무선조종헬기
Radio-controlled helicopter무선 조종 헬리콥터(또는 RC 헬리콥터)는 구조, 공기역학 및 비행 훈련의 차이 때문에 RC 비행기와 구별되는 모델 항공기다. RC 헬리콥터의 몇 가지 기본 설계가 존재하며, 그 중 일부(집단 피치 제어 장치 등)는 다른 설계보다 기동성이 뛰어나다. 기동성이 높은 설계일수록 비행이 더 어렵지만, 더 큰 곡예비행 능력의 이점을 누릴 수 있다.[1]
비행 제어는 조종사가 집합적(또는 스로틀, 고정 피치 헬리콥터), 주기적 제어장치(피치 및 롤), 테일 로터(요우)를 제어할 수 있도록 한다.[2] 이를 일제히 제어하면 헬기가 공중 및 후방 비행과 같은 대형 헬리콥터와 동일한 기동을 수행할 수 있고, 뒤집힌 비행(집단 피치 제어가 헬리를 위로 지탱하기 위해 부정적인 블레이드 피치를 제공하며, 피치/요 컨트롤은 b가 되어야 함)과 같이 대형 헬리콥터가 할 수 없는 많은 다른 기동을 수행할 수 있다.e 파일럿에 의해 반전됨).[3]
다양한 헬리콥터 제어장치는 일반적으로 서보라고 알려진 작은 서보 모터에 의해 영향을 받는다. 고체 상태의 자이로스코프 센서는 일반적으로 테일 로터(요우) 제어에 사용되어 바람과 토크 반응에 의한 테일 움직임에 대응한다.[4] 대부분의 신형 헬리콥터는 다른 2축 회전(피치 및 롤링)에서도 자이로 안정화를 가지고 있다. 이러한 3축 자이로를 일반적으로 플라이바리스 컨트롤러라고 하는데, 기계식 플라이바를 필요로 하지 않기 때문에 이른바 플라이바리스 컨트롤러라고 한다.[5]
엔진은 통상 메탄올 2행정 모터였지만 고성능 리튬 폴리머 배터리(LiPo)와 결합한 전동 브러시리스 모터는 이제 보편화돼 브러시드 모터에 비해 효율과 성능, 수명 등이 개선되는 반면 가격 하락은 취미생활자의 손길이 닿는 곳에 있다. 가솔린과 제트 터빈 엔진도 사용된다.[6]
실제 크기의 헬리콥터와 마찬가지로 모형 헬리콥터 로터는 고속으로 회전하며 심각한 부상을 입힐 수 있다. 2013년까지만 해도 여러 명의 사망자가 발생했다.
R/C 헬리콥터의 종류
원격 제어 헬리콥터의 일반적인 동력원은 예열 연료(니트로 연료, 니트로메탄-메탄올이라고도 함), 전기 배터리, 가솔린(가솔린) 및 터빈 엔진이다. 처음 40년 동안, 야광 연료 헬리콥터는 가장 흔한 유형이었다. 그러나 지난 10년 동안, 전력과 비행 시간이 더 좋을 정도로 발전했지만, 일반적으로 연료 헬리콥터만큼 길지는 않았다.
메인 로터를 제어하는 시스템에는 기계 혼합과 전자 순환/집합 피치 혼합(eCCPM)의 두 가지 주요 유형이 있었다. 초기 헬리콥터들은 기계 혼합을 사용했다. 오늘날 거의 모든 R/C 헬리콥터는 eCCPM을 사용한다.[7]
실용적인 전기 헬리콥터는 최근 개발되었지만 빠르게 발전하여 보편화되었고, 공통적으로 사용되는 예열 연료 헬리콥터를 추월했다. 터빈 헬리콥터 또한 높은 비용으로 인해 대부분의 사람들의 손이 닿지 않는 곳에 있지만 인기가 높아지고 있다.
내연소(니트로, 가스)
최초의 RC 헬리콥터는 연소 엔진(Glow fuel, 또는 니트로, 가스, 또는 가솔린 연료 공급원)에 의해 구동되었다. 원래 헬리콥터 '클래스'는 엔진 크기를 기준으로 했다. 예를 들어 0.30 cu in (4.9 cm3) 엔진을 가진 헬리콥터는 30 class이고 0.90 cu in (14.7 cm3) 엔진을 가진 헬리콥터는 90 class 헬리콥터라고 불렀다. 엔진이 크고 강력할수록 회전할 수 있는 메인 로터 블레이드가 커지며, 따라서 전체적으로 항공기가 커진다. 니트로 헬리콥터의 일반적인 비행 시간은 엔진 크기와 튜닝에 따라 7-15분이다.
전기
1990년대 중반 소형 전기헬기 2대가 등장했다. 이것들은 7–8 × 1.2 Ah NiCad 배터리에 브러시 모터로 비행하는 Kalt Whisper와 Kyosho EP Concept이다. 그러나 540개 크기의 브러시 모터가 전류 요구 한계에 달했는데, 이는 종종 더 강력한 모터에 20–25A의 전류 요구량이기 때문에 브러시 및 정류기 문제가 일반적이었다.
최근의 배터리 기술의 발전은 비행 시간의 측면에서 전기 비행을 더욱 가능하게 만들고 있다. 리튬 폴리머(LiPo) 배터리는 고성능 에어로빅에 필요한 높은 전류를 공급하면서도 매우 가벼운 상태를 유지할 수 있다. 일반적인 비행 시간은 비행 스타일과 배터리 용량에 따라 4-12분이다.
과거에는 크기가 작고 가스가 부족해 주로 실내에서 전기 헬리콥터를 사용했다. 야외 비행에 적합한 대형 전기 헬리콥터와 첨단 곡예 비행은 지난 몇 년간 현실이 되어 큰 인기를 끌었다. 이들의 조용함은 주거지와 가까운 비행장과 독일 등 소음 제한이 엄격한 곳에서 비행하는 곳으로 큰 인기를 끌었다. 니트로 헬리콥터도 상용 키트와 수제 키트에 의해 전력으로 전환되었다.
원격조종 생산 모델 헬리콥터 중 가장 작은 것(Guinness World Records 2014)은 많은 장난감 가게에서 판매되는 실버라이트 나노 팔콘 XS로, 가격은 약 30달러(28파운드)이다. 다음으로 가장 작은 것은 이전에 가장 작은 rc 헬리콥터의 기록을 보유하고 있던 나노 팔콘이다.
마이크로 헬리콥터의 픽셀리토 제품군, 프록플라이어 제품군, 마이크로 플라잉 로봇 등 몇 가지 모델들이 생산되지 않는 가장 작은 원격 조종 헬리콥터의 타이틀을 놓고 경쟁하고 있다.
동축
최근의 혁신은 동축 전기 헬리콥터의 그것이다. 이 시스템의 단순한 방향 제어와 토크 유발 요로부터의 자유는 최근 몇 년 동안 초급 및/또는 실내 사용을 위한 소형 모델에서 좋은 후보로 떠올랐다. 풀스케일 헬리콥터의 경우와 마찬가지로 이러한 유형의 모델은 회전 토크를 제거하며 매우 빠른 제어 응답을 가질 수 있으며, 두 모델 모두 CCPM 모델에서 매우 뚜렷하다. 대부분의 저가 모델들은 스와시플레이트가 없고 대신 꼬리 부분에 세 번째 로터를 사용해 피치 제어가 가능하다. 이 헬리콥터들은 롤 컨트롤이 없고 이동성이 제한되어 있다.
동축 모델은 매우 안정적이고 좁은 공간에서도 실내에서 비행할 수 있지만, 이러한 헬리콥터는 특히 야외에서 전진 속도가 제한되어 있다. 대부분의 모델은 고정 피치(fixed-pitch), 즉 블레이드의 집합 피치를 제어할 수 없으며, 주기 제어는 하부 로터에만 적용된다. 미세한 바람이라도 보상하면 모델이 앞으로 날아오르기보다 사이클링을 충분히 적용해도 위로 올라간다. 두 개의 스플래시 플레이트 및/또는 피치 컨트롤(카모브와 같은 본격 동축 헬리콥터의 공통)을 갖춘 보다 진보된 동축 건설은 개별 프로젝트에서 모델로 실현되었지만 2014년[update] 현재 대량 시장을 보지 못하고 있다.
멀티로터 모델 헬리콥터
최근에는 RC 취미나 무인항공기(UAV) 연구 모두에서 멀티로터 디자인이 인기를 끌고 있다. 이들 차량은 항공기를 안정시키기 위해 전자제어시스템과 전자센서를 사용한다. 멀티로터는 일반적으로 RC 헬리콥터보다 더 저렴하고, 건설이 용이하며, 조작이 간단하다. 이로 인해 멀티로터 항공기는 아마추어 모형 항공기 프로젝트와 항공 사진 촬영의 호소력 있는 플랫폼이 되었다.[9][10]
크기 클래스
Nitro RC 헬리콥터는 다음과 같은 등급으로 분류된다.
- 30 사이즈 : 엔진 0.3입방인치, 메인 블레이드 550~600mm
- 50 사이즈 : 엔진 0.5입방인치, 메인 블레이드 600-620mm
- 60사이즈 : 엔진 0.6입방인치
- 90 사이즈 : 엔진 0.9입방인치, 메인 블레이드 690-710mm
현대의 RC 헬리콥터는 일반적으로 메인 블레이드의 길이로 분류된다(예외는 거의 없다). 일반 클래스는 다음과 같다.
- 마이크로(200mm 미만의 메인 블레이드)
- 미니(240-420mm 블레이드) - 일반적으로 300-450으로 불린다.
- 500(425-500mm)
- 600(600mm)
- 700(표준 경기 규모)
- 800
라디오 기어
송신기
RC헬기는 일반적으로 제어를 위해 3~7개의 채널이 필요하다(2채널 적외선 제어 시스템을 활용하는 마이크로 헬리콥터도 존재한다). 소형 고정식 헬리콥터는 4채널 라디오(스로틀, 엘리베이터, 에일러론, 방향타)를 사용하는 반면, 집합식 피치 모델은 최소 5채널(스로틀, 집단 피치, 엘리베이터, 에일러론, 방향타)이 필요하다. 6번 채널은 자이로 게인을 위해 자주 사용된다. 연료 구동 모델의 엔진 관리자 제어에 일반적으로 사용되는 7번째 채널. 다양한 제어 메커니즘의 정상적인 상호작용 때문에 고급 라디오는 스로틀/집합 및 스로틀/러더와 같은 조절 가능한 혼합 기능을 포함한다.[11] 라디오 가격은 미화 50달러에서 3,000달러까지 다양하다.
초기 무선 제어 시스템은 진폭 변조(AM)를 사용하여 신호를 전송했다. 70년대 후반에는 주파수 변조(FM)가 보편화됐다.
확산 스펙트럼
2006년 Specktrum DX6 주차 전단 송신기 시스템을 시작으로, RC 비행은 간섭을 받고 새로운 확산 주파수 프로토콜보다 신뢰성이 낮은 다양한 낮은 주파수에서 출발하기 시작했다. Specktreum과 JR과 같은 시스템은 DSM2 이상, 라디오와 수신기를 켤 때 선택한 고정 채널 쌍으로 송신하는 DSSMS(직접 시퀀스 확산 스펙트럼) 방식을 사용한다. 후속 시스템은 이러한 채널의 사용을 피하고 사용되지 않는 다른 채널 쌍을 계속 검색할 것이다.
후타바에서 사용하는 주파수확산스펙트럼(FHSS)과 같은 시스템은 하위 MHz 범위의 다양한 주파수 대신 2.4 GHz 대역에서 주파수홉을 사용한다. 이점은 무전기가 비행 중에 더 이상 고정 주파수를 사용하지 않고 고정 주파수에 대한 간섭 위험을 완화한다는 것이다.
어느 방법으로든 많은 라디오들이 서로 간섭하지 않고 한 번에 송신할 수 있다. 후타바 시스템은 대략 2밀리초마다 주파수를 변경하기 때문에 두 송신기가 동일한 채널을 사용하더라도 오랫동안 주파수를 변경하지 않는다. 조종사는 500분의 1초 동안 그들이 간섭하고 있는 모델의 어떤 비정상적인 동작도 알아차리지 못할 것이다. 이것은 다른 조종사들의 무전기에 의해 현재 사용되고 있는 채널과 무관하게 송신기를 켤 수 있는 이점을 제공한다.
2.4GHz의 단점 중 하나는 탄소섬유와 같은 특정 재료가 신호를 가릴 수 있기 때문에 설치 시 주의해야 한다는 것이다. 경우에 따라서는 2차 안테나가 있는 위성 수신기를 사용하여 송신기 라디오와의 시야를 더 잘 유지할 필요가 있다. 2.4GHz 표준이 아직 진화하지 않아 각 제조사와 상관없이 수신기와 송신기가 혼합될 수 있는 것도 단점이다.
컨트롤
집단 피치 RC 헬리콥터 비행을 배우는 것은 시간과 연습이 필요하다. 많은 모델러들이 경험이 풍부한 RC 조종사들의 지도를 받거나 온라인 안내를 따를 수 있도록 클럽에 가입한다.[12]
RC 헬리콥터는 보통 최소 4개의 제어장치를 가지고 있다: 롤 - 사이클 피치, 엘리베이터 (이후 사이클 피치), 방향타(요우), 피치/스로틀 (집중 피치/파워)[3] 단순한 비행의 경우, 보통 0% 스로틀 스틱에서는 피치가 -1도, 100% 스로틀 스틱에서는 10도 안팎이 되도록 라디오가 구성된다. 또한 모델이 일정한 로터 속도를 유지하도록 피치와 연계하여 스로틀을 조절할 필요가 있다. 이것은 일관되고 원활한 비행 성능에 이롭다.
에어로바틱 '3D' 성능을 원하는 경우 자동 스로틀 또는 공회전 작동 모드를 사용한다. 이 모드에서 집합 피치는 0% 스로틀 스틱 입력 시 음의 한계에서 100% 스로틀 스틱에서 양의 한계까지 범위가 지정된다. 반면에 스로틀은 일정한 로터 속도를 유지하기 위해 자동으로 변조되며 스로틀 스틱이 중앙에 있고 피치가 0일 때 일반적으로 가장 낮은 값에 있다. 이 모드는 로터가 (음극 피치를 사용하여) 위쪽으로 추력을 낼 수 있게 하고, 모델이 반전되었을 때 지속적인 역 비행을 가능하게 한다. 일반적으로 이런 종류의 비행에는 보다 진보된 컴퓨터 라디오가 사용되는데, 스로틀-집합 혼합을 사용자 정의할 수 있다.
3D 파일럿이 훨씬 더 반응성이 좋도록 모델을 구성할 수 있지만, 주기 제어와 요 제어는 이 두 모드에서 정의상 다르지 않다.
건설
건설은 일반적으로 플라스틱, 유리 보강 플라스틱, 알루미늄 또는 탄소 섬유로 이루어진다. 로터 블레이드는 일반적으로 나무, 섬유 유리 또는 탄소 섬유로 만들어진다. 모델은 일반적으로 약 12개의 인기 제조업체 중 한 곳에서 키트 형태로 구매되며 완전한 조립에 5~20시간이 소요된다.
이 모형 헬리콥터들은 스와시플레이트에서 로터까지 그리고 그 사이에 있는 모든 것들과 유사한 많은 움직이는 부품들을 포함하고 있다.
헬리콥터 건설은 고정익 모형 항공기에 비해 정밀해야 하는데, 이는 헬리콥터가 비행 중일 때 문제를 일으킬 수 있는 극히 작은 진동에도 헬기가 민감하기 때문이다.
또한, R/C 헬리콥터와 그 구성요소의 소형 및 저중량은 제어 입력, 특히 주기(피치 및 롤)가 매우 빠른 응답을 가질 수 있고, 대형 항공기에서 발생하는 등가 입력보다 훨씬 더 빠른 회전율을 야기할 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 빠른 반응은 모델을 불필요하게 비행하기 어렵게 만들 수 있다. 이 때문에 대부분의 모형 헬리콥터는 플라이바나 전자 안정화 장비를 갖추고 있다.
기계적 복잡성을 줄이고 스와시플레이트 제어 정밀도를 높이기 위해 일부 모델 헬리콥터는 주기/집합 피치 혼합을 사용한다.
경쟁
에어로바틱 헬리콥터 비행은 역사적으로 F3C라고 명명된 헬리콥터의 국제 비행법칙에 따라왔다. 이것들은 미리 정해진 정기적인 맴돌기와 곡예 비행을 포함한다.
RC 헬리콥터 비행의 진보된 형태는 3D라고 불린다. 3D 비행 중에 헬리콥터는 고급 곡예 비행을 수행하며, 때로는 자유형 형태로, 또는 경기 주최자가 미리 작성한 일련의 움직임으로 한다. 세계에는 많은 3D 대회가 있는데, 영국에서 3D 마스터스와 미국의 eXtreme Flight Championship(XFC)으로 가장 잘 알려진 두 개의 대회가 있다.
2008년 국제 3D경진대회 잠정수업으로 F3N 등급을 도입하였으며, 2010년 CIAM 총회에서 F3N은 2011년 1월 1일부터 실시되는 경쟁의 정식승인을 받았다.
F3N 규칙은 전 세계 심판의 일관된 기준을 제공하고 각국이 2년마다 열리는 세계 선수권 대회에서 팀을 출전시킬 수 있는 기회를 주기 위해 고안되었다. F3N은 3D 마스터스, 3DX와 유사한 방식으로 진행되며, 세트기동, 프리스타일 비행, 플라이트 투 뮤직으로 구성된 3개의 라운드 타입이다.
상업적 응용 프로그램
이 절의 사례와 관점은 주제에 대한 세계적인 관점을 나타내지 않을 수 있다. (2014년 12월) (이 과 시기 |
일부 회사들은 저고도 항공사진 촬영, 촬영, 치안, 원격 관측이나 검사에 RC 멀티콥터를 사용하고 있지만 RC헬기는 상업적인 용도로 흔히 쓰이지 않는다. 야마하 R-MAX와 같은 대형 RC 헬기로 크롭 스프레이를 뿌리는 것도 주목할 만한 예외다.
미국 연방항공청은 2006년부터 상업용 RC 모델과 무인항공기(UAV) 항공기의 지상화를 위한 규정을 미국 내 어느 고도에서든 비행이 허용되기 전에 정식 FAA 인증을 받도록 개선했다.[13] 모든 상업 소유자는 FAA에 등록해야 하며 지식 테스트를 통과해야 한다. 비상업적 운영자는 자신이 비행하는 모델의 무게가 0.55파운드(250g) 이상일 경우에만 등록해야 한다.
제어 방법
리모컨:
대부분의 RC 헬리콥터는 헬리콥터의 IR 수신기로 신호를 보내는 안테나가 있는 휴대용 원격 장치를 사용한다. 리모컨은 일반적으로 3-5채널 RC헬기의 범위로 리모컨과 함께 제공된 채널 수에 따라 공중에서 이동하는 방법을 제공할 수 있다. 두 개의 막대가 있다. 왼쪽은 고도를 바꾸는 막대기다. 때때로 막대기는 손가락이 놓이는 곳이면 어디든 머물 수 있고, 손가락 아래는 스프링이기 때문에 손가락이 놓으면 다시 중립 위치로 이동한다. 오른쪽 막대기는 헬기를 다른 방향으로 공중으로 이동시키는 것이다. 조종기 위에는 헬리콥터가 한 방향으로 집중되도록 하는 트리머 세팅도 있다. 대부분 저급 RC헬기는 배터리가 충전 중임을 알리는 녹색등이 켜진 리모컨 내부에 충전케이블을 포함하게 된다.
전화 및 태블릿 제어:
터치 스크린 장치의 영향으로 대부분의 RC 헬리콥터는 애플이나 안드로이드 기기에서 조종할 수 있다. 운영 체제 스토어에는 특정 RC 헬리콥터 전용 앱이 있다. 이 제어장치는 가상 리모컨을 사용할 때 물리적으로 사용되는 리모컨의 제어장치와 거의 동일하다. 이 장치는 헬리콥터 세트에 포함되어 있지 않지만 박스에는 스마트폰이나 태블릿의 헤드셋 슬롯에 삽입할 라디오 칩이 함께 제공됨
안전
'모델' 헬리콥터는 위험할 수 있다. 사고 예방을 위해 안전 예방조치, 적절한 정비, 모델의 역학과 비행 특성에 대한 이해가 필요하다.[14] 허가된 현장에서 비행하는 모형 제작자는 국가 모형항공기 단체가 지정한 안전수칙을 준수해야 한다. 미국에서는 모델 항공 아카데미(AMA)가 고정식 및 회전식 날개 모델을 포함한 모든 모델 항공기 운용에 대한 안전 규칙을 발표하고 업데이트한다.[15] 2014년에는 연방항공청과 제휴하여 무인항공시스템에 관심을 가진 여러 기관이 안전하고 책임감 있는 비행을 촉진하고 취미로 하는 사람과 상업적 이용자를 위한 안내를 제공하는 새로운 교육 캠페인을 전개하였다.[16]
죽음
2013년 7월, 41세의 스위스 남성이 그의 모형 헬리콥터 근처에서 죽은 채 발견되었다. 그는 "심각한 머리와 팔을 다쳤다"[17]고 말했다.
2013년 9월 뉴욕에서 발생한 한 사건은 원격 조종 헬리콥터 비행에 경험이 많은 19세의 열성적인 사람이 헬리콥터의 칼날 중 하나가 그의 머리를 가격한 후 사망함으로써 원격 조종 모형 헬리콥터의 위험성을 부각시켰다.[18]
미니어처 헬리콥터
소형 헬리콥터는 몇 그램에서 백 그램에 이르는 중량을 가진 원격 조종 헬리콥터다. 제작의 대부분은 취미 활동가나 애호가들을 겨냥한 장난감들이다. 또 군사·보안 애플리케이션 시제품을 만드는 기업도 많다. 소형 헬리콥터는 최신 소형화 기술을 위한 대중적인 시위다.[19]
이러한 유형의 소형화 모델의 예로는 E-Flite Blade CX와 CX2와 인기 있는 소비자 모델인 Picoo Z가 있다. Proxflyer와 함께, 많은 생산 모델의 프로토타입과 기초. 세이코 엡슨이 개발한 일회용 프로토타입과 기술 시연 품목이 최종 사례로, 도쿄에서 열리는 국제로봇전시회에서 시연된 세이코 엡슨 마이크로 플라잉로봇이 대표적이다.
참고 항목
참조
- ^ "Electric Helicopters". Retrieved 28 October 2014.
- ^ "Operating R/C Radio Controls". Retrieved 28 October 2014.
- ^ a b "RC Helicopter Controls". Retrieved 28 October 2014.
- ^ "Understanding RC Heli Gyros". Retrieved 28 October 2014.
- ^ "Flybarless Controller". Retrieved 28 October 2014.
- ^ "Buyers Guide". Intermediate/Advanced Outdoor Models. RCMods. Archived from the original on 9 July 2013. Retrieved 29 May 2013.
- ^ Iszech, Pavel (20 January 2010). "RC Helicopters Archieven". DroneVinder (in Dutch). Retrieved 2 January 2017.
- ^ "ALMA Filmed with Hexacopter". ESO Announcement. Retrieved 6 September 2013.
- ^ "How-To: Quadrocopter based on Arduino - Make". 13 January 2010.
- ^ "FrontPage - UAVP-NG - The Open Source Next Generation Multicopter".
- ^ "Difference Between 3,4, and 7 Channel Controllers". Retrieved 23 January 2015.
- ^ "Are RC helicopters hard to fly?". Retrieved 28 October 2014.
- ^ "Warning: FAA Says US Airspace Is Closed To ALL Commercial". Photography For Real Estate. 2012-01-24. Retrieved 2013-12-05.
- ^ C.Hatch (2013-10-13). "Safety Precautions With Remote Control Toys". WhizToy. Archived from the original on 2013-11-09. Retrieved 2013-12-07.
- ^ "Academy of Model Aeronautics National Model Airc raft Safety Code" (PDF). Academy of Model Aeronautics. Retrieved 27 October 2014.
- ^ "Know Before You Fly". 2014. Retrieved 23 December 2014.
- ^ Everett Balmores (2013-07-11). "Tragic news from Switzerland involving a model helicopter". RC Heli Resource. Retrieved 2013-12-05.
- ^ J. David Goodman (September 5, 2013). "Remote-Controlled Model Helicopter Fatally Strikes Its Operator". New York Times. Retrieved 2013-12-05.
- ^ "Epson Corporate: Newsroom". Epson.co.jp. Retrieved 2013-12-05.
위키미디어 커먼즈에는 무선 조종 모형 헬리콥터와 관련된 미디어가 있다. |