ラジコン模型航空機
室内用プロフィル型の3D飛行機(例えば、イカルス社の「ショック・フライヤー」機)は体育館の中のほか、風の無いときには室外でも飛ばせるので、多くのモデラーに対して巨大な市場を開拓した。この種の機体は、リチウム電池を電源とした、小型の直結型または減速型のブラシレス・モーターを装備している。また、大型のモーターや4サイクルエンジンを装備する大型3D飛行機もある。
エアロバティックスとは、普通には行われないような異常な飛行姿勢を含んだ飛行運動を、行ってみせることである。エアロバティックス飛行は、訓練、レクレーション、娯楽として行われる。
エアロバティックス飛行の多くは、機体の3軸周りの回転運動になる。つまり、前後軸を中心としたロール、ピッチ軸を中心としたループ(宙返り)、更にスピン(きりもみ)のような複雑な運動ではヨーイング軸中心の回転も絡む。競技や、見物人を楽しませる目的で行われるエアロバティックス飛行は、一定の演技が一定の順番で実施される。
エアロバティックス飛行は、普通の飛行にくらべて高度な操縦技術が必要で、機体にも高い荷重がかかる。実機の場合は、軽量な機体に高出力のエンジンを搭載した曲技機が使用され、パイロットは方向感覚を失うおそれがあるため、国によってはパラシュートの着用が義務付けられている。
RC摸型機のエアロバティックス飛行は、基本的には実機と同様な飛行運動を、RCによって遠隔操作でやって見せることである。楽しみや競技のために、旋回・ロール・スピン・ストール(失速)などが組み合わされた飛行運動が規定された順序または自由な形で行われている。それぞれの飛行運動のやり方は、アレスチ (Aresti) 記号で空中の経路に従って示され、それに従って操縦桿を操作する。動きはフライトシミュレータ画面でも視覚化されている。
初心者向けの基本エアロバティックス飛行種目としては、ループ(宙返り)、ロール(横転)、ターン(旋回・方向転換)が挙げられる。練習機を含むほとんどのRC模型機は、出力さえ充分にあれば、上記の飛行運動を行うことが出来る。
インサイド・ループは単純であるので、最初に学ぶエアロバティックス飛行になる。このエアロバティックス飛行は機体の上側に居る「パイロット」が内側になる360度の円周飛行であるので、「インサイド〜」と名づけられた。この飛行は、単純に出力を増大させて、エレベーター・スティックを手前に引いて上げ舵にすれば、機体は機首を上げ、垂直に上を向き、続いて背面になり、更に背面降下に入り、それから水平飛行に戻るだけのことである。
上手なループは、横から見たときにきれいな円形になり進入高度(はじめ)と脱出高度(おわり)が同じである。このように飛ぶためには、重力の影響によって上向きの経路が短くなり、下向きの経路が長くなる傾向を、出力の調整によって補正しなければならない。だから、インサイド・ループは、以下の手順で行う。
まず、制御された水平飛行を行う。
出力を最大まで増し、ループの大きさ(半径)に応じた舵角だけエレベーターを上げ舵にする。
最後の四半円に入るところで出力を絞り、曲率を一定に保つようにエレベーターを操作する。
水平に引き起こしたならば、出力を増し、エレベーターを中立に戻す。
アウトサイド・ループは、インサイド・ループと同じ経路を飛行するが、パイロットまたはコクピットは機体が描く円周の外側になる。
機体が普通の上向き姿勢の水平飛行からアウトサイド・ループを行う場合は、下げ舵を、ループが終わってもとの姿勢・高度に戻るまで、強めながら加える。この運動は、機体の上に向く力が累加されるために、「パイロット」は操縦席の天井に頭をぶつけることにもなり、「バント(頭突き)」と呼ばれることもある。アウトサイド・ループは、このように通常と逆方向に揚力を発生させなければならないので、インサイド・ループよりも大きな出力と操舵力が必要である。
「インメルマン」ターンは、第1次世界大戦のドイツ空軍エースのマックス・インメルマンにちなんで名づけられた。インメルマン・ターンは世界中のエア・ショウ演目の定番になっている。
インメルマン・ターンを行うには、水平飛行から上げ舵を切り、垂直上昇に入れ、ループを半分(180度)行い、背面飛行にする。そこでロールを半分(180度)行えば、正立の水平飛行に戻ることになる。上記と逆に、はじめにロールを半分行って背面にして、下げ舵を切ってアウトサイド・ループを半分行い、正立の水平飛行に戻す方法もある。どちらのやり方にしても、機体は飛行方向を180度変え、飛行速度を高度に代えることが出来る。
航空機は、180度のロールを行えば、コクピットや、パイロットの頭、垂直尾翼の先が地面を向き、背面飛行になる。背面飛行自体は必ずしもエアロバティックス飛行とはいえないが、他のエアロバティックス飛行を始める初期状態に使われる。
背面飛行には、次のような操作で入れる。
まず、正立の水平飛行を行う。
機種によっては、必要に応じて出力を上げる。
エルロンを使って半ロールさせるが、機種の方向が変わらないようにラダーやエレベーターを細かく使って補正する。背面飛行になったならばエルロンを中立に戻す。
エレベーターを僅かに下げ舵(訳注:機首は地面に対して上を向く)にして、背面・水平飛行になるようにする。
背面飛行のときは、機体と地面の関係では、エレベーターとラダーの効きが、正立飛行のときと逆になる。ただし、エルロンとスロットルの効き方は、成立飛行のときと変わらない。
中級のエアロバティックス飛行種目には失速が含まれることが多く、かなりの訓練を必要とするから初心者には向かない。また、練習機の性能や飛行特性にもなじまない。
ストール・ターンでは、機体は上昇し、減速し、失速状態で180度ヨーイングし、概ね進入したコースに降りてくる。
ストール・ターンは次のように行う。
1、水平飛行から上げ舵を切り、失速するまで出力を絞る。失速が起こる迎え角・速度・急激さは、機体ごとに異なる。
2、失速したならば、右または左にラダーを一杯に切る。この操作によって、機体は内側の翼端方向を中心として、惰性によって急速に180度振られる。
3、方向転換が行き過ぎないように、180度まわらない前にラダーを戻す。
4、機首が下を向いたときは、穏やかにエレベータを挙げ家事にして、水平飛行に戻す。
スロー・ロールは、名前の示すとおりの飛行運動である。エルロンを右または左に切りことで実行されるが、多くの機軸を中心としたロール類と異なり、エルロンの舵角は小さい。従って、緩やかな動きになるから、機体がナイフ・エッジ(真横に倒れた飛行状態)や背面になっている時間が長く、これらの状態でまっすぐに飛ぶためにはラダーやエレベーターを操作する必要が生ずる。
左翼が下がっている状態で水平に飛行を続けるためには、ラダーを右に操舵する必要がある。ゆっくり左にロールしている間はラダーをゆっくりと右に切り、背面に到って両翼が水平になれば中立に戻す。同時に、背面になれば機首が地面に向かないように、エレベーターの下げ舵が必要になる。背面から右翼が下方にロールして真下を向き、それから元の正立水平飛行に戻る過程では、上記と同様な左ラダーの修正が必要になる。
スロー・ロールは、横に張った糸のような想像上の水平直線に乗った飛行経路になるべきであるのだが、このように見せることは相当の先週が必要な難事である。スロー・ロールは「上手なパイロット」になる関門であり、上を目指すものにとって大きな目標である。
フォー・ポイント・ロールは、急速な1/4ロール(90度)の連続である。パイロットは4回に分割された、極めて短時間のエルロン操舵を行う。最初の1/4ロール操作によって、機体はナイフ・エッジ(前出)になり、次の1/4ロールで背面になり、3回目の1/4ロールで逆側のナイフ・エッジになり、最後の1/4ロールで正立に戻る
スナップ・ロールは、大きく積極的な操作を必要路する。機体は、基本のロール軸運動だけに止まらず、ピッチ軸・ヨー軸を含めた3軸同時の回転運動を行う。
スナップ・ロールには順・逆2通りのやり方がある。いずれも全操舵面に最大舵角の急激な操舵を行うが、順方向の場合はエルロン・ラダー(逆方向)・エレベーター(上)、逆方向の場合は、エルロン・ラダー(逆)・エレベーター(下)である。
キューバン・エイトは、正立・背面の両方の飛行を組み合わせた、横に「8の字」(∞)を書く飛行運動である。「8の字」(∞)運動は、水平直線飛行から始まり、エレベーターを上げ舵にしてループを半分(180度)行い、背面に入れ、「8の字」(∞)の中央の交点に達するまでに180度ロールを行って正立飛行に戻し、再び上げ舵を切って正ループを半分行って「8の字」(∞)の残りを描き、再び中央の交点で180度ロールを行って、正立飛行で脱出する飛行運動である。つまり、キューバン・エイトは2つのインメルマン・ターンによって、垂直面に横「8の字」(∞)を描く飛行運動と言える。
ローリング・サークルは、旋回をしながらロールを継続的に行う飛行運動である。この飛行運動は一定のロール率と、一定の半径の旋回を保ちながら、機首の上下の振れと機軸の方向を修正しなければならないので、最も難しい運動のひとつとされている。
ローリング・サークルでは、1/4旋回(90度)ごとに1回のロールを行うから、360度の旋回の間に4回のスロー・ロールを実施することになる。以下の手順は左旋回をしながら1/4旋回ごとに1回の右ロールを行った場合を示している。
1、運動の開始は、通常の飛行速度の水平直線飛行から、ある一定のロール率になるような右エルロン操作である。エルロンの舵角は1/4旋回(90度)の内に1回のロールが終わる程度にする。同時に、水平飛行を行いながら、一定の半径の旋回を続けられるように、左ラダーとエレベーターの下げ舵を操作する。
2、機体が1回のロールを行っている間の、ラダーとエレベータによる修正手順は、スロー・ロールのときと同様である。ただし、スロー・ロールの場合と異なり、両舵とも早めの時間差を付けて操作する。この時間差によって先手を打って修正すれば、ロールしている間も姿勢を保ちながら旋回を行うことが出来る。
3、最初の1/4旋回の間に1回のロールを済ませたならば、2項の手順を3回繰り返せば、ローリング・サークル飛行運動は終了する。それからエレベーターとラダーを、ゆっくりと中立に戻す。
ロールに先立つ時間差の一例としては、ラダーが60度くらい、エレベーターが90度くらいといわれるが、この時間差は機体によって差がある。
ロムセヴァック飛行運動は、まず尾翼がスピン(錐揉み)に入って下降し、それから引き続き全機が失速する飛行運動である。この飛行運動を行う手順はいくつかあるが、一般的には下記による。
出力を全開にして右から左に飛行し、45度の上昇経路まで上げ舵を取る。
左側に90度ロールする。左翼は地面に向く。
右ラダーを最大舵角にする。エルロンも右に一杯切る。エレベーターは下げ舵を一杯に切る。
機体は螺旋降下に入り、ロムセヴァク飛行運動を演じる。
機体が地表に達する前に、ラダー・エルロン・エレベーターを中立に戻し、引き起こして水平飛行に戻す。
代替法としては、
機首を垂直上方に向け、出力を最少にする。
左に90度ロールさせると、左翼端が地面に向く。
機体が失速を始めたとき、ラダーを右舵に一杯きり、エルロンも右に一杯切る。エレベーターは下げ舵一杯、出力は全開にする。
機体は、ロムセヴァック運動を行い、螺旋降下に入る。
最初の方法と同様にして、水平飛行に戻る。
この運動は、ある種の設計の機体しか出来ない。ロムセヴァック運動は急激な頭下げ運動を含んでいるから、スラスト・ラインが主翼より上にあって、推力増加による頭下げモーメントが大きい低翼機が行いやすい。また、運動性がよいことも条件になる。