模型飛行機

模型飛行機は、実在する航空機または想像上の航空機の物理的な模型であり、通常は展示、研究、または娯楽のために作られます。模型飛行機は、飛行するものと飛行しないものの 2 つの基本的なグループに分けられます。飛行しないモデルは、静的モデル、展示モデル、または棚モデルとも呼ばれます。

航空機メーカーや研究者は、空気力学的特性のテスト、基礎研究、または新しい設計の開発のために風洞模型を製作します。航空機の一部だけがモデル化されることもあります。

静的モデルには、ホワイトメタルやプラスチックで大量生産されるおもちゃから、博物館展示用に何千時間もの作業を要する非常に正確で精巧なモデルまで、さまざまなものがあります。多くはキットで提供されており、通常は射出成形 ポリスチレンまたは樹脂で作られています。

飛行模型には、紙、バルサ材、厚紙、発泡スチロールで作られた単純なおもちゃのグライダーから、バルサ材、竹の棒、プラスチック (成型またはシート状のポリスチレンと発泡スチロールの両方を含む)、金属、合成樹脂を単独で、またはカーボン ファイバーやグラスファイバーと組み合わせて、ティッシュ ペーパー、マイラー、その他の材料で覆われた動力付きスケールモデルまで、さまざまなものがあります。特に、提案されたフルスケールの航空機の飛行特性を調査するために使用する場合は、大型になることがあります。

模型は風洞や自由飛行の研究テスト用に作られ、さまざまな装備や構成を比較するために交換できるコンポーネントがあったり、飛行中のさまざまな構成を反映するように位置を変更できるコントロールなどの機能があったりします。また、スポット測定用のセンサーが取り付けられていることも多く、通常は気流との正しい位置合わせを保証し、追加の測定を提供する構造に取り付けられています。風洞研究の場合、提案された航空機の一部のみを作る必要がある場合もあります。

生産開発のために実物大の静的エンジニアリング モデルも構築されますが、多くの場合、提案された設計とは異なる材料で作られています。この場合も、航空機の一部のみがモデル化されることがよくあります。

静的模型飛行機は飛行できず、展示や教育に使用され、実物大の飛行機の設計のためのデータ収集のために風洞で使用されます。模型飛行機は、プラスチック、木材、金属、紙、グラスファイバーなど、適切な材料を使用して製造されることが多く、特定のスケールで製造されることもあるため、元の飛行機のサイズを他の飛行機と比較できます。模型は完成品の場合もあれば、塗装や、接着剤、ネジ、クリップ留め、またはその両方による組み立てが必要な場合もあります。

世界の航空会社の多くは、宣伝目的で自社の航空機の模型を作ることを許可しています。航空会社はかつて、自社の航空機の大型模型を注文し、旅行代理店に販促品として提供していました。デスクトップの模型飛行機は、航空会社の宣伝や新路線や業績のお祝いのために、空港、航空会社、政府関係者に贈られることがあります。^[1]

静的模型飛行機は、主に1:18 スケールから1:1250 スケールまで、さまざまなスケールで市販されています。組み立てと塗装が必要なプラスチック製模型キットは、主に1:144、1:72、1:48、1:32、および1:24 スケールで販売されています。ダイキャスト金属モデル (組み立て済み、工場で塗装済み) は、 1:48から1:600までのスケールで販売されています。

スケールはランダムではありませんが、一般的にヤードポンド法またはメートル法の区分に基づいています。たとえば、1:48 スケールは 1/4 インチから 1 フィート (または 1 インチから 4 フィート)、1:72 は 1 インチから 6 フィートですが、1:100 などのメートル法スケールでは、1 センチメートルは 1 メートルに相当します。1:72 スケールは、 1932 年にSkybirds の木製および金属製の模型飛行機キットで導入され、その後すぐにFrogが続き、1936 年からは「 Frog Penguin 」ブランドで同じスケールを使用しました。1:72 は、第二次世界大戦中に米国陸軍省によって普及しました。米国陸軍省は、一般的に見られる単発エンジン航空機のモデルをそのスケールで、多発エンジン航空機のモデルを 1:144 スケールで要求しました。彼らは航空機の認識スキルを向上させることを望んでおり、これらのスケールはサイズと詳細の間で妥協しました。第二次世界大戦後、メーカーはこれらのスケールを継続しましたが、キットは帝国システムの他の区分でも追加されました。1:50 と 1:100 は、米国で一般的です。日本とフランスはどちらもメートル法を使用しています。航空会社のプロモーション用模型は、1:200 から 1:1200 までの縮尺で製作されています。

いくつかのメーカーは、同じスケールの車に合わせて 1:18 スケールの航空機を製造しました。航空機モデル、軍用車両、フィギュア、車、列車はすべて異なる共通スケールを持っていますが、一部重複しています。より有名な主題が異なるスケールで重複しているものがかなりあり、強制遠近法のボックスジオラマに役立ちます。

古いモデルは箱に収まるサイズに作られていたため、確立されたスケールに準拠していないことが多く、「ボックス スケール」と呼ばれていました。

キットの最も一般的な製造形態は、スチール製の型で成形されたポリスチレン樹脂の射出 成形です。プラスチックのペレットは加熱されて液体になり、すべての部品を保持するツリーを通して高圧で型に押し込まれ、プラスチックが型のすべての部分に流れるようにします。これにより、他の製造プロセスよりも自動化の度合いが高まりますが、金型の製造コストをカバーするには大規模な生産が必要になります。今日、これは主にアジアと東ヨーロッパで行われています。銅製の型を使用すれば小規模な生産が可能で、樹脂製またはゴム製の型を使用する企業もありますが、型のコストは低くなりますが、耐久性も低くなり、人件費ははるかに高くなる可能性があります。

レジンキットは、限定生産のプラスチックキットに使用されるものと同様の型で作られていますが、これらの型は通常それほど耐久性がないため、少量生産に制限され、完成品の価格は高くなります。

真空成形も一般的な代替手段ですが、より高度な技術が必要であり、詳細はモデラーが提供しなければなりません。高度な詳細度を可能にするフォトエッチング金属キットはいくつかありますが、複合曲線を再現することはできません。

スケールモデルは紙や厚紙から作ることもできます。市販のモデルは主にドイツや東ヨーロッパの出版社によって印刷されていますが、インターネットを通じて配布されることもあり、無料で提供されているものもあります。

第一次世界大戦から1950年代にかけて、静的模型飛行機も軽量の竹やバルサ材で作られ、飛行模型と同じ方法でティッシュペーパーで覆われていました。これは時間のかかるプロセスであり、第二次世界大戦の初めまで実際の飛行機の製造を反映していました。多くの模型製作者は実際の航空機の図面から模型を製作しました。^[2]

既製のデスクトップモデルには、旅行代理店や航空機メーカー向けにグラスファイバーで製造されたものや、ダイキャスト金属、マホガニー、樹脂、プラスチックで作られたコレクターモデルなどがあります。

炭素繊維とグラスファイバーは、模型飛行機のキットでますます一般的になっています。模型ヘリコプターでは、メインフレームとローターブレードが炭素繊維で作られることが多く、固定翼航空機の翼のリブと桁も炭素繊維で作られています。

エアロモデリングとは、飛行模型飛行機の製作と操縦のことです。飛行模型の中には、実物大の飛行機を縮小したようなものもありますが、本物の飛行機に似せようとは考えずに製作されたものもあります。鳥、コウモリ、翼竜（通常は羽ばたき飛行機）の模型もあります。サイズが小さくなると、模型のレイノルズ数に影響します。レイノルズ数によって、模型を通過する空気の反応が決まります。また、実物大の飛行機と比較すると、必要な操縦面のサイズ、特定の翼断面の安定性と有効性が大きく異なるため、設計の変更が必要になる場合があります。

飛行模型飛行機は、一般的に3つの方法のいずれかで制御されます。

• フリーフライト（F/F）模型飛行機は、飛行前に設定しなければならない操縦面以外では制御されず、高度な自然安定性を備えている必要があります。ほとんどのフリーフライト模型は、無動力グライダーかゴム動力です。これらは有人飛行より前のものです。^[3]
• コントロール ライン(C/L) 模型飛行機は、紐またはワイヤーを使用して、手で持つかポールに取り付けた中央の支点に模型をつなぎます。飛行機は 1 本のケーブルで固定された状態でその点の周りを円を描いて飛行し、2 本目のケーブルはエレベーターに接続してピッチコントロールを提供します。3 本目のケーブルを使用してスロットルを制御するものもあります。競技には多くのカテゴリがあります。スピード フライングは、エンジン排気量に基づいてクラスに分けられます。クラス 'D' 60 サイズのスピード プレーンは、150 mph (240 km/h) を優に超える速度に簡単に到達できます。
• 無線操縦飛行機には、実物大の飛行機と同様に、模型の飛行制御を調整するサーボを作動させるために、模型内の受信機に信号を送る送信機を操作するコントローラーがあります。伝統的には、無線信号がサーボを直接制御していましたが、最近の例では、模型を安定させたり、自律飛行させるために飛行制御コンピューターを使用することがよくあります。これは、クワッドコプターの場合に特に当てはまります。基本的な飛行コントローラーは、模型ヘリコプターで初めて導入され、テールローターの制御を安定させるために使用されるスタンドアロンの電子ジャイロスコープを使用しました。クワッドコプターと同様に、これは現在すべての飛行制御に拡張されています。

飛行モデルの構造は、重量と強度の両方が主要な考慮事項であるため、静的モデルの構造とは異なる場合があります。

飛行模型は、金属の使用は限られているものの、実物大の航空機から構築技術を借用しています。これらは、バルサなどの軽い木の薄い板を使用して、ビンテージの実物大航空機のフォーマー、ロンジロン、スパー、リブを複製してフレームを形成することで構成される場合があります。または、重量がそれほど重要でない大型の（通常は動力付きの）モデルでは、木のシート、発泡スチロール、および木製ベニアが使用される場合があります。次に、通常は航空機用ドープを使用して、滑らかで密封された表面が与えられます。軽量のモデルにはティッシュペーパーが使用されます。大型のモデル（通常は動力付きおよび無線制御）には、熱硬化性または熱収縮性のカバープラスチックフィルムまたは熱収縮性合成繊維がモデルに適用されます。マイクロフィルムカバーは、最も軽量のモデルに使用され、数平方フィートの水にラッカーを数滴広げ、ワイヤループを持ち上げて薄いプラスチックフィルムを作成することによって作られます。飛行模型は、キットから組み立てることも、設計図から構築することも、完全にゼロから作成することもできます。キットには、必要な原材料、通常は型抜きまたはレーザーカットの木製部品、成形部品、設計図、組み立て説明書が含まれており、飛行テスト済みである場合もあります。設計図は、製作者が自分で材料を作ったり見つけたりする必要があるため、経験豊富なモデラー向けです。スクラッチ ビルダーは、独自の設計図を描き、すべての材料を自分で調達する場合があります。どの方法も、モデルによっては労働集約的になる可能性があります。

趣味のアクセシビリティを高めるために、一部のベンダーは、必要なスキルを最小限に抑え、従来のキットの 10 ～ 40 時間以上を 4 時間未満に短縮するAlmost Ready to Fly (ARF) モデルを提供しています。Ready To Fly (RTF) 無線制御航空機も利用できますが、多くの人にとって模型作りは依然として趣味に不可欠なものです。より大量市場向けのアプローチとしては、軽量フォーム (強化されている場合もあります) から射出成形されたフォームが室内飛行をより簡単にし、その多くは翼と着陸装置を取り付けるだけで済みます。

グライダーには動力装置が付属していません。大型の屋外用模型グライダーは通常、無線操縦グライダーで、胴体下のフックにリングで取り付けられたロープで風に逆らって手動で巻き上げられ、模型が頭上になるとロープが垂れ下がります。その他の方法には、伸縮性のあるバンジーコードを使用したカタパルト発射があります。翼端から手動で発射する新しい「ディスカス」スタイルは、以前の「ジャベリン」タイプの発射に大きく取って代わりました。また、地上のパワーウインチ、手動牽引、および2台目の動力航空機を使用して上空に牽引する方法もあります。

グライダーは周囲の風を利用して飛行を維持します。丘や斜面は、グライダーの飛行を維持する上昇気流を生み出すことがよくあります。これはスロープソアリングと呼ばれ、ラジコングライダーは上昇気流がある限り空中に留まることができます。グライダーで高度を上げる別の方法は、サーマルを利用することです。サーマルとは、アスファルトの駐車場と湖の間など、地上の温度差によって生成される暖かい上昇気流の柱です。加熱された空気は上昇し、グライダーも一緒に運ばれます。動力飛行機と同様に、飛行機が空中を移動するときに翼の働きによって揚力が得られますが、グライダーでは、飛行機が沈むよりも速く上昇する空気中を飛行することで高度を獲得します。

ウォークアロンググライダーは、パイロットがすぐ近くを飛行することで発生する尾根の揚力を利用して飛行する軽量の模型飛行機です。言い換えると、グライダーは移動するパイロットの上昇気流に乗ってスロープソアリングします( 「制御可能なスロープソアリング」も参照)。

動力付きモデルには、航空機を空中で推進させる動力源となる機体搭載型の動力装置が搭載されています。最も一般的な推進システムは電気モーターと内燃機関ですが、その他のタイプとしては、ロケット、小型タービン、パルスジェット、圧縮ガス、張力負荷（ねじり）ゴムバンド装置などがあります。

フリーフライト模型に動力を供給する最も古い方法は、1871年にアルフォンス・ペノーが考案した弾性モーター（または伸縮性モーター）である。これは、基本的には飛行前にねじって張力を加える長いゴムバンドである。これは最も広く使用されている動力装置であり、子供のおもちゃから競技用模型まであらゆるものに使用されている。弾性モーターはシンプルで耐久性に優れているが、稼働時間が短く、完全に巻き上げられたモーターの最初の高トルクは急激に低下し、その後安定した出力で横ばいになり、最後の回転で巻き戻しが行われて完全に出力が低下する。これを効率的に使用することが、競技用フリーフライトゴム飛行の課題の1つであり、可変ピッチプロペラ、差動翼と尾翼の入射角、およびタイマーで制御されるラダー設定がトルクの管理に役立つ。また、コンテストクラスでは通常、モーターの重量制限もある。それでも、模型は1時間近くの飛行を達成している。^{[4] [5]}

圧縮ガス（通常は二酸化炭素（CO ₂））を貯蔵しておくと、風船に空気を入れて放つのと同じように、簡単な模型を動かすことができます。圧縮された CO _{2 は、}プロペラを回転させる膨張エンジンを動かすためにも使用できます。これらのエンジンは、速度制御と複数のシリンダーを組み込むことができ、軽量の無線操縦飛行機を動かすことができます。Gasparin と Modela は、最近 CO ₂エンジンを製造した 2 社です。CO _{2 は}、ゴムと同様に、熱を発生しないため、「コールド」パワーとして知られています。

蒸気はゴム動力よりも古く、ゴムと同様に航空史に大きく貢献しましたが、現在では^ほとんど使用されていません。1848年、ジョン・ストリングフェローはイギリスのサマセット州チャードで蒸気動力の模型を飛行させました。サミュエル・ピアポント・ラングレーは、^{長距離飛行を可能}にする蒸気動力と内燃機関動力の両方の模型を製作しました。

ジョージ・ケイリー準男爵は、1807年、1819年、1850年に火薬燃料の内燃および外燃模型飛行機エンジンを製作し、飛行させた。これらにはクランクがなく、プロペラの代わりに羽ばたき機のようなフラッパーが作動していた。彼は、この燃料は有人飛行機には危険すぎるのではないかと推測した。

より大型で重量のあるモデルの場合、最も一般的な動力装置はグロープラグエンジンです。グローエンジンは、燃焼の遅いメタノール、ニトロメタン、潤滑剤（ひまし油または合成油）の混合物で作動します。これらはグロー燃料としてあらかじめ混合された状態で販売されています。グローエンジンには外部始動機構が必要です。始動するには、燃料に点火できるほど高温になるまでグロープラグを加熱する必要があります。往復シリンダーが回転するクランクシャフトにトルクを加えます。これがエンジンの主な出力です。直線運動を回転運動に変換する際の損失や熱損失、未燃焼燃料としていくらかの動力が失われるため、効率は低くなります。

これらはエンジンの排気量によって評価され、0.01 cu in (0.16 cc) から 1.0 cu in (16 cc) を超える範囲です。最小のエンジンは 3.5 インチ (8.9 cm) のプロペラを 30,000 rpm 以上で回転させることができますが、大型のエンジンは 10 ～ 14,000 rpm で回転します。

最も単純なグローエンジンは、2 ストローク サイクルを使用します。これらのエンジンは安価で、すべてのグローエンジンの中で最も高いパワー対重量比を提供しますが、騒音が大きく、調整可能な大きな膨張室マフラーが必要です。4ストローク サイクルグローエンジンは、ポペット バルブを使用する場合でも、まれにロータリー バルブを使用する場合でも、燃料効率は優れていますが、同様の 2 ストローク エンジンよりも出力が低くなります。これらのエンジンの出力は、より軽量で抗力が大きい機体 (複葉機など) の直径の大きいプロペラを回転させるのに適しています。4 ストローク エンジンは、2 ストローク エンジンよりも静かで、水平対向 2 気筒および星型エンジン構成で利用できるため、現在人気があります。バリエーションには、複数のシリンダーを備えたエンジン、火花点火ガソリン動作、キャブレター付きディーゼル動作、および可変圧縮比エンジンがあります。ディーゼルは耐久性が高く、トルクが高く、所定の容量でグロー エンジンよりも大きなプロペラを「回転」させることができます。模型飛行機エンジンの自家製製作はそれ自体が趣味です。

初期の「ジェット」型模型飛行機は、ダクト内部（通常は胴体）に多翼プロペラのダクテッドファンを使用していました。ファンは一般に、高回転の 2 ストローク エンジンで駆動されていました。排気量は一般に 0.40 ～ 0.90 立方インチ (6.6 ～ 14.7 cc) でしたが、中には 0.049 立方インチ (0.80 cc) ほど小さいものもありました。このファン イン チューブ設計は電動ジェットに採用され、グロー エンジンで駆動するダクテッドファン飛行機は今では珍しいものとなっています。小型ジェット タービンエンジンは現在、趣味の模型で使用されていますが、これは商用飛行機に搭載されているターボジェット エンジンの簡易版に似ていますが、レイノルズ数が関係するためスケールダウンはされていません。趣味で開発された最初のタービンは 1980 年代に開発され飛行しましたが、最近では商用例が容易に入手できるようになっています。タービンは特殊な設計と精密な製造を必要とし、車のエンジンのターボチャージャーユニットから作られたものもあります。タービン動力の航空機を所有または操作することは法外に高価であり、多くの国立クラブ（米国の模型航空アカデミーなど）は、メンバーがそれらを安全に使用するには認定を受けることを義務付けています。^[6] V-1飛行爆弾タイプのパルスジェットエンジンも、従来のグローエンジンよりも小さなパッケージでより大きな推力を提供するため使用されましたが、発生する騒音レベルが極めて高いため広く使用されていません。また、一部の国では違法です。

ロケット エンジンは、グライダーやグライダーの推進力として使用されることがあります。最も初期の専用ロケット モーターは、再利用可能なケースに収められた芯ヒューズで点火される固体燃料ペレットを使用するJetexモーターの導入とともに、1950 年代にまで遡ります。現在では、飛行機の操縦者は、10 秒未満の短いバースト パワーを提供するために、使い捨てのモデル ロケットエンジンを使用することもできます。一部の国では政府による規制によりロケット推進はまれでしたが、多くの場所で規制が緩和され、使用が拡大していました。ただし、「発煙装置」から「花火」への再分類により、再び入手が困難になっています。

電動モデルは、電源（通常はバッテリー）で駆動する電動モーターを使用します。1970年代にモデルに電力が使用され始めましたが、コストが高いため普及が遅れ、1990年代初頭に、より効率的なバッテリー技術とブラシレスモーターが利用可能になり、モーター、バッテリー、制御システムのコストが劇的に低下しました。現在、電気はパークフライヤーと3Dフライヤーのモデルで主流となっています。どちらも小型で軽量で、内燃機関に比べて電気の方が効率と信頼性が高く、メンテナンスと汚れが少なく、飛行が静かで、スロットルの反応がほぼ瞬時です。

最初の電動モデルはブラシ付き DC モーターとニッケルカドミウム(NiCad) 充電式セルを使用しており、飛行時間は 5 ～ 10 分でしたが、同等のグローエンジンでは飛行時間が 2 倍でした。後の電動システムでは、より効率的なブラシレス DC モーターと大容量のニッケル水素(NiMh) バッテリーが使用され、飛行時間が大幅に改善されました。コバルトおよびリチウムポリマー バッテリー(LiPoly または LiPo) により、電動飛行時間はグローエンジンを上回るようになりましたが、より頑丈で耐久性のあるコバルトフリーのリン酸鉄リチウムバッテリーも人気が出てきています。太陽光発電も R/C 愛好家にとって実用的なものになり、2005 年 6 月にはカリフォルニアで 48 時間 16 分の飛行記録が樹立されました。現在では、従来の電源と同等かそれ以下のコストで、20 ポンド (9.1 kg) 以下のほとんどのモデルを電力で動かすことができます。

最近の開発により、模型飛行機ではブラシレス三相モーターが使用されるようになりました。ブラシレスモーターはより強力で、トルクと効率に優れています。ブラシレスモーターの設計では、ブラシが回転部品と接触する必要がないため、内部摩擦が少なくなります。この効率の向上により、飛行時間が長くなります。^[7]

電気、内燃、ゴムバンド駆動の模型を含むほとんどの動力付き模型飛行機は、スクリューを回転させて推力を発生させます。最も一般的に使用される装置はプロペラです。プロペラは、ブレードの翼のような部分によって発生する揚力によって空気を後方に押し出すことで推力を発生させます。

直径が大きくピッチの低いプロペラは、低速でより大きな推力と加速を提供しますが、直径が小さくピッチの高いプロペラは、加速を犠牲にして最高速度を上げます。製作者はモデルに合わせてプロペラを選択できますが、適合しないプロペラは性能を低下させる可能性があり、重すぎる場合は動力装置に過度の摩耗を引き起こします。模型飛行機のプロペラは通常、直径 × ピッチでインチ単位で指定されます。たとえば、5 x 3 プロペラの直径は 5 インチ (130 mm)、ピッチは 3 インチ (76 mm) です。ピッチは、固体媒体でプロペラを 1 回転させた場合に進む距離です。2 枚羽根と 3 枚羽根のプロペラが最も一般的です。

プロペラにエネルギーを伝達するには、次の 3 つの方法が使用されます。

• ダイレクトドライブシステムでは、プロペラがエンジンのクランクシャフトまたはドライブシャフトに直接取り付けられています。この配置は、プロペラとパワープラントの両方が同様のrpmでほぼピーク効率で動作する場合に適しています。ダイレクトドライブは、燃料駆動エンジンで最も一般的です。まれに、一部の電気モーターは十分に高いトルクと十分に低い速度で設計されており、ダイレクトドライブも利用できます。これらのモーターは通常、アウトランナーと呼ばれます。
• 減速ドライブはギアを使用してシャフトの回転数を減らすため、モーターの回転速度が大幅に上がります。ギア比が高いほどプロペラの回転速度が遅くなり、ほぼ同じ比率でトルクも増加します。これは大型モデルや、非常に大きなプロペラを備えたモデルでよく見られます。減速ドライブは、パワープラントとプロペラをそれぞれの最適な動作速度に合わせます。ギア付きプロペラは内燃機関ではあまり見られませんが、電気モーターでは一般的です。これは、ほとんどの電気モーターが非常に高速で回転するがトルクが不足しているためです。
• 4ストロークエンジンのクランクシャフトではなくカムシャフトにプロペラを取り付けることで、クランクシャフトの半分の速度で動作する2：1の減速比を内蔵することができます。 ^[8]

ダクテッドファンは、円筒形のダクトまたはチューブに収められた多翼プロペラで、ジェットエンジンに似ており、同じスペースに収まる。電動エンジンと液体燃料エンジンの両方で利用できるが、最近の電動飛行技術の向上により一般的になっている。現在では、ジェットタービン1基よりも安いコストで電動ダクテッドファン4基を模型飛行機に取り付けることができるため、多発エンジン飛行機を手頃な価格で模型化できる。ダクテッドファンは、ダクテッドファンのないプロペラと比較して、同じ面積でより大きな推力を生成し、電動ダクテッドファン飛行機では最高時速200マイル（320 km/h）の速度が記録されているが、これは主にダクテッドファンプロペラで可能な回転数が高いためである。ダクテッドファンは、ジェットエンジンの外観を模倣したジェット機のスケールモデルで人気があるが、スケール以外のモデルやスポーツモデル、さらには軽量の3Dフライヤーにも見られる。

羽ばたき飛行機では、翼構造の動きが生きている鳥の羽ばたきを模倣し、推力と揚力の両方を生み出します。

世界大会は国際航空連盟（FAI）によって以下のクラスで 開催されます。

• クラス F – 模型飛行機
  • F1(x) – フリーフライト (A、B、C、D、E、G、H、P、Q)
  • F2(x) – コントロールライン (A、B、C、D、E)
  • F3A – ラジオコントロールアクロバット
  • F3B – ラジオコントロールソアリング（マルチタスク）
  • F3C – ラジオコントロールヘリコプター
  • F3D – パイロンレーシング
  • F3F – ラジオコントロールソアリング（スロープ）
  • F3J – ラジオコントロールソアリング（所要時間）
  • F3K – 手投げグライダー
  • F3M – 大型ラジオコントロールアクロバット
  • F3P – ラジオコントロール室内エアロバティック
  • F5B – 電動モーターグライダー – マルチタスク（隔年のみ開催）
  • F5D – 電動パイロンレース
  • F5J – 電動モーターグライダー – 熱持続時間
  • FAI – ドローンレース (F3U)
• クラスS – 宇宙モデル
• クラス U – 無人航空機

ウェイクフィールド ゴールド チャレンジ カップは、寄贈者であるウェイクフィールド卿にちなんで名付けられた国際模型競技会です。このイベントは、1911 年 7 月 5 日にイギリスのクリスタル パレスで初めて開催されました。1912 年、1913 年、1914 年にも競技会が開催されました。1927 年に模型航空技術者協会(SMAE) がウェイクフィールド卿に国際競技会用の新しい大型の銀製トロフィーの製作を依頼するまで、競技会は開催されませんでした。このトロフィーが現在のウェイクフィールド国際カップであり、1928 年に初めて授与されました。SMAE は 1951 年にFAI が引き継ぐまで国際競技会を主催し、それ以来 FAI 世界フリー フライト選手権のゴム動力部門の賞となっています。FAI フリー フライト (F1) クラスには次のものがあります。

• F1A – グライダー
• F1B – 伸縮式（ゴムバンド）モーター搭載の模型飛行機 – ウェイクフィールド トロフィー
• F1C – 動力模型飛行機（燃焼エンジン 2.5 cc (0.15 cu in)）
• F1D – 屋内模型飛行機
• F1E – 自動操縦グライダー
• F1N – 屋内用手投げグライダー
• F1P – 動力模型飛行機（内燃機関 1.0cc）
• F1Q – 電動模型飛行機
• F1G – 伸縮式（ゴムバンド）モーターを搭載した模型飛行機「Coupe d'hiver」（暫定）
• F1H – グライダー（暫定）
• F1J – 動力模型飛行機（暫定）（内燃機関 1.0 cc（0.061 cu in））
• _{F1K – CO2}モーター搭載模型飛行機（暫定）
• F1L – 屋内ゾーン EZB モデル航空機 (暫定)
• F1M – 屋内模型飛行機（仮）
• F1R – 室内模型飛行機「マイクロ35」（仮）
• F1S – 小型電動模型飛行機「E36」

米国では U コントロールとも呼ばれるこの技術は、故ジム ウォーカー氏が考案したもので、彼はショーのために 3 機の模型を同時に飛ばすこともしばしばありました。通常、模型は円を描いて飛行し、中央のパイロットが 2 本の細い鋼線に接続されたハンドルを握って操縦します。このワイヤーは、飛行機の内側の翼端を通って、ハンドルの動きを飛行機の昇降舵に変換する機構に接続され、飛行機のピッチ軸に沿って操縦を行うことができます。パイロットは、円を描いて飛行する模型を追って旋回しますが、垂直水平飛行の場合は反時計回りが慣例となっています。

従来の操縦ライン システムでは、操縦するためにはラインの張力が必要です。ラインの張力は主に遠心力によって維持されます。ラインの張力を高めるために、モデルをさまざまな方法で構築または調整できます。ラダー オフセットと推力偏向(エンジンを外側に傾ける) により、モデルは外側にヨーイングします。ラインが翼から出る位置により、ラインの空気抵抗によってモデルが内側にヨーイングする傾向を補正できます。外側の翼にかかる重量、外側の翼よりも長いか揚力が大きい内側の翼 (または外側の翼がまったくない)、および左に回転するプロペラのトルク (または時計回りに飛行) により、モデルは外側にロールする傾向があります。翼端の重量、プロペラのトルク、および推力偏向は、モデルが低速で移動しているときにより効果的ですが、ラダー オフセットやその他の空気力学的効果は、高速で移動するモデルに大きな影響を与えます。

コントロール ライン フライングは、導入以来、競技スポーツとして発展してきました。コントロール ライン モデルには、スピード、エアロバティック (別名スタント)、レース、海軍空母、バルーン バスト、スケール、戦闘などの競技カテゴリがあります。基本イベントには、エンジンのサイズとタイプ、スキル カテゴリ、モデルの設計年数による部門など、さまざまなバリエーションがあります。

この競技は主に米国で始まり、後に国際的に使用されるようになりました。米国競技会のルールは、模型航空アカデミーから入手できます。国際ルールは、国際航空連盟 (FAI) によって定義されています。世界選手権は、世界中で半年ごとに開催され、最近では 2008 年にフランスで開催されました。競技は限定されており、レース (F2C または「チーム レース」)、戦闘 (F2D)、スピード (F2A) の特別な種類があり、すべて排気量 0.15 立方インチ (2.5cc) のエンジンに制限されています。スタント (F2b) は、設計とサイズに関して基本的に制限がありません。

CIAM (FAI 航空モデリング委員会) は、F2 コントロール ライン カテゴリ用に次のクラスを設計しました。

F2A

CLスピード

Ｆ２Ｂ

CLエアロバティックス

F2C

CLチームレーシング

国際クラスのレースは F2C (F2 = コントロール ライン、C = レーシング) またはチーム レースと呼ばれます。パイロットと整備士がチームを組んで、重量 370 g (13 オンス)、翼幅65 cm (26 インチ) の小型セミスケール レーシング モデルを滑走路またはコンクリートの路面上で飛ばします。ラインの長さは 15.92 m (52.2 フィート) です。

3 人のパイロットとメカニック チームが同時に同じサークルで競い合い、決められたコースをできるだけ速く完走することが目的です。タンク サイズは 7 cc (0.43 cu in) に制限されており、レース中に 2 回または 3 回の給油ピット ストップが必要です。

整備士は、マークされた飛行円の外側のピット エリアに立っています。エンジンが始動し、スタート信号で模型が解放されます。燃料補給では、パイロットは予定の周回数の後にエレベーターを素早く下げて燃料を遮断し、模型が最適速度 (約 31 mph (50 km/h)) で整備士に近づくことができるようにします。整備士は翼で模型をつかみ、ホースとフィンガー バルブで加圧缶からタンクに燃料を充填し、指でプロペラを軽く弾いてエンジンを再始動します。ピット ストップは通常 3 秒未満で完了します。

コースは 6.2 マイル (10 km) で、100 周あります。飛行速度は約 200 km/h (120 mph) で、パイロットは 1 周を約 1.8 秒で旋回します。遠心力によるライン プルは 19 lbf (85 N) です。追い越し機は、より遅い機体のパイロットの頭上を飛行します。

2 ラウンドの予選レースの後、6、9、または 12 の成績上位チームが 2 回の準決勝ラウンドに進出し、準決勝で成績上位 3 チームがダブルコースで行われる決勝戦に進出します。この目的のために設計された、最大 2.5 cc (0.15 cu in) の単気筒 2 ストロークディーゼル圧縮点火エンジンが使用されます。世界選手権レベルでは、競技者が独自のエンジンを設計して構築するのが一般的です。出力は 25,000 rpm で 0.8 hp (0.60 kW) に近づきます。

クラス F2D - コントロール ライン コンバット モデル飛行機 - 2 人のパイロットが競技し、ピットには 4 人の整備士がいます。飛行機は軽くてずんぐりしているので、空中で素早く操縦できます。各飛行機には、3 メートル (9.8 フィート) の紐で飛行機の後部に取り付けられた 8 フィート 2 インチ (2.5 メートル) のクレープ紙のストリーマがあります。各パイロットは、相手の飛行機のストリーマのみを攻撃し、プロペラまたは翼で切断しようとします。切断ごとに 100 ポイントが加算されます。模型が空中にいる 1 秒ごとに 1 ポイントが加算され、試合はスターターの合図から 4 分間続きます。飛行機の速度がほぼ 120 mph (200 km/h) であるため、ミスが墜落による損傷につながることが多いため、各試合には 2 機の飛行機が許可されます。整備士は墜落に備えて、2 機目の飛行機を素早く始動し、発射前にストリーマを予備のモデルに移します。動作が非常に速いため、観客がストリーマの切断を見逃す可能性があります。 2度目の敗北で競技者は敗退し、最後まで飛行を続けたパイロットが勝利する。^[9]

F3A

RCアクロバット機

F3B

RC マルチタスクグライダー

F3C

RCアクロバットヘリコプター

翻訳

RCパイロンレーシング飛行機 - パイロンレーシングは、パイロンのコースを飛行するラジオコントロール模型飛行機の航空レースの一種です。^[10]このスポーツは、本格的なレッドブルエアレースワールドシリーズに似ています。

F3F

RCスロープソアリンググライダー

F3J

RC サーマル持続グライダー

Ｆ３Ｋ

RC ハンドランチグライダー

F3M

RC大型アクロバット機

Ｆ３Ｎ

RCフリースタイルアクロバットヘリコプター

F3P

RC 室内エアロバティック航空機

F3H

RC ソアリング クロスカントリー グライダー

Ｆ３Ｑ

RC エアロトウグライダー

Ｆ３Ｒ

RC パイロン レーシング リミテッド テクノロジー 飛行機

F3S

RCジェットアクロバット機

F3T

制御技術飛行機によるRCセミスケールパイロンレース

F3U

RC マルチローター FPV レース – FAI ドローン レース ワールド カップは F3U クラス (ラジオ コントロール マルチローター FPV レース) です。これは、精神力の試練と高額賞金を伴う、非常に競争の激しいドローン レースアクティビティです。

航空機の飛行挙動は、航空機の規模、空気の密度、飛行速度によって異なります。

亜音速では、これらの関係はレイノルズ数で表されます。異なるスケールの 2 つのモデルを同じレイノルズ数で飛行させると、気流は類似します。レイノルズ数が異なる場合、たとえば小型モデルを実物大の航空機よりも低速で飛行させると、気流特性が大幅に異なる可能性があります。これにより、正確なスケール モデルが飛行できなくなる可能性があり、モデルを何らかの方法で変更する必要があります。たとえば、レイノルズ数が低い場合、飛行するスケール モデルには通常、スケールよりも大きなプロペラが必要です。

操縦性は規模に依存し、安定性も重要になります。制御トルクはレバーアームの長さに比例し、角慣性はレバーアームの 2 乗に比例するため、規模が小さいほど、航空機やその他の乗り物は制御入力や外力に応じてより速く旋回します。

この結果、モデルは一般に、ピッチとヨーの突然の変化に抵抗する追加の縦方向および方向安定性が必要になります。パイロットが不安定な航空機を制御するのに十分迅速に反応することは可能かもしれませんが、同じ航空機の無線制御スケールモデルは、安定性のために尾翼面積を増やしたり翼の上反り角を変えたりするなどの設計調整、または航空電子機器で人工的な安定性を実現することによってのみ飛行可能になります。フリーフライトモデルには、静的安定性と動的安定性の両方が必要です。静的安定性は、すでに説明したピッチとヨーの突然の変化に対する抵抗であり、通常はそれぞれ水平尾翼と垂直尾翼、および前方重心によって提供されます。動的安定性は、制御入力なしで直線および水平飛行に戻る能力です。3つの動的不安定性モードは、ピッチ（フゴイド）振動、スパイラル、およびダッチロールです。胴体が短すぎる上に水平尾翼が大きすぎる航空機は、上昇と急降下が増加するとフゴイド不安定性が発生する可能性があります。フリーフライトモデルでは、通常、これは最初の上昇の終わりに失速またはループにつながります。上反り角または後退角が不十分だと、一般的には螺旋回転が大きくなり、上反り角または後退角が大きすぎると、一般的にはダッチロールが発生します。これらはすべて、スケール、形状の詳細、重量配分によって異なります。たとえば、ここに示す紙製グライダーは、小さな紙で作った場合はコンテストで優勝しますが、少しでも拡大するとダッチロールで左右に動きます。

ウィキメディア・コモンズには、航空機の模型に関連するメディアがあります。

ウィキブックスには、 RC航空機に関する書籍があります。

• RCadvisor′s Model Airplane Design Made Easy、Carlos Reyes 著、RCadvisor.com、ニューメキシコ州アルバカーキ、2009 年。ISBN 9780982261323 OCLC  361461928 
• 『The Great International Paper Airplane Book 』、ジェリー・マンダー、ジョージ・ディッペル、ハワード・ゴセージ著、サイモン＆シュスター、ニューヨーク、1967年。ISBN 0671289918 OCLC  437094 
• 模型飛行機の空気力学、マーティン・シモンズ著、スワンリー：ネクサス・スペシャル・インタレスト、1999年。第4版。ISBN 1854861905 OCLC  43634314 
• 飛行模型飛行機の設計と製作方法、キース・ローマー著、ハーパー社、ニューヨーク、1960年。第2版、1970年。OCLC  95315
• 内燃機関の中世、Horst O. Hardenberg著、SAE、1999年。ISBN 0768003911 OCLC  40632327 
• 模型飛行機の設計と飛行理論、チャールズ・ハンプソン・グラント著、ジェイ・パブリッシング・コーポレーション、ニューヨーク、1941年。OCLC  1336984
• Pulling Back the Clouds 、マイク・ケリー著、リムリック・ライターズ・センター出版、アイルランド、2020年。ISBN 9781916065383