電動ヘリコプタ。図面、説明

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電動ヘリコプター。モデラーのためのヒント

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最近、航空モデリングでは電気モーターの使用が増えています。これは当然であり、内燃機関と比較した場合の利点は明らかです。始動の容易さ、プロペラ速度制御の正確さ、排気ガスの発生のなさ、騒音レベルの低さです。

電気モーターを備えた航空機の興味深いモデルがすでにいくつか作成されています。それらをヘリコプターモデルに適用する最初の試みが行われています。

エンジンの選択と推力の計算

電動ヘリコプタ (図 1) を作成できるかどうかは、主にモーターの比出力によって決まります。軽くて手頃な価格のエンジンから、比較的軽量で高出力を発生する掃除機の一連の電気モーターを区別できます。その最小のものは「Veterok」電動ブラシに使用されています。重量はわずか430gで、短時間使用の電力は75W、つまり約0,1リットルに達します。と。人気のある内燃エンジン MK-17 は同じ特性を備えていますが、重量は XNUMX 分の XNUMX です。

米。 1. 電動ヘリコプタモデルの図面 (クリックして拡大)

直径 200 mm、ピッチ 100 mm のシリアル航空機モデルプロペラを使用して「Veterok」をテストしたところ (図 2)、最大 500 kg の重量の航空機を飛行させるのに十分な約 5 g の推力を発生しました。ただし、ヘリコプターモデルの場合は、大きな出力重量比が必要です。

N. E. ジュコフスキーの公式によれば、ホバリングモードでのメインローターの推力は次のようになります。

T = (33,25*N_вDη₀)^2/3,

ここで: T - 推力、kg; Nv - パワー、l。と。; D - 直径、m; η は、所定の位置で動作している場合のメインローターの相対効率です。

値η₀最高の航空機モデルのローターでは、0,65 ～ 0,7 に達します。電気モーターの動力は、テールローターの回転、ファン、ギアボックスの損失にも費やされます。メインローターに伝わる割合は0,07リットルと仮定します。と。直径を 1,5 m にすると、推力が決まります。

T =（33,25 * 0,07 * 1,5 * 0,65）^2/3= 1,73はkgです。

したがって、重量が 1,5 kg のヘリコプタモデルの場合、推力の余力により、エンジンの「最大」で飛行することはできません。ここで、水平飛行ではホバリングモードよりも必要な電力が少ないという事実も考慮する必要があります。また、離陸時には地球への接近の影響がプラスに働きます。これらすべては、電気モーターを最高速度で動作させる必要がないことを示唆しています。

モデルスキーマの選択

現在、航空分野では、ヘリコプターの主要部分はテールローターを備えたシングルローター方式で作られており、制御の容易さから普及している。作成されるモデルが管理可能であることを考えると、そのようなスキームを基礎として採用するのが最善です。考えられるバージョンの図面を図 2 に示します。

米。 2. パワーモーター「Veterok」（クリックで拡大）

製造とバランスを容易にするために、メインローターとテールローターは XNUMX 枚のブレードで作られています。ヘリコプターを作成するときは、安定性に細心の注意を払う必要があります。設計されたモデルでは、一種のジャイロスコープを形成する安定化ウェイトの助けを借りて提供されます。ローターの動作中、ブレードに取り付けられた重りは回転面を維持する傾向があります。所定の位置から逸脱すると、ブレードの迎角に周期的な変化が発生し、これによりローターを前の位置に戻す空気力学的な力が発生します。スワッシュプレートを使用してウェイトの回転面を変更することで、モデルの飛行を制御できます。

メインギアボックスとテールローターへの回転伝達

メインローターが前に計算した推力を発生させるためには、ギアボックスのギア比を正しく選択する必要があります。正確な計算には、エンジンと空力ローターの負荷特性に関する知識が必要です。概算の計算に限定することもできます。テスト中にモーターシャフトに取り付けられたピットとローターの直径がわかれば、次の式でギアボックスのギア比を決定できます。

i_р=（R。_нв/R₀)^5/3,

ここで R_нв- ローター半径; R₀- モーターシャフトのネジの初期半径。私_р- ギアボックスのギア比;

Rの場合_нв= 0,75 メートル;R₀= 0,1;i_р= 28,8。

このようなギア比は、XNUMX 段階または XNUMX 段階で計算できます。 XNUMX 段ギアボックスが選択されている場合は、次のようになります。

і₁= Z₁/Z₂; 私₂= Z₃/Z₄,

ここで、Zはギアボックスの歯車の歯の数です。 Zを取る₁= 10,Z₂= 100,Z₃= 17,Z₄= 93、わかります_р= 28,8。実際には、所定の歯数の歯車を選択することができず、計算値から +/-10% の偏差が発生しても、メインローター推力の大幅な低下にはつながりません。

ギアボックスを軽くし、同時に十分な強度を持たせるように努める必要があります。軽量化のため、大きなギア（Z₂= 100 と Z₄= 93) はジュラルミンまたはテキストライトで作ることができます。

テールローターへの伝達（図3）は、Ø 60～80 mmの0,8つのプーリーを使用するのが最も簡単です。先頭のプーリーはギアボックスの中間ステージに取り付けられ、駆動されるプーリーはテールブームに設置されます。それらは直径1〜XNUMX mmのナイロン糸で作られたテープで接続されています。

米。 3. モデル伝送図 (クリックして拡大)

モデル管理

最初の段階でモデルを制御する場合は、エンジン速度の変更とコース制御の XNUMX つのコマンドで十分です。 XNUMXつ目は非常に簡単に実行できます。たとえば、ミシンのペダルなど、電源回路に含まれる加減抵抗器を使用します。

進路を制御するにはテールローターのピッチを変える必要があります。これは、ギアボックスを備えたタイプ DK-5-19 などの小型電気モーターを使用して実行できます。最後はタイマー（カメラの自動起動）によるものです。

最初の飛行が成功した後は、複雑な曲技飛行に進むことができます。これを行うには、さらにを追加する必要があります。斜板を制御する XNUMX つのステアリングマシン。彼らの助けを借りて、「前方から後方へ」、「左から右へ」の飛行が実行されます。

ヘリコプターのモデルをマスターした後、ホールで開催される競技会では、ルートに沿って飛行したり、指定された地点に着陸したりするなど、実際のヘリコプターの競技会と同様のさまざまなオプションが提供されます。

電動ヘリ
米。 4. モデルの概略図: M1 - 動力モーター、M2 - 制御モーター、PU - 制御パネル

最後に、安全性について一言。まず第一に、モデルとコントロールパネルの両方で通電要素のすべての接続を慎重に行う必要があります。また、後者には4Aの電流用のヒューズ（図1）を必ず取り付けてください。変圧器を介してネットワークに接続することが望ましいです。最後に、機体の打ち上げに備えて、地上でシステム全体の信頼性を確認することが重要です。これを行うには、ヘリコプターをベースに接続した後、すべてのモードで電気モーターを駆動し、ローターの速度を徐々に上げる必要があります。これらの基本要件を遵守することで、飛行の安全性が確保されます。

著者: V. スレプコフ

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