Lightwave3D11.6.3+TurbulenceFDでホバリング時の気流を考えてみた

Lightwave3D11.6.3とTurbulenceFDを使い、クワッドコプターを地面近くで
ホバリングしたときの不安定になる原因の気流の乱れってやつを考えてみた。

先日、強風だったので林の中でAttiモードでのホバリングや操縦の練習をしていた。
そりゃもう、林の中とは言え微風から強風に風が変化し機体が流される。

機体は、DJI F450で重量は1,600g弱なのでまぁまぁ重い。
林の中で姿勢を素早く変化させて飛ばせていたMicro Drone 2.0とは大違い。

強風に流されたDJI F450を立て直そうと逆に舵を切っても自重の慣性力で少し流され
そして舵の方に反応しはじめる。
そう、なんか機体の重量差つまりmv^2の運動エネルギーだから機体重量が重い
分だけ運動エネルギーが増加するので舵を切って打ち消す時も相反する方向に同一
エネルギー分推進力がくわわらないとダメって事。

まぁ、これは当たり前なので慣れるしかないんだけどね。

もう１つ気になったのが地面に近い高度でのホバリングの安定性の悪さ。
Micro Droneの時より不安定で不規則に流れていく気がしてしかたがないんだよね。

たぶん、これはプロペラが生み出す推進力というか揚力が大きく影響しているのかも。
Micro Drone 2.0は揚力自体が小さいから機体はそれほど不安定では無い。

DJI F450は、プロペラ径も大きく発生する揚力も大きいので地面に吹き付ける気流の
力も大きく地面にあたり跳ね返った気流が機体を不安定にしているんだと思う。

そこで、簡単な解析をして気流を可視化した。
クワッドコプターの簡略化モデルを作り、プロペラに見立てた円盤から気流を下へ
吐き出し、地面に見立てた平面にぶつけ機体にぶつかる感じを再現した。

ホントは、機体が跳ね返った気流で不安定になる現象も再現したいけど
自分で持っているツールではムリ。
なのでこれが限界。

跳ね返った気流は機体上部まで流れてるし、機体周囲でグチャグチャになってる。
これが凹凸がある地面だともっと変化するから機体が安定しないんでしょうね。

そう、下降の時の機体の振動も下にはき出している気流に自ら突っ込むから
同じような感じなんだな。