ラジコンヘリコプター

無線操縦ヘリコプター（RCヘリコプターとも呼ばれる）は、構造、空気力学、飛行訓練が異なるためRC飛行機とは異なる模型飛行機である。RCヘリコプターにはいくつかの基本的な設計があり、そのうちのいくつか（コレクティブピッチコントロールを備えたものなど）は他のものよりも操縦性に優れている。操縦性が高い設計は飛行が難しいことが多いが、曲技飛行能力が向上するという利点がある。^[1]

フライトコントロールにより、パイロットはコレクティブ（固定ピッチヘリコプターではスロットル）、サイクリックコントロール（ピッチとロール）、テールローター（ヨー）を制御できます。^[2]これらを同時に制御することで、ヘリコプターはホバリングや後進などのフルサイズのヘリコプターと同じ操作を実行できます。また、フルサイズのヘリコプターではできない他の多くの操作、例えば背面飛行（コレクティブピッチコントロールによりブレードのピッチが負になり、ヘリコプターを背面にした状態で保持し、ピッチ/ヨーコントロールをパイロットが反転させる必要がある）などを実行できます。^[3]

ヘリコプターのさまざまな制御は、一般にサーボと呼ばれる小型サーボモーターによって行われます。風やトルク反応による尾部の動きを抑えるため、テールローター（ヨー）制御にはソリッドステートジャイロセンサーが一般的に使用されます。 ^[4] 最近のヘリコプターのほとんどは、他の2つの回転軸（ピッチとロール）にもジャイロ安定化装置を備えています。このような3軸ジャイロは、機械的なフライバーが不要になるため、フライバーレスコントローラーと呼ばれることがよくあります。^[5]

エンジンはメタノール駆動の2ストロークモーターが一般的でしたが、高性能リチウムポリマーバッテリー（LiPo）と組み合わせた電動ブラシレスモーターが現在ではより一般的になり、ブラシ付きモーターに比べて効率、性能、寿命が向上し、価格が下がったことで愛好家の手の届く範囲になりました。ガソリンエンジンやジェットタービンエンジンも使用されています。^[6]

実物大のヘリコプターと同様に、模型ヘリコプターのローターは高速で回転し、重傷を負う可能性があります。2013 年にも死亡事故が数件発生しています。

リモート コントロール ヘリコプターの一般的な動力源は、グロー燃料(ニトロ燃料、ニトロメタン-メタノールとも呼ばれる)、電池、ガソリン (ペソ)、タービン エンジンです。最初の 40 年間は、グロー燃料ヘリコプターが最も一般的に生産されていました。しかし、ここ 10 年間で、電動ヘリコプターはパワーと飛行時間が向上した段階にまで成熟しましたが、一般的にグロー燃料ヘリコプターほど長くはありません。

メインローターを制御するシステムには、機械式ミキシングと電子式サイクリック/コレクティブピッチミキシング（eCCPM）の2種類があります。初期のヘリコプターのほとんどは機械式ミキシングを使用していました。今日では、ほぼすべてのR/CヘリコプターはeCCPMを使用しています。^[7]

実用的な電動ヘリコプターは最近開発されたものですが、急速に発展して普及し、グロー燃料ヘリコプターの普及を追い越しました。タービンヘリコプターも人気が高まっていますが、価格が高いためほとんどの人には手が届きません。

最初の RC ヘリコプターは燃焼エンジン (グロー燃料、またはニトロ、およびガス、またはガソリンを燃料源とする) で駆動されていました。元々のヘリコプターの「クラス」はエンジンのサイズに基づいていました。たとえば、0.30 cu in (4.9 cm ³ ) エンジンを搭載したヘリコプターは30 クラス、0.90 cu in (14.7 cm ^{3 ) エンジンを搭載したヘリコプターは}90 クラスと呼ばれていました。エンジンが大きくて強力であればあるほど、回転できるメイン ローター ブレードが大きくなり、したがって航空機全体が大きくなります。ニトロ ヘリコプターの一般的な飛行時間は、エンジンのサイズとチューニングによって異なりますが、7 ～ 15 分です。

1990 年代半ばに、2 種類の小型電動ヘリコプターが登場しました。Kalt Whisper と Kyosho EP Concept は、ブラシ付きモーターを搭載した 7 ～ 8 個の 1.2 Ah ニッカド電池で飛行します。ただし、540 サイズのブラシ付きモーターは電流の引き込みが限界で、より強力なモーターでは 20 ～ 25アンペアになることが多かったため、ブラシと整流子の問題がよく発生しました。

最近のバッテリー技術の進歩により、飛行時間の面で電気飛行がより実現可能になっています。リチウムポリマー(LiPo) バッテリーは、非常に軽量でありながら、高性能の曲技飛行に必要な高電流を供給できます。飛行スタイルとバッテリー容量に応じて、通常の飛行時間は 4 ～ 12 分です。

これまで、電動ヘリコプターは小型で排気ガスも出ないため、主に屋内で使用されていました。屋外飛行や高度なアクロバット飛行に適した大型電動ヘリコプターがここ数年で実現し、非常に人気が高まっています。静粛性が高いため、住宅地に近い飛行場や、ドイツなどの厳しい騒音規制がある場所での飛行に非常に人気があります。ニトロヘリコプターも、市販のキットや自作キットによって電動化されています。

最も小さい量産型リモコンヘリコプター（ギネス世界記録 2014）は、Silverlit Nano Falcon XS で、多くのおもちゃ屋（ただし、これは赤外線制御で、無線ではありません）、電気店、インターネット ショップで販売されており、価格は約 30 ドル（28 ポンド）です。次に小さいのは Nano Falcon で、これは以前、最小の RC ヘリコプターの記録を保持していました。

最小の非量産型リモートコントロールヘリコプターの称号をめぐっては、Pixelito シリーズのマイクロヘリコプター、Proxflyerファミリー、Micro フライングロボットなど、いくつかのモデルが争っている。

最近の革新は、同軸電動ヘリコプターです。このシステムは方向制御が簡単で、トルクによるヨーがないため、近年、初心者や屋内での使用に適した小型モデルに適しています。このタイプのモデルは、フルスケールのヘリコプターの場合と同様に、回転トルクを排除し、非常に迅速な制御応答を実現できます。この 2 つの特徴は、CCPMモデルで非常に顕著です。安価なモデルのほとんどにはスワッシュプレートがなく、代わりに尾部に 3 番目のローターを使用してピッチ制御を行います。これらのヘリコプターにはロール制御がなく、機動性も限られています。

同軸模型は非常に安定しており、狭い室内でも飛行できるが、そのようなヘリコプターは、特に屋外では前進速度が限られている。ほとんどのモデルは固定ピッチであり、つまり、ブレードの集合ピッチは制御できず、サイクリック制御は下部ローターにのみ適用される。わずかな風でも補正すると、サイクリックを最大限適用しても、モデルは前進するのではなく上昇する。2つのスワッシュプレートと/またはピッチ制御を備えたより高度な同軸構造（カモフのようなフルスケールの同軸ヘリコプターで一般的）は、個別のプロジェクトでモデルとして実現されているが、2014年時点では大量市場には登場していない。 ^{[アップデート]}

最近では、マルチローターの設計がRC趣味と無人航空機（UAV）研究の両方で人気を博しています。これらの車両は、航空機を安定させるために電子制御システムと電子センサーを使用しています。マルチローターは一般的にRCヘリコプターよりも手頃な価格で、組み立てが簡単で、操作も簡単です。そのため、マルチローター航空機はアマチュアの模型飛行機プロジェクトや航空写真撮影の魅力的なプラットフォームとなっています。^{[9] [10]}

ニトロ RC ヘリコプターは次のクラスに分類されます。

• 30サイズ：エンジン0.3立方インチ、メインブレード550-600mm
• 50サイズ：エンジン0.5立方インチ、メインブレード600-620mm
• 60サイズ：エンジン0.6立方インチ
• 90サイズ：エンジン0.9立方インチ、メインブレード690-710mm

現代の RC ヘリコプターは、一般にメインブレードの長さによって分類されます (例外はほとんどありません)。一般的なクラスは次のとおりです。

• マイクロ（メインブレード200mm未満）
• ミニ（240～420mmブレード） - 従来は300～450と呼ばれていました。
• 500（425-500mm）
• 600（600mm）
• 700（標準競技サイズ）
• 800

RCヘリコプターは通常、制御に3〜7チャンネルを必要とします（2チャンネルの赤外線制御システムを使用するマイクロヘリコプターも存在します）。小型固定ピッチヘリコプターは4チャンネルの無線（スロットル、エレベーター、エルロン、ラダー）を使用し、コレクティブピッチモデルは最低5チャンネル（スロットル、コレクティブピッチ、エレベーター、エルロン、ラダー）を必要とします。6番目のチャンネルは、ジャイロゲインによく使用されます。7番目のチャンネルは、燃料駆動モデルのエンジンガバナー制御によく使用されます。さまざまな制御メカニズムの通常の相互作用のため、高度な無線には、スロットル/コレクティブやスロットル/ラダーなどの調整可能なミキシング機能が含まれています。^[11]無線の価格は50〜3,000ドルの範囲です。

初期の無線制御システムでは、信号の送信に振幅変調(AM) が使用されていました。1970 年代後半には、周波数変調(FM) がより一般的になりました。

2006 年の Spektrum DX6 パーク フライヤー送信機システムから、RC 飛行は、干渉を受けやすく、新しい拡散スペクトル プロトコルよりも信頼性が低いさ​​まざまな低周波数から離れ始めました。Spektrum や JR などのシステムは、DSM2 およびそれ以降の DSMX直接拡散スペクトル(DSSS) 方式を使用しており、無線と受信機の電源がオンになっているときに選択された 1 組の固定チャネルで送信します。その後のシステムは、これらのチャネルの使用を避け、別の未使用のチャネル ペアを探し続けます。

フタバが使用する周波数ホッピング拡散スペクトル(FHSS)などのシステムは、低周波数帯のさまざまな周波数ではなく、2.4 GHz 帯で周波数ホッピングを採用しています。その利点は、飛行中に無線が固定周波数を使用しなくなるため、その固定周波数での干渉のリスクが軽減されることです。

どちらの方法でも、多数の無線機が同時に送信しても、互いに干渉することはありません。Futaba システムは周波数を約 2 ミリ秒ごとに変更するため、2 つの送信機が同じチャンネルを使用していても、長時間は使用されません。パイロットは、干渉している 1/500 秒の間にモデルの異常な動作に気付くことはありません。これにより、他のパイロットの無線機が現在使用しているチャンネルに関係なく、送信機をオンにできるという利点があります。

2.4 GHz の欠点の 1 つは、カーボン ファイバーなどの特定の素材が信号を遮る可能性があるため、設置時に注意を払う必要があることです。場合によっては、送信機の無線との見通しを良くするために、二次アンテナを備えた衛星受信機を使用する必要があります。もう 1 つの欠点は、2.4 GHz 規格がまだ進化していないため、受信機と送信機をそれぞれのメーカーに関係なく混在させることができることです。

コレクティブピッチRCヘリコプターの操縦を習得するには時間と練習が必要です。多くのモデラーはクラブに参加して経験豊富なRCパイロットから指導を受けたり、オンラインガイドに従ったりしています。^[12]

RCヘリコプターには通常、少なくとも4つのコントロールがあります。ロール - サイクリックピッチ、エレベーター（前後サイクリックピッチ）、ラダー（ヨー）、ピッチ/スロットル（コレクティブピッチ/パワー）。^[3]単純な飛行の場合、無線は通常、ピッチが0％スロットルスティックで約-1度、100％スロットルスティックで約10度になるように構成されます。また、モデルが一定のローター速度を維持するように、ピッチと連動してスロットルを調整する必要があります。これは、一貫したスムーズな飛行性能に役立ちます。

曲技飛行の「3D」パフォーマンスが必要な場合は、自動スロットル、またはアイドルアップの飛行モードが使用されます。このモードでは、コレクティブピッチは、スロットルスティック入力が 0% の負の限界から、スロットルスティック入力が 100% の正の限界まで変化します。一方、スロットルは、一定のローター速度を維持するために自動的に調整され、通常、スロットルスティックが中央にあり、ピッチが 0 のときに最低値になります。このモードでは、ローターが上向きの推力を生成し (負のピッチを使用)、モデルが反転したときに、反転飛行を継続できます。通常、この種の飛行には、スロットルとコレクティブの組み合わせをカスタマイズできる、より高度なコンピューター無線が使用されます。

サイクリック コントロールとヨー コントロールは、定義上、これら 2 つのモードでは違いはありませんが、3D パイロットはモデルをより応答性の高いものに構成できます。

構造は通常、プラスチック、ガラス強化プラスチック、アルミニウム、またはカーボンファイバーです。ローターブレードは通常、木材、グラスファイバー、またはカーボンファイバーで作られています。モデルは通常、約 12 社の有名メーカーのいずれかからキットの形で購入され、完全に組み立てるには 5 ～ 20 時間かかります。

これらの模型ヘリコプターには、スワッシュプレートからローターまで、あらゆる部分に至るまで、実物大ヘリコプターと同様の可動部品が多数含まれています。

ヘリコプターは、飛行中にわずかな振動でも問題を引き起こす可能性があるため、固定翼模型飛行機よりも精密に製造する必要があります。

さらに、R/C ヘリコプターとそのコンポーネントは小型で軽量であるため、制御入力、特にサイクリック (ピッチとロール) の応答が非常に速く、フルサイズの航空機で同等の入力が生成するよりもはるかに速い回転速度が発生します。この高速応答により、モデルの飛行が不必要に困難になることがあります。このため、ほとんどのモデル ヘリコプターにはフライバーまたは電子安定化装置が付いています。

機械的な複雑さを軽減し、スワッシュプレートの制御精度を高めるために、一部のモデルヘリコプターではサイクリック/コレクティブピッチミキシングが使用されています。

エアロバティックヘリコプターの飛行は、歴史的に国際航空連盟の規則に従っており、ヘリコプターの場合は F3C と呼ばれています。これには、ホバリングとエアロバティックの所定のルーチンが含まれます。

RC ヘリコプターの飛行の高度な形式は 3D と呼ばれます。3D飛行中、ヘリコプターは高度な曲技飛行を行います。フリースタイルの場合もあれば、競技会の主催者が作成した一連の動作の場合もあります。世界中に数多くの 3D 競技会がありますが、最もよく知られているのは英国の 3D Mastersと米国の eXtreme Flight Championship (XFC) です。

2008 年、国際航空連盟は国際 3D 競技の暫定クラスとして F3N クラスを導入し、2010 年の CIAM 総会で、F3N は 2011 年 1 月 1 日より競技に正式に承認されました。

F3N のルールは、世界中で一貫した審査基準を提供し、各国に 2 年ごとに開催される世界選手権でチームを編成するチャンスを与えるように設計されています。F3N は、3D マスターズや 3DX と同様の方法で実施され、セット マヌーバー、フリースタイル フライト、音楽に合わせたフライトの 3 つのラウンド タイプで構成されます。

一部の企業では、低高度での航空写真撮影、撮影、警備、遠隔観察や検査に RC マルチコプターを使用していますが、商業目的で RC ヘリコプターが使用されることはあまりありません。注目すべき例外の 1 つは、ヤマハ R-MAXなどの大型 RC ヘリコプターによる農薬散布です。

2006年に施行された米国連邦航空局の規制では、すべての商用RCモデルと無人航空機（UAV）の飛行が禁止されていたが、米国内のいかなる高度でも飛行が許可される前に正式なFAA認証が必要となるように強化された。^[13]すべての商用機所有者はFAAに登録し、知識テストに合格する必要がある。非商用の操縦者は、飛行させるモデルの重量が0.55ポンド（250g）を超える場合にのみ登録する必要がある。

ほとんどのRCヘリコプターは、ヘリコプターの受信機に信号を送るアンテナ付きのハンドヘルド送信機を使用しています。通常、27MHz、49MHz、または2.4GHzの無線周波数です。^[14]一部のモデルでは赤外線無線も使用されています。赤外線無線は、太陽光や蛍光灯に干渉される可能性があるという欠点があるため、^[15]屋内のRCヘリコプターに適しています。

無線操縦装置には通常、ヘリコプターの動きを制御するための2本のスティックが付いています。4チャンネル送信機では、操縦桿を4つの異なるモードに設定できます。^[16]

• モード 1 – 左スティックはピッチとヨーの動きを制御し、右スティックはスロットルとロールの動きを制御します。
• モード 2 – 左スティックはスロットルとヨーの動きを制御し、右スティックはピッチとロールの動きを制御します。
• モード 3 – 左スティックはピッチとロールの動きを制御し、右スティックはスロットルとヨーの動きを制御します。
• モード 4 – 左スティックはスロットルとロールの動きを制御し、右スティックはピッチとヨーの動きを制御します。

送信機には、ヘリコプターの望ましくない動きを修正するための各軸のトリムが含まれている場合があります。

一部の無線送信機には、送信機自体のバッテリーを使用してヘリコプターのバッテリーを充電するための充電ケーブルが付属しています。

一部の RC ヘリコプターは、スマートフォンやタブレットから制御できます。制御は通常、ヘリコプターの製造元からダウンロードしたアプリケーションを介して行われ、送信機の物理的なスティック コントロールに似ているか、モバイル デバイスに組み込まれた加速度計を使用します。

赤外線制御ヘリコプターは、モバイルデバイスの3.5mmオーディオジャックインターフェースに接続されたIRブラスターで制御できます。 ^[17]

もう一つの通信方法はWi-Fiです。ヘリコプターに内蔵されたコンピューターが独自の無線ネットワークを作成し、Wi-Fi対応のモバイルデバイスがそれに接続してヘリコプターと通信します。^[18]

「模型」ヘリコプターは危険を伴うことがあります。事故を防ぐためには、安全上の注意、適切なメンテナンス、模型の仕組みと飛行特性の理解が必要です。^[19]認可された場所で飛行する模型飛行者は、国の模型飛行機組織によって指定された安全規則に従う必要があります。米国では、模型航空アカデミー（AMA）が固定翼モデルと回転翼モデルを含むすべての模型飛行機の運用に関する安全規則を発行および更新しています。^[20] 2014年、無人航空機システムに関心を持ついくつかの組織が連邦航空局と提携して、安全で責任ある飛行を促進し、愛好家と商業ユーザー向けのガイダンスを提供するための新しい教育キャンペーンを開始しました。^[21]

2013年7月、41歳のスイス人男性がマウエン湖で模型ヘリコプターの近くで死亡しているのが発見された。彼は「頭と腕に重傷を負っていた」^{[22] 。}

2013年9月にニューヨーク市で発生した事故では、ラジコンヘリコプターの操縦に熟練した19歳の愛好家が、ヘリコプターのブレードが頭に当たって死亡したことで、ラジコン模型ヘリコプターの危険性が浮き彫りになった。^[23]

ミニチュアヘリコプターは、重さが数グラムから100グラムまでの遠隔操作ヘリコプターです。生産されているもののほとんどは、趣味人や愛好家向けのおもちゃです。さらに、軍事や安全保障用途の試作品を製造している企業も数多くあります。ミニチュアヘリコプターは、小型化の最新技術を示す人気のデモンストレーションです。^[24]

こうした小型モデルの例としては、E-Flite Blade CX および CX2 、人気の消費者向けモデルPicoo Zなどがあります。また、多くの量産モデルのプロトタイプおよびベースとなったProxflyerもあります。最後の例としては、セイコーエプソンが開発し、東京で開催された国際ロボット展で展示された、一回限りのプロトタイプおよび技術デモンストレーションアイテムであるセイコーエプソン マイクロ飛行ロボットがあります。

• イルチャ

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