛行機は。
続きまして、ヘリコプター。メインローターとテールローターの、2つのプロペラで飛びます。メインローターが揚力の役割を果たしているのは、誰もが想像できる事でしょう。しかしどうして前後移動や左右移動を行っているのか、ちょっとピンと来ないですよね。
これには「反トルク」が利用されています。
例えば、電気ドリルで板に穴をあける際、力加減が弱いと自分が回ってしまいます。板を手で押さえておかないと板が回ります。
回転するものは、その回転の逆方向にも力が働く
これが反トルクです。
ヘリコプターはメインローターを回転させて揚力を得ています。メインローターは電気ドリルの如く空気中に穴を開けて突き進もうとする事で揚力とし、同時に反トルクによって機体は逆方向に回転しようとしてしまいます。これを押さえこむ「手」の役割をするのがテールローターです。
さらにテールローターにも反トルクが生じます。で、それを抑え込むのがメインローターと。ヘリコプターはこの2つの微妙な回転バランスによって静止しています。
で、ここから訂正して再勉強して解説です。
ヘリの場合の前後左右移動は、なんとブレード角度を回転するタイミングに合わせて変える事で、揚力の大小を生み出しているそうです(このブレード角度を「ピッチ」と表現するそうですが、それやっちゃうとごっちゃになりそうなので「ブレード角度」で行きます。)。
ブレード角度がゆるいと揚力は下がり、きついと揚力はあがります。
で、前進したい場合は機体の前の揚力が下がるよう、機体の後ろの揚力はあがるように、回転しながらもタイミングを合わせ、ブレード角度を変えているそうです。
このように、回転し続けながらも機体のそれぞれの位置でそれぞれ微細にブレード角を調整する事を「サイクリックピッチコントロール」と呼ぶそうです。
で、単純に考えれば、機体の前にブレードが来た時にブレード角度をゆるめ、機体の後ろ側にブレードが来た時にブレード角度をきつくすれば、機体前部の揚力は下がり、機体後部の揚力はあがり、前進するんだろうと思ったんですが、そうじゃないんですね><
回転する物体に加えられた力は、90度ずれて効果を出す
これを「ジャイロスコピック・プリセッション」(単に「ジャイロ効果」と表現されたものも。これも誤解されそうなのでジャイロスコピックプリセッションでいきます。)と呼んでいると。
ジャイロスコピックプリセッションは、地球ゴマで解説しているサイトがありました。しかもブーメランの飛行理論…。なるほどわからんw
メインローターが時計回りで回っている場合ですと、機体の前部で揚力を下げるために、機体の左でブレード角度をゆるめ、機体の後部で揚力を上げるために、機体の右でブレード角度をきつめる。
ヘリコプター考えた人、アタマいいわ…w
※今回ヘリの飛行について指摘された中で、メインローターを移動したい方向に傾けて移動しているという話もありましたが、俺は見つけられませんでしたが、そういう簡単な方法も今ではあるのかも知れません。
ドローンは、あえて言い換えるならマルチコプターは、揚力のコントロールをヘリコプターの様にブレードの角度を変化させるのではなく、単純に4方向などに配列したプロペラの回転数調整によって効率よく飛ぶ事を目的としたものです。
時計回り(ClockWise)、反時計回り(CounterClockWise)のローターを交互に配置することで、お互いの反トルクを相殺すれば静止します。
左移動したければ、右側2つのローターの回転数を上げれば、機体が左へ傾き左へ移動します。
左旋回したければ、右前と左後ろのローターの回転数を上げれば、反トルクのバランスが変わって反時計回りが勝ち、左旋回します。
機体の姿勢制御する方法が4つのローターの回転数調整だけで済むのが、マルチコプターの利点ですかね。
ここまで来て全く残り3つの言葉「ピッチ、ヨー、ロール」の説明をしていないわけですがw
よくトイクアの性能表記に「6軸ジャイロセンサー搭載」なんてものがあります。厳密に言えば、3軸センサーにそれぞれの軸の加速度もわかるセンサーなんですけどね。
3軸センサーはX軸に1cm動いた、んで、6軸センサーはX軸に時速1kmで1cm動いた、みたいな。
空間座標はX、Y、Zで表現されることが多いですが、飛行機の場合は座標ではなくベクトル?モーメント?回転軸的表現が適用されます。そりゃそうだ。飛行機は空中に静止する物体ではなく、常に空中を移動しつづける物体ですから。
基本前進ありきで、ピッチ、ヨー、ロールがゼロ(変化なし)なら真っ直ぐ前進飛行。
ピッチがあがると機首が上を向いて上昇。
ヨーがあがる(左)と機首が左を向いて左旋回。
ロールが上がる(左)と胴が左回転。
あーくそややこしい!w
ドローンを飛ばす上で、雑学的に知ってて損はないのでしょうけど、知ったところでどうよってのはありますね。飛行機の場合は、「エレベーターを操作してピッチをあげ、機首を上に向けて上昇させる」という結果までの流れ動作を理解する必要があると思いますが、ドローンでは「上昇させたいならレバーを上へ」 で済む話なんです。操縦方法も機体のベクトル動作をレバー動作に連動させているわけですが、今のところコレが最も直感的だからとされているからで、そのレバー動作を具現しているのが、飛行機用・ヘリ用プロポであって。飛行機でいうスロットルは前進ですが、ドローンでいうスロットルは上昇ですし(ヘリコプターもかな?)。
自分の場合、あえてヨーだピッチだは使わず、右移動とか左旋回とか、日本語で分かりやすいと思われる言葉を多用しています。おかげで自分自身も、プロポのセッティングとかで「あれ?PITCHって前進後退だっけ?」みたいなややこしくて混乱して困ってしまう事態に陥る事しばしば。
トイクアではレバーを使わず、スマホのジャイロセンサーと、トイクアのジャイロセンサーを連動させて飛ばすタイプも出てますね。飛行機やレーサードローンの様に常に前進させる飛ばし方ではない、どちらかというと「空中静止ありき」な操縦方法であれば、スマホのジャイロコントロールによる飛ばし方の方が、より直感的なのかもなと思ったりしています。
レバータイプにしたって、最近ではゲームコントローラーを意識したものも。中にはまんまプレステと同じものもありますよねw そう言えばゲームでキャラクターを操作するのに、「速く移動するには方向レバーを2回倒す」なんてのがありましたが、ひょっとしたらこれからの人は「あれ?方向レバー2回倒したのにスピードアップしないジャン!」なんて人も出てくるかも知れませんね。
スロットル、ピッチ、ヨー、ロール。ラダー、エルロン、エレベーター。欧米のレビューとかでも結構耳にしますし、大抵のドローン操縦How To 本(?)でも出て来る言葉です。これは、「空を飛ぶ元祖が飛行機」であるところから来ています。
飛行機は、翼の形によって空気の流れ、風を「揚力」に変換して飛んで居ます。翼の下側に遅い風、翼の上側に速い風の流れを作りだせば揚力が得られます。
飛行機は風の流れを、翼の形を変形させる事でコントロールし、機体の向きを変えさせたり、上昇したり下降したりします。
- スロットル:プロペラやジェットなどの推力。車で言えばアクセルの役割。
- ラダー:機首を振る動翼。語源は船の「舵」だそうです。
- エルロン:機体を横転させるための補助翼。
- エレベーター:昇降舵。機首を上げ下げするための水平尾翼の動翼。
飛行機のシミュレーターゲームなどでわかると思いますが、上昇したかったら「エレベーターアップ」という、操縦桿を手前に下げる動作をします。プロポに置き換えると「レバーを下に倒したら上昇する」という事に。ほーら、どんどんややこしくなったw
飛行機で上昇したかったら、
1.スロットルを上げて加速し推力を得る。
2.エレベーターを引いて空気の流れを揚力に変える。
曲がりたかったら、
1.スロットルを上げて加速し推力を得る。
2.ラダーで機首を振りつつ、エルロンで機体を傾けて墜落しないようにバランスをとる。
という複雑テクニックを要します(実はシレっとシンクロしてたりw)。
なにせプロポは飛行機もヘリコプターもドローンも共通というか、
飛行機のプロポをドローンが流用させてもらっている
んですよ。
だからややこしい事になっています。
飛行機はまさに航空力学を肌で覚えていないと、まともには飛ばせそうにないですね。飛行機は。
続きまして、ヘリコプター。メインローターとテールローターの、2つのプロペラで飛びます。メインローターが揚力の役割を果たしているのは、誰もが想像できる事でしょう。しかしどうして前後移動や左右移動を行っているのか、ちょっとピンと来ないですよね。
これには「反トルク」が利用されています。
例えば、電気ドリルで板に穴をあける際、力加減が弱いと自分が回ってしまいます。板を手で押さえておかないと板が回ります。
回転するものは、その回転の逆方向にも力が働く
これが反トルクです。
ヘリコプターはメインローターを回転させて揚力を得ています。メインローターは電気ドリルの如く空気中に穴を開けて突き進もうとする事で揚力とし、同時に反トルクによって機体は逆方向に回転しようとしてしまいます。これを押さえこむ「手」の役割をするのがテールローターです。
さらにテールローターにも反トルクが生じます。で、それを抑え込むのがメインローターと。ヘリコプターはこの2つの微妙な回転バランスによって静止しています。
で、ここから訂正して再勉強して解説です。
ヘリの場合の前後左右移動は、なんとブレード角度を回転するタイミングに合わせて変える事で、揚力の大小を生み出しているそうです(このブレード角度を「ピッチ」と表現するそうですが、それやっちゃうとごっちゃになりそうなので「ブレード角度」で行きます。)。
ブレード角度がゆるいと揚力は下がり、きついと揚力はあがります。
で、前進したい場合は機体の前の揚力が下がるよう、機体の後ろの揚力はあがるように、回転しながらもタイミングを合わせ、ブレード角度を変えているそうです。
このように、回転し続けながらも機体のそれぞれの位置でそれぞれ微細にブレード角を調整する事を「サイクリックピッチコントロール」と呼ぶそうです。
で、単純に考えれば、機体の前にブレードが来た時にブレード角度をゆるめ、機体の後ろ側にブレードが来た時にブレード角度をきつくすれば、機体前部の揚力は下がり、機体後部の揚力はあがり、前進するんだろうと思ったんですが、そうじゃないんですね><
回転する物体に加えられた力は、90度ずれて効果を出す
これを「ジャイロスコピック・プリセッション」(単に「ジャイロ効果」と表現されたものも。これも誤解されそうなのでジャイロスコピックプリセッションでいきます。)と呼んでいると。
ジャイロスコピックプリセッションは、地球ゴマで解説しているサイトがありました。しかもブーメランの飛行理論…。なるほどわからんw
メインローターが時計回りで回っている場合ですと、機体の前部で揚力を下げるために、機体の左でブレード角度をゆるめ、機体の後部で揚力を上げるために、機体の右でブレード角度をきつめる。
ヘリコプター考えた人、アタマいいわ…w
※今回ヘリの飛行について指摘された中で、メインローターを移動したい方向に傾けて移動しているという話もありましたが、俺は見つけられませんでしたが、そういう簡単な方法も今ではあるのかも知れません。
ドローンは、あえて言い換えるならマルチコプターは、揚力のコントロールをヘリコプターの様にブレードの角度を変化させるのではなく、単純に4方向などに配列したプロペラの回転数調整によって効率よく飛ぶ事を目的としたものです。
時計回り(ClockWise)、反時計回り(CounterClockWise)のローターを交互に配置することで、お互いの反トルクを相殺すれば静止します。
左移動したければ、右側2つのローターの回転数を上げれば、機体が左へ傾き左へ移動します。
左旋回したければ、右前と左後ろのローターの回転数を上げれば、反トルクのバランスが変わって反時計回りが勝ち、左旋回します。
機体の姿勢制御する方法が4つのローターの回転数調整だけで済むのが、マルチコプターの利点ですかね。
ここまで来て全く残り3つの言葉「ピッチ、ヨー、ロール」の説明をしていないわけですがw
よくトイクアの性能表記に「6軸ジャイロセンサー搭載」なんてものがあります。厳密に言えば、3軸センサーにそれぞれの軸の加速度もわかるセンサーなんですけどね。
3軸センサーはX軸に1cm動いた、んで、6軸センサーはX軸に時速1kmで1cm動いた、みたいな。
空間座標はX、Y、Zで表現されることが多いですが、飛行機の場合は座標ではなくベクトル?モーメント?回転軸的表現が適用されます。そりゃそうだ。飛行機は空中に静止する物体ではなく、常に空中を移動しつづける物体ですから。
- ピッチは、エレベーター操作による昇降舵で変化する軸
- ヨーは、ラダー操作による方向舵で変化する軸
- ロールは、エルロン操作による補助翼で変化する軸
基本前進ありきで、ピッチ、ヨー、ロールがゼロ(変化なし)なら真っ直ぐ前進飛行。
ピッチがあがると機首が上を向いて上昇。
ヨーがあがる(左)と機首が左を向いて左旋回。
ロールが上がる(左)と胴が左回転。
あーくそややこしい!w
ドローンを飛ばす上で、雑学的に知ってて損はないのでしょうけど、知ったところでどうよってのはありますね。飛行機の場合は、「エレベーターを操作してピッチをあげ、機首を上に向けて上昇させる」という結果までの流れ動作を理解する必要があると思いますが、ドローンでは「上昇させたいならレバーを上へ」 で済む話なんです。操縦方法も機体のベクトル動作をレバー動作に連動させているわけですが、今のところコレが最も直感的だからとされているからで、そのレバー動作を具現しているのが、飛行機用・ヘリ用プロポであって。飛行機でいうスロットルは前進ですが、ドローンでいうスロットルは上昇ですし(ヘリコプターもかな?)。
自分の場合、あえてヨーだピッチだは使わず、右移動とか左旋回とか、日本語で分かりやすいと思われる言葉を多用しています。おかげで自分自身も、プロポのセッティングとかで「あれ?PITCHって前進後退だっけ?」みたいなややこしくて混乱して困ってしまう事態に陥る事しばしば。
トイクアではレバーを使わず、スマホのジャイロセンサーと、トイクアのジャイロセンサーを連動させて飛ばすタイプも出てますね。飛行機やレーサードローンの様に常に前進させる飛ばし方ではない、どちらかというと「空中静止ありき」な操縦方法であれば、スマホのジャイロコントロールによる飛ばし方の方が、より直感的なのかもなと思ったりしています。
レバータイプにしたって、最近ではゲームコントローラーを意識したものも。中にはまんまプレステと同じものもありますよねw そう言えばゲームでキャラクターを操作するのに、「速く移動するには方向レバーを2回倒す」なんてのがありましたが、ひょっとしたらこれからの人は「あれ?方向レバー2回倒したのにスピードアップしないジャン!」なんて人も出てくるかも知れませんね。
コメント
コメント一覧 (13)
わかり易い説明ありがとうございます! 勉強させて頂きました。
私なんかは、感覚で飛ばしちゃってるので理論的な事はチンプンカンプンです。
ヘリコプターってそうやって飛んでるんですね。私はローター軸が動くかなんかの機構で前進してるのかと思ってましたw
ドローンについての操作法ですが、JIZOMAEさんもお気付きかとは思いますが、レーサー用の飛ばし方だと飛行機の操作法に似てると思います。
上昇下降はエレベーターで操作、曲がる時にはラダーとエルロンを組み合わせて。
スピードを上げる時にも、(機首を下げて)スロットルを開けて行きますし。
って、ワタクシ飛行機操縦した事無いんですけどねw(想像で書いてスンマセン!)
おはようございます!
愚痴を吐くかのように解説してしまって…><
あながち間違いでは無いけど、間違った解説をされているサイトもあったりして(ひょっとして自分も間違ってるかも!?)、忘備録として記事に…。
なんという俺都合!! ><
俺もレーサー機をANGLEで飛ばしてはいますが、今回紹介した事をアタマの片隅に入れているか入れていないかで、のみこみ具合や上達具合が変わってくるのかなーとも思いました。
ようこそ!
そうなんですか!?
俺はてっきり、メインローターの羽をタイミング合わせて角度変更させる最クリックピッチコントロールというやり方を採用しているものと思っていました。
ヘリの前進のしかたではちょっと間違ってるところがありますね。
機首を下げてメインローターを前に傾けるのはいいのですが、それは反力で傾けるのでは無いです。
ブレードの角度を細かく変えているのです。
それも、前進したければ、ブレードが左右の位置に来た時に片方は揚力を上げる方に、もう片方は揚力を下げる方に角度を変化させると、回転方向に90°遅れた前後に力が作用してヘリが前後に傾くという仕組みです。
ジャイロスコピックプリセッションというらしいです。
おはようございます!
ヘリの移動方法、俺そうとう間違って理解してしまってたみたいですね><
軸を動かす説、ブレードをタイミング合わせてブレード角度を動かす説。
ヘリって複雑すぎです。そりゃ墜落しますわ…。
零戦にも付いていて速度アップや燃費飛行に使ったようです
US-2もプロペラピッチを全く逆にする事でジェット機の逆噴射となり着陸距離を短くしています
ラジコンヘリコプターでこれを持つのが3Dで、プロペラのおこす浮力が逆に成るので逆さまでも飛行したり、直立したまま時計の振り子のような機動が可能です
私は安物レリのラジコンは持ってましたが、安物にプロペラピッチは有りません
マルチコプター同様固定ピッチです
当然、曲芸飛行など出来ません(笑)
そして前進後退左右移動はメインローターの傾きで行います
メインローターが傾く事で飛行機でいう翼の左右におこる浮力の差が産まれ戦後左右の移動に成ります
マルチコプターでは、主さんも説明しているように、これを各プロペラの回転で行なっています
ヘリコプターは反トルクが発生するかわりメインローターは基本一つで済む
マルチコプターは反トルクは無いが、複数のローターが必要
調べた事は無いので憶測ですが、マルチコプターでも曲芸飛行可能な機体が存在します
多分、プロペラピッチを変えられるか、モーターが逆回転するのでは?
と思います
ご指摘、心から感謝です!
なるほどへりでもピッチ固定で移動させる方法がある訳ですね。
マルチコプターで、Walkera F210(後期)は一瞬でモーター回転を逆回転させられる様になって居て、反転飛行が出来たりしてます。
トイクアでも何種類かそう言うのが有りました。
改めてそれらのフライトコントローラの優秀さを痛感します。
しかし、一口にヘリだ飛行機だと申しましても飛ばさせ方が多彩なのですね!
先日、ストローに大小の筒状の紙を取り付けた飛行機を作りました。
これだけでビューって飛ぶ不思議。
人は飛ぶという事にもっと色んな角度から見てみるというのも面白いかも知れませんね^ ^
ってより日本はモード1だからややこしく成る
飛行機やヘリコプターの操縦桿がプロポの右、ラダーやスロットルは左って実機にそった配置のプロポが外国
それを無視しているのは日本だけ(多分…)
で、ドローンはヘリコプターと同じと考えれば良い
実機のヘリコプターの操縦桿操作、つまりメインローターの傾きを右で行うから前後左右の水平飛行に成るし、左は実機では飛行機もヘリコプターも足で操作するラダと左腕で操作するスロットルにあたる
サイクリックでメインローターのピッチを変えるのは飛行機同様浮力を得る為、ローターのピッチ角が浅ければ少ない力で回転は増す、増したらピッチを深くし浮力を得る
安物ヘリはモーターのトルクで十分なのでサイクリックは必要が無いけどね
個人的にYouTubeのラジコンヘリ操縦シミュレーション動画がわかりやすいと思うよ
安物ヘリの2ch、実機同様の3ch、3Dも出来る4chの理屈がわかる
はい、私はモード1から即モード2へと乗り換え、今ではモード2じゃないと飛ばせない体になっています。
モードについては、右利き・左利きってのが人間にはあるわけですから、好きに選ばせたら良いのにと思ってはいるのですが、日本では産業用ドローン操縦士検定()など諸資格においてモード1限定という、「まだ凝りないのかガラパゴス化して己の首をしめる市場展開」をやっちゃっています。
DJI製品が国内正規販売店で購入するといちいちモード1にされてしまうのは、そういった背景と、現在圧倒的に国内ではモード1民が多いからだそうです。
ラジコンヘリについてなのですが、んー、グライダーや飛行機にしても全く興味が無いんですよね。
トイラジヘリを試しに買ってみようかとも思ったんですが…。
ダメですね。とっつきが「空物ラジコン」という概念からでは無い人間なので><
Phantom3スタンダードのプロポは、そのままだと右がスロットルで、一番下に下げるとロックされる構造です
安全面での配慮でしょうがモード2だと困った事に成ります
一応セキドに左側に変えるやり方がのっていたので、簡単な分解で済み問題無く使えてます
日本の場合、教えるベテラン?がモード1で今更モード変更などすると初心者と変わらない腕に成り指導所では無い
つまり、くだらない面子の為にガラパゴス化していると想像します
本来、ドローン操縦でグローバル化出来たチャンスを一部の日本の人間が潰した状態が今の日本ですね(笑)
Phantom3は、購入時にショップでMODE変更してもらわないといけないモデルだったのですね!
MavicProはスマホアプリ上でMODE変更が可能だったので、DJI製品すべてそういう方法なんだと思ってました。もし自分のMavicProがユーザーで変更できない仕様だったと思うとちょっとぞっとします。変更できて良かった…。
日本のドローン市場がすでにガラパゴス化しているのを知ってしまうたびに「希望」が薄れていくのを感じます。
とある日本の大企業が、このたびドローンを発表。どうやら今年中に製品化されるそうなのですが、事務所内を巡回し、社員の残業抑制に貢献するドローンソリューションだそうです。
一昨年のCESで中国のEHANGが出展した「人を乗せて飛ぶドローン」。PVではSFXによって実際に飛んだかのように紹介されるもフェイクを見破られ、さんざんコケにされていましたが、ドバイにてドローンタクシーとして年内試験運転開始だそうです。
もちろんドローン発展途上国であるわが国日本には、未だにそのような製品が登場する気配すら…。そこにきて残業抑制ドローンに話題が集中する。
まるで数年前のヘンテコなロボットを「最新テクノロジー」として紹介し話題にしていた中国となんら変わらない状況にも思えます。
それが回りまわって今の世界シェアトップの中国のようになってくれるのか、という奇跡に希望を託すしかないですねw
要は電化製品も韓国、中国等におされ、新たな産業が欲しい日本の苦肉の策が武器輸出な訳です
それに伴い大学にお金を払い兵器開発をしてもらおうと政府は目論んだ訳ですが殆どの有名大学は拒否したとニュースに有りました
農業や工業目的で企業が大学に支援する金など、たかが知れてます
平和利用が望ましいってタテマエで技術の進歩は進みません
多分日本はドローンでは後進国に成る事は約束されたも同然と考えています