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2015年12月3日木曜日

2重反転ロータについて

2重反転ロータに興味があります.ドローンを飛ばすなら,この2重反転ロータを使いたい.テールにトルクを消すロータを付ける必要が無いですからね.対称性のある機体ができます.球体とか.以前挙げた,スイスの「GimBall」もこの方式です.


以下wiki転載

2重反転ロータとは,または同軸反転式ローターとはヘリコプターのメインローター形式及カウンタートルク対策である。ローターが同軸上に2つあり、互いに反転して回ることにより、カウンタートルクを打ち消す仕組みを指す。



Ka-50/Ka-52 ホーカム/ブラックシャーク

<利点>
ローターの直径が小さくできる。
テールローターが不要になり、テールブームをメインローター回転面の外まで伸ばす必要が無い。またテールローターが低空飛行時や着陸時に、何らかの物体や地上の人と接触する事によって起こる事故が無くなり、安全性が向上する。
・メインローターに全出力を回せるためパワーロス低減が可能。
・小型化し易く艦上機あるいは艦載機としての使用に有利となる。陸上機の場合もヘリポートの面積を節約できる。
・ヘリコプターに不利とされる高速性能の追求が容易。
・テールローターを装備する形式と比較して自立安定性が優れているので高度な制御が無くても一定の安定性を維持できる

<欠点>
ローター回転軸やトランスミッションの構造が複雑になる。
・操縦系統の設計が難しい。
・飛行中の応力によりローターが衝突するのを防ぐため上下間隔を広げる必要があり、非常にローターマストが高くなる。このため格納庫の天井を高くしなければならない。このことは、ロシア海軍のように艦載ヘリコプターを2重反転ローター形式の機種のみで運用する海軍では問題になる可能性は少ないが、一国の海軍が艦載ヘリコプターの多機種運用を実施しようとする場合や、多国間運用の際に他国艦船に着艦するような場合に、艦上の格納庫の内寸が機体寸法に適合しないといった不具合が発生する恐れがある。(相互運用性の問題)
・上下の干渉による損失が発生する。(そのため、シコルスキー S-69のように回転翼を剛体化するか、カモフ Ka-25のように上下の回転翼間を離す必要がある。)

<ABCローター>
二重反転式ローターを発展させた形式としてアドヴァンスト・ブレイド・コンセプト・ローター(ABCローター)がある。これはリジッドローターを用いた二重反転式ローターのことで、前進側のローターだけでほとんどの揚力を賄う形式であり、後退側の逆流や失速による左右の揚力バランス喪失に対する解決策の1つとされている。この形式ではより高速飛行に向いた翼型のローターを用いることになるため、従来では不可能だった高速ヘリコプターが実現できるとされている。通常のヘリコプターではメインローターの前進側が遷音速に達し衝撃波が発生する速度が限界となり、解決策としてローター先端に後退角をつけ、さらにその部分には遷音速翼型を用いるヘリも実用化されているが、シングルローターでは後退側の逆流と失速による限界があるので、この対策も大きな効果は見込めない。この問題はABCローターを用いることで後退側ローターに依存しない飛行が可能になるため解決できるという。またリジッドローターはヒンジが存在しないという性質上フラッピング動作も小さいため、高速飛行時における後退側の失速も抑え易く(前述の通り本来は後退側に依存しない形式ではあるが)なり、またローターの衝突防止に上下間隔を広くとるために背が高くなる欠点もある程度解決できる。

<他の反トルク解決方式>
ツインローター式
 ・チップジェット : 翼端に噴射口のあるヘリコプターブレードである。翼端噴流式とも。 チップジェットは通常の駆動軸回転式に対してトルクが発生しない為、テールローターが必要ない。
 ・ホットサイクル式ローター
 ・タンデムローター式
 ・交差反転式ローター
 ・サイドバイサイドローター式

シングルローター式
 ・ノーター式
 ・ダクテッドファン式


◇参考サイト
⇒ wikipedia 2重反転ロータ

球体ドローン「Gimball」

gimball
「Gimball」




以下参考サイトコピペ
スイス連邦工科大学生まれのスタートアップFlyability社は、ボールに入ったドローン『ギムボール』(Gimball)を開発している。アラブ首長国連邦のコンテスト「The UAE Drones For Good Awards」で見事100万ドルを勝ち取った。


100万ドルって凄いですね汗.このドローンの興味深い点は2つあります.1つは同軸2重反転ロータを使用している点.もう一つは,外装と本体をジンバルで繋げて,外界からの衝撃に強いです.姿勢制御が命のドローンにとってこれはとても重要です.フレームがむき出しだと,壁に少し擦るだけで墜落してしまいますが,これならば問題ありません.水平移動には下についている,ヒレで制御しているみたいですね.
一番気になった問題点は,カメラに外装が写りこむこと.これは嫌ですね.外装の外に付けるとハード的にも難しそうで,カメラの向きも変わりやすくなってしまいそうです.カメラ画像と設置場所は完全にトレードオフの関係ですね.

◇参考サイト
球体ドローンって発想がなるほど面白い ぶつかっても痛くない『Gimball』 - 週刊アスキー

同軸2重反転方式の飛行体カメラ 3D Pocketcopter

3D Pocketcopter
3D Pocketcopter
3D Pocketcopter_1
3D Pockercopters

タケコプター+カメラ.おもしろいですね.同軸で二枚のプロペラが反対向きに回転することで,ヨー方向の回転を打ち消しています.ヘリコプターでも見られる形です.ヘリは,テールにヨー方向の回転を打ち消すロータが付いてる方式がおおいですがね..

問題は前後左右にどのようにして動くかですね.重心移動,ヒレを付ける,プロペラの制御?で平面移動が実現するのかな?

今あるコンシューマ向けのドローンはクワッド(4枚プロペラ)が主流ですが,4枚プロペラのせいで大型になっています.大型というのは,20cm~60cm(あくまで個人的な見解での大型).こんなもの飛んでいたら怖いです.ましてや突っ込んで来たら...(カラスや鷲が突っ込んでくるのと同じ)
もっと一般的に普及するには,もっと小型にしないといけません.野球ボール,スズメサイズになれば買う人増えるんじゃないかな... 

そう考えると,同軸2重反転プロペラが今後のドローンのドミナントデザインになるかも?


◇参考サイト

◇本家サイト