V120D02(S) 新手操控心得[自旋翻心得]

kuntan

EJ大~以教授48分那裡的影片來看，施力越大則翻滾越快絕對是正確的，
不過先決條件是轉速不變(轉動慣量不變)，施力變大(砝碼變重)，
所以角速度增加{ωpr變大 = τ變大 / Ls不變   (4)}。
如果以直升機來說，施力要變大不是轉速固定增加PITCH(需要加大扭力)，
就是PITCH固定增加轉速(扭力不用加大)，但是，如果只增加轉速不增加PITCH時，
角速度應該是不會增加的{ωpr不變 = τ 變大/ (ω變大I不變) (5)}。
(這可能需要教授影片中的例子 ，將砝碼變兩倍重同時轉速也變成兩倍來實驗看看)
實飛時，如果只有轉速增加(例如改SPIN 16300KV)，此時葉片因轉速較高所以旋轉慣量較高，
瞬間的旋轉慣量可以提供動能給大PITCH所需的扭力，所以翻轉速率就變高了(大PITCH造成大施力)，
不過旋轉慣量所提供的動能很短暫，一下子就掉轉速了所以要降PITCH讓轉速恢復，
因此無法持續很噴~(這跟實飛感覺很吻合)
有大大分享改SPIN 8800KV 2S後從頭噴到尾不軟力，應該是不只轉速增加，
同時扭力也增加才對(小弟沒有扭力數據)，如果扭力也增加了，大PITCH就不會掉轉，
轉速高PITCH又大當然就提供了更大的施力，機子自然變得很噴，除了升力增加之外，
翻轉速率也就變高了{ωpr變大 = τ 變更大/ (ω變大I不變) (5)}。
小弟引述D大的公式，加上一點淺見，如果有錯誤還請海涵並不吝指導~感恩~

ej189

可以理解D大有關翻滾速率與轉速無關的推論，轉速加倍則角動量加倍，由於螺距產生的推力也加倍，因此兩相抵銷，翻滾速率沒有變快。前提是沒有其他外力影響！


再來看直升機翻滾一圈除了轉動慣量之外還有甚麼額外出力：
1. 對抗地心引力。雖然翻滾過程一定會輸出大於1G的推力才有辦法不掉高度，由於翻滾前後高度沒變，平均值當作是1G。
2. 機身轉動慣性。機身由0開始轉動再減速為0。

3. 空氣和機械阻力。

若空氣阻力=0，機身質量=0，地心引力=0，轉速加倍後，轉動慣量加倍但推力也加倍，因此翻滾速率不變。
螺距推力/轉動慣量 = 2倍螺距推力/2倍轉動慣量

有地心引力時：
(螺距推力-機身重量)/轉動慣量 < (2倍螺距推力-機身重量)/2倍轉動慣量

翻滾一圈時機身翻滾需要加減速，但和轉速無關，因此轉速加倍和上面增加翻滾速度的效果一樣，但連續翻滾則沒有影響。
另外會受轉速影響翻滾速率的是空氣和機械阻力，因轉速越高阻力會呈平方的增加，不過和螺距推力比起來小很多。

教授使用的陀螺放在桌上，不像直升機需要消耗巨大推力來保持高度。
所以我認為直升機轉速快慢會影響滾轉速率，而扭力小的機子容易降轉速造成翻滾速率變慢。

ps. 我還是不懂複雜的公式，光代號就記不起來了，看到一堆代號就頭痛。

kuntan

呵呵呵~薑還是老的辣~還是EJ大考慮的比較周詳~ 感謝大大的無私分享~
有時候去探討原理還蠻有趣的，知其然，知其所以然，看事情會更透澈，心裡也更踏實~
聽到有大大改2S後從頭噴到尾不軟力，真是讓人心癢癢，不過一想到馬達電變電池都要更換，
除了要跟好幾張小朋友說再見之外，還有不耐摔的缺點隨之而來，內心還真是掙扎啊~@@

davidlitmanen

感謝ej大和K大的寶貴意見，我們終於可以在同一條線上討論了。
兩位大大都抓到問題的重點，那就是轉速增加雖然螺距推力增加，但角動量也增加。
K大認為如果扭力變大力矩不會因為掉轉速而減損，所以翻滾速度變快。
但我覺得怪怪的，如果以螺距推力正比於轉速為假設(雖然不見得是線性關係)
低扭力馬達因為掉轉速而減少的力矩，同時也會從轉速減少而減少角動量來得到好處。
這樣仍難以解釋。

ej大則認為螺距推力還要扣掉地心引力的外在因素，剩下的力矩才能推動滾轉。
這是非常合理的想法，地心引力是固定的，所以轉速快慢不同扣掉固定的值再除以
角動量就會出現差異(其實幾天前兩位就提出類似的想法)
但怪怪的地方是，螺距推力抵抗地心引力的部分是集體螺距，並不是循環螺距；
即使有一部分的動力要抵抗重力而掉轉速，也同前面的道理，剩下的動力雖弱，
但力矩損失的部分也會與轉速損失的部分一同從分子分母抵消掉。所以翻轉速度應該不變。
我們現在應該以直升機為座標原點，集體螺距的部分掌管直升機的移動，但轉動的部分
是由循環螺距來掌管，所以不管移動有多快都不在討論範圍。

拜兩外大大的腦力激盪所賜，我有一個解釋。
在直昇機與地面垂直的狀況下，由於機身馬達，伺服機等東西都很重，
重心不在槳夾那而是在主軸另一端的機身這邊，
所以地心引力會給出一個力矩，
就跟腳踏車輪掛在空中進動的情形一樣。
這樣一來循環螺距不只要產生翻滾的力矩，在有地心引力的情況下，還要抵消地心引力的力矩。
而且重力力矩，跟翻滾的力矩是垂直的，完全無助於翻滾。
無重力狀態下，翻滾只需要Elev舵機做動就完成了(前後滾翻)
但有重力產生力矩的狀態下，Aile伺服機也要做動才能抵銷重力的力矩。
Aile這部分我們雖然不需打舵，但三軸陀螺儀會自動幫我們完成。
所以循環螺聚的力矩是斜斜的牽引螺旋槳，如果馬達的轉速較高或扭力較強，
就能有比較多的力矩分量提供給翻滾所用，馬達較弱的情況下，
有很多部份要抵消重力力矩所以翻滾較慢。
而且較強的馬達可以快速通過主槳與地面垂直的這個狀態，在通過後就只有較少地心引力的力矩(別忘了尾翼的重量也有力矩)
所以有加成的效果。
這個想法跟翻滾的力矩要扣掉某個固定值剩下的才拿來翻滾是同樣的道理，不同的是要抵抗的
不是重力而是重力產生的力矩。

這還可以解釋前幾天K大提出側滾比前後滾翻來的快，主要原因我認為並不是轉動慣量的差異
(經過我計算轉動慣量的影響很小)，
而是尾翼重力產生的力矩對兩種滾翻的貢獻不同。因為側滾的時候，尾翼力矩的方向在滾翻的過程中
與滾翻的力矩會平行或反平行一陣子，所以會加減速滾翻的速度而抵銷掉看不見其影響。
但在前後滾翻的時候與翻滾方向一直都是垂直的，所以一直消耗寶貴的循環螺距的力矩。這個影響我相信比機身的轉動慣量還大很多。

話說，如果我想的是對的，那麼想快速翻滾，除了加大循環螺距量，減輕槳的重量，還有什麼好方法?
從重力產生的力矩方面下手，
1. 機身要輕。
2. 重心要盡量靠近主槳夾(主軸做太長就是失敗的設計)
3. 尾旋翼那邊要減輕重量，尾管不要太長。(尾馬達就比軸傳重，不利於前後翻滾)
4. 在無重力狀態下翻滾。咦? 走錯版了這是科幻論壇嗎?
     非也，像ej大之前所描述的，把直昇機上拋之後收零螺距，做自由落體的時候是無重力狀態。
      不要誤會自由落體就一定是向下運動，向上拋之後再墜落的過程都是自由落體，這是一個拋物線運動。
      此時乃快速翻機的最佳時機，根據我的推論這種翻法可以讓動力最弱的馬達也能快速翻滾。

[ 本帖最後由 davidlitmanen 於 2012年5月19日 11:12 PM 編輯 ]

davidlitmanen

想法清楚了很多問題都迎刃而解了，
對原理了解不僅僅是懂得多而已，還能夠知道改機的方向與限制。

像不是很多人會問有什麼動作是某機做不到的嗎?
經過剛才的思索就很清楚，在主翼與地面呈垂直的時候，重力產生的力矩是很耗循環螺距的。
那像是鐘擺的動作，就是幾乎停在這種狀態擺動，
馬達不僅要抵銷重力，還要抵消重力產生的力矩才能快速擺動。
所以鐘擺動做就不能夠靠操控技巧來克服，如果想要做小角度鐘擺的話，
一定要馬達夠快夠猛才行。難怪那些柔飛的影片幾乎不做暴力鐘擺。頂多做rainbow

那我來拋出一個推論好了，雖然小弟並不會飛鐘擺。
V120D02的旋翼是順時針旋轉，所以角動量向下，而尾翼的重力力矩向右，
左側翻的時候剛開始重力力矩會幫助翻滾，但翻到倒飛的時候重力力矩還是向右，所以傾向於把它回正。
由此可推論，這種順時針旋轉的機種，左側翻的鐘擺比右側翻的鐘擺好做?
不過如果把尾吹風量的方向考慮進去，說不定情況會相反。
至於事實如何有待前輩解答了 。

[ 本帖最後由 davidlitmanen 於 2012年5月20日 12:37 AM 編輯 ]

kuntan

D大分析的真深入~小弟已經頭昏腦脹了~@@
1.加大循環螺距量必須有扭力做基礎，否則掉轉速讓翻滾速率忽快忽慢時非會很難控制~
2.減輕槳的重量確實可以讓翻滾速率變快，例如實飛450時用較輕的玻纖槳翻滾速率真的比較快，不過因為旋轉慣量降低的關係，會變得比較飄(其實也是噴)~
3.機身要輕，塑膠機身及碳纖機身就是為了這個目的，不過又要考慮強度及價格(成本)，真的也是兩難~
4.重心要盡量靠近主槳夾(主軸變短)，最近很紅的DFC最主要就是為了縮短主軸~
5.尾旋翼那邊要減輕重量選軸傳比較OK，也是要考量強度，不過尾管要縮短有兩個問題，一個是會被主槳掃到，一個是對抗主槳的反作用力的力臂會變短，要不是增加尾翼轉速就是要增加尾槳面積來補償，結果都是增加尾旋翼的旋轉慣量，應該效果有限~
4. 一樣用拋物線方式翻滾，感覺轉速高還是比轉速低翻的快，不知道是錯覺還是因為注意力集中在掉高度的處理上，這可能要有旁人來計時，還是錄影觀察比較科學。
P.S:SAB Goblin 700在這方面設計得不錯，受到很多飛友的推崇~

[ 本帖最後由 kuntan 於 2012年5月22日 01:00 AM 編輯 ]