有人ドローンのロバストについて。
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4翼のドローンについて、一つでも羽が止まれば墜落するから、故障確率はとても高い、、、と言われることがある。
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しかし、それは素人思考だ。
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現在のドローンは、上記の課題を複数の技術解で解決している。
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まず4翼のうち任意の1翼が故障したとき、、、
一つの解は、対角上2翼で推力をだし、残りの1翼でチルトを調整する方法。(たぶん有人機はこれを採用する)
もう一つは、推力重心をリアルタイムに計算し、機体を回転させることで、安定飛行を調整する方法。(安定度は高いが、有人機では目が回るが、まあ2Hz以内である。)
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では、2翼を失ったとき、、、、
もし対角上の2翼が残っている場合は、上記と同じ方法で安定制御に持っていくことができる。3翼目のチルト制御ができないが、2翼だけでもコレクティブピッチでチルトは制御できるので問題ない。
しかし運悪く、片側2翼を失ったった場合はすこし難しい。
しかし、機体を回転させることで、推力重心を安定させホバリングさせることは可能だ。このときの機体の回転数は10Hzを超えるため、搭乗者は失神してしまうが墜落することない。
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では、3翼を失ったとき、、、、
これは、まだ、実機では実証できていないが、
機体を回転させる方法で、シミュレーション計算では制御下に置くことができている。しかし、水平回転数は50Hz以上になることから、機内加速度は5Gをこえたしまい、1分以上続けば、命に関わることになる。このため、いったん地表付近まで自由墜落させ、激突寸前で、数秒間だけ制御することで、命だけは救える、、、と考えられている。
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上記の条件では、緊急時には、短時間でも、モータ2翼で推力を維持できることが条件となる。
最後に、4翼の推力が失われたとき、、、、
これはいまは救うことができない。
ヘリコプターなどの大翼機は、たとえエンジンが停止しても、ロータの回転慣性力と対気速度をつかう、オートジャイロ効果によって極めて安定的に着陸することができる。
しかし、高回転で小翼のロータ慣性力が小さい4翼機ではこれが難しいからだ。
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しかし、有人実用化においては、4翼機においてもオートジャイロ飛行ができるよう工夫されるとおもう。
(翼の中型化と回転数の低速化を図ったもの)
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あるいは、モータ構造は単純なので、一軸に2機のモータという構成も解の一つだろう。
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開発ベンチャーでは、各軸に高圧縮の炭酸ガスボンベを搭載し、緊急時には、これをロータ軸に噴射し、オートジャイロを行おうとする研究も進んでいる。
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最後になるが、これらのドローンのロバスト研究においては、日本はまったく後進国であり、技術も特許もない状態であることは事実だ。かつての自動車大国ニッポンをふたたび自動飛行機で、、、という国策はもはや危機ということだ。日本人としては悲しく思うが、地球人と考えれば、それでいいのかもしれないな。


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4翼のドローンについて、一つでも羽が止まれば墜落するから、故障確率はとても高い、、、と言われることがある。
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しかし、それは素人思考だ。
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現在のドローンは、上記の課題を複数の技術解で解決している。
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まず4翼のうち任意の1翼が故障したとき、、、
一つの解は、対角上2翼で推力をだし、残りの1翼でチルトを調整する方法。(たぶん有人機はこれを採用する)
もう一つは、推力重心をリアルタイムに計算し、機体を回転させることで、安定飛行を調整する方法。(安定度は高いが、有人機では目が回るが、まあ2Hz以内である。)
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では、2翼を失ったとき、、、、
もし対角上の2翼が残っている場合は、上記と同じ方法で安定制御に持っていくことができる。3翼目のチルト制御ができないが、2翼だけでもコレクティブピッチでチルトは制御できるので問題ない。
しかし運悪く、片側2翼を失ったった場合はすこし難しい。
しかし、機体を回転させることで、推力重心を安定させホバリングさせることは可能だ。このときの機体の回転数は10Hzを超えるため、搭乗者は失神してしまうが墜落することない。
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では、3翼を失ったとき、、、、
これは、まだ、実機では実証できていないが、
機体を回転させる方法で、シミュレーション計算では制御下に置くことができている。しかし、水平回転数は50Hz以上になることから、機内加速度は5Gをこえたしまい、1分以上続けば、命に関わることになる。このため、いったん地表付近まで自由墜落させ、激突寸前で、数秒間だけ制御することで、命だけは救える、、、と考えられている。
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上記の条件では、緊急時には、短時間でも、モータ2翼で推力を維持できることが条件となる。
最後に、4翼の推力が失われたとき、、、、
これはいまは救うことができない。
ヘリコプターなどの大翼機は、たとえエンジンが停止しても、ロータの回転慣性力と対気速度をつかう、オートジャイロ効果によって極めて安定的に着陸することができる。
しかし、高回転で小翼のロータ慣性力が小さい4翼機ではこれが難しいからだ。
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しかし、有人実用化においては、4翼機においてもオートジャイロ飛行ができるよう工夫されるとおもう。
(翼の中型化と回転数の低速化を図ったもの)
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あるいは、モータ構造は単純なので、一軸に2機のモータという構成も解の一つだろう。
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開発ベンチャーでは、各軸に高圧縮の炭酸ガスボンベを搭載し、緊急時には、これをロータ軸に噴射し、オートジャイロを行おうとする研究も進んでいる。
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最後になるが、これらのドローンのロバスト研究においては、日本はまったく後進国であり、技術も特許もない状態であることは事実だ。かつての自動車大国ニッポンをふたたび自動飛行機で、、、という国策はもはや危機ということだ。日本人としては悲しく思うが、地球人と考えれば、それでいいのかもしれないな。


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