１００回目寄稿の記念号発刊！

１００が付けば鬼が憑く！のことわざどうり、このブログを１００回寄稿まで
やってみようのいきごみで始めたのであるが、、、いわば"斜め見"の”空力の鬼”を目指したが。その記念すべき１００寄稿日を迎えた。

　上図のような”空人図”を目指したのだが、、１００回を超えた今日、薄くなった頭をなでてみたが、、、生憎　”ツノ”はまだ生えて来ていないようだ！。
修行がたりぬか！！！。
　１００回目はやはり、やはり良きも悪きも今、マスコミその他で話題沸騰！！！の”ドローン”の空力について賜ってみるとしよう。
昨年暮れに清水の舞台から飛び降りる気持ちで導入したドローン空撮機！。それも２機導入の
　思い切った先行投資！を実施。（お陰でだいぶ頭とサイフが薄くなった）
　下は筆者が所有する２機のＤＪＩファントム　ドローン機。”ファントム空撮飛行隊”
DJI Phantom drone machine of two aircraft below that I owned. "Phantom Aerial Squadron"

左はカメラ付きのファントム２ＶＩＳＩＯＮ+　右はファントム２（カメラ無し）
ファントム２で飛行訓練、現場気象観測飛行などを実施し、本番の空撮にはファントム２ＶＩＳＩＯＮ+を使用している。
２機体制の運用をしている。２機体制の運用してるのは、、単なるマニアにはそうそう居ないと思う。
ファントム２はバッテリー容量２５００ｍＡ、実用飛行時間：約10分
ファントム２Ｖ+はバッテリー容量５７００ｍＡ、実用飛行時間：約20分
ファントム２は機体重量もかるく、軽快な飛行感覚を持つ。２Ｖ+はＢＡＴＴ容量２倍、カメラ搭載で
機体重量も重い。飛行感覚は少し、鈍重だが重量が重い分、風の影響を受けにくく、飛行はドッシリ安定しているので
カメラ搭載機としては都合が良い。
　
　この２機種は操縦システムが同じなので、違和感なく、チェックリストやメンテナンスが相互に使いこなせる。
機体メーカーが同じだと、こういうメリットがある。これは実物飛行機でも運用に際して同じことが言える。

暮れの寒いさなかで北風きつい飛行訓練に耐え、今年、新春の初空撮に成功！
その後、飛行訓練を積み重ね、ある程度完熟の境地に到達レベルか！？。
　やはり、空を飛ぶものを操るのはそれなりに、度胸と綿密な計算が要求され、飛行ごとに
緊張感を持って臨んでいるのでボケる暇無しである。
　４０数年にわたるラジコン飛行機、ヘリ操縦の熟練操縦技量が功を奏し、約半年間、この新種飛行体”ドローン”を飛ばしてきたが、
無事故、無墜落を維持できているのは幸いである。
　このＤＪＩファントムは”完全電子制御飛行体”としてはナカナカの超優れものであることは前寄稿で記述したので
今回は空力的な側面でバッサリ行こう。
まず、形であるが、全体が円形断面複合型の滑らかな有機形態をしている。なんだか水中生物（アメフラシ、ヒトデ、クリオネ）
見たいであるが、
　この形状は横風や突風にたいして、滑らかに流して、空気抵抗を少なくしている良い形である。
アメフラシ、ヒトデ、クリオネなどの水中の生物も潮流という流体の影響なくしては生きられないのでおのずと形は似通ってくる！。

空力的には（ブレンデットボディ）といって、最近の戦闘機には必須の形状である。
The aerodynamic saying (Blended body), it is an essential shape in recent fighter.
空をとぶものはひとたび空中に上がると途端に気流の影響を必ず受けることになる。
　超安定飛行が要求される空撮機にとってはその影響を空力的にも少なく抑えるのが必須課題である。
昨今、たくさんのドローンが販売されているが、なかには気流の影響を受けやすい形状が見受けられる。
あまり、スタイルにこだわって、横風不安定（風見不安定効果）を誘発しやすい形状になっているものがあるが
　安定ホバリング機能優先のドローンにとっては空力的に好ましくない！。

　ＤＪＩファントムはこの点さすがに最初に市場に投入した機種だけに、流体力学的にも良く研究されている。スタイルは空力的にも洗練されていて
その典型的な形ではかつてのゲイツリアジェットを彷彿とさせる。
DJI phantom only to models that were introduced in the first market to truly this point, style is great to have been aerodynamically refined also.
この優れた形に空力デザイン賞を与えたい。やがて、亡国の博物館に永久収蔵されるだろうことを予言しておこう。
　次にフライトインプレッション：このファントムは飛行力学的には１００％４つのプロペラ推力に依存している。
したがって、ヘリコプター同様に良きも悪しきも回転翼特有の空力効果に縛られることになる。
離陸はスティックをあげるだけで、ＲＣヘリコプターや飛行機のように当て舵を打って補正することも必要無く、ジャイロセンサーで水平の姿勢制御がはたらき、ほぼ自動で上昇していく。
　長年ラジコン飛行機で鍛えた操縦技量を持つ筆者にはいささか物足りないが。
ただ、スティックの追随性は３〜４秒遅れる。はやり、プロペラの慣性上回転があがるまで一瞬遅れがでる,
　同時に４つのプロペラの柔軟性でプロペラ翼端が上方へしなり、回転面に遠心力と揚力の合成されたコーニング角が付くのが観察できる。
この２つの原因で離陸揚力に達するのに数分の一秒の時間差がでるのを感じる。これはやはり、現場主義で模型航空機を飛ばしてきた微細なコントロール感覚の感受性から受ける感覚と言えよう。

ただ、このコーニング角は回転ローターに空力的固有安定をもたらすものである。
Corning angle is intended to result in a unique aerodynamic stability to the rotating rotor.
ドローンは４つのプロペラのうち、対抗する２つは互いに反転させている。
理由はプロペラによる反トルクを力学モーメントで相殺するためである。

どうじに方向舵面を持たないのでこの反トルクの力学作用をうまく使い、ヨー軸のコントロールをしている。
つまり、曲げたい方向とは逆に回るプロペラ（モーターの回転）を上げ、その反トルクでヨー軸の回転運動を起こさせている。
　ドローンの移動も４つのプロペラの推力制御でそのうちの２個のプロペラの回転推力を上げて、機体を傾けて（バンク）、その揚力Ｌ（推力Ｔ）と重力Ｇの水平分力ベクトル（Ｆ）を発生させ、水平移動の力を得ている。

これがドローンの基本の操縦になっていてドローンを空中移動させる時に利用している。
It becomes the basis for steering the drone is being used when it is airborne moving the drone.
また、横風に影響によって乱された機体の自動姿勢制御にも利用している。つまり、横風で移動した位置をＧＰＳや加速度センサーで検知して、即座に
元の位置座標に戻す働きをこの推力ベクトル分力（Ｆ）で発生させているのである。
したがって、ドローンは突風や不規則な脈のある強い風のときは、このバンクを頻繁に繰り返し、飛行が不安定となる。

ドローンの上昇は４つのプロペラの合成推力Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）が重力Ｇを上回ることによって可能であることは言うまでも無い。
　ドローンは一度上昇をはじめると４つのプロペラ回転面
を通過する空気流によってトランジションリフトエフェクト（転移揚力効果）が増大して、プロペラの効率が比例的にあがり、加速的なスピードで上昇していく。

筆者は本物ヘリコプターの操縦桿を握り操縦した経験もあるのでこのあたりの空力効果は実機ヘリコプターと同様であると実感する。

次にドローンの旋回について、ドローンとはいえ、空気力で飛行しているので普通の航空機と同じく、旋回が操縦の基本となる。
　ドローンの旋回方法には２つある。

ひとつはヘリコプターのようにヨー軸を使った旋回である。前進しながら、方向舵にあたるスティックを操作して、行きたい方向に旋回する方法である。
　ドローンは高度を自動的に維持するので、ほぼ水平旋回をさせることが出来る。空撮時には安定した映像が取れるので良い方法である。
もう１つは固定翼航空機と同じように、３軸の釣り合い旋回をさせる方法である。　これは少し、操縦テクニックが必要だ。
　旋回開始点でロール軸を傾けてバンクさせ、同時にピッチ軸をアップさせながら、ヨー軸を旋回側に振る、そのとき機体に発生する、揚力と重力の水平分力で発生する力Ｆとサイドフォース（向心力）
に釣り合わせて、高度損失のない水平旋回をさせるのである。　このバンクさせる旋回は実物航空機の操縦の基本操作で両腕で操縦桿、両足でフットペダルを操作するので手と足の協調作業が必要となる。
この体得には多大な訓練が必要なのである。
　ドローンにこの旋回をさせると、ダイナミックな旋回飛行をさせることが出来る。しかし、空撮時にはカメラジンバルの可動角度域を脱してしまうような運動になると、
ギクシャクした映像となるので好ましくはない。

The author to realize that the aerodynamic effect of this area because some experience that was maneuvering grip the control stick of a real helicopter is the same as the actual helicopter.
　地面効果は地上５０ｃｍあたりで効いてくる。着陸の最終段階でこのあたりでふわりとブレーキが掛かるポイントがある。
ヘリコプターの地面効果もローター直径に近いので、このファントムは４つのプロペラの全体直径（約５０ｃｍ）に当たるのも空力的に”力学相似則”が働くのが理解できる。

　ただ、着陸にさいしては、この地面効果飛行時に地上を払うように吹く突風の影響を受けやすいので要注意だ！。
この高度５０ｃｍでは地面効果のブレーキ効果あることを念頭において、横風や突風を予見しながら、速やかに着地させることが必要である。
　筆者は着陸と離陸に関しては２段回のステップを踏むようにしている。２段階離陸、着陸方式である。これは実機の飛行機やへりでも実施している方法である。
離陸はまず、高度６〜８ｍで一度ホバリングさせ、上空の気流の状態をチェックする。気流は地面に近くと上空では大きく異なることがある。長年のラジコン飛行機で培った経験的動物的カンである。
　高度６〜８ｍで問題なければそれ以上に高度を上げていくようにしている。
着陸は４〜５ｍでまず、ホバリングさせ、地面の状態と周囲の障害物や人がいないこと、横風突風の有無をチェックし、最終降下進入に進める。
　着陸は最終的には高度１ｍで秒速２〜３ｃｍを維持し、対地高度５０ｃｍの地面効果付近で最注意、最終秒速１ｃｍ以下に落として精密着地させる方法をとっている。

Landing is taking a way eventually to maintain the per second 2 ~ 3cm in advanced 1m in the most attention in the vicinity of the ground effect of the ground advanced 50cm, to be precise landing by dropping the final per second 1cm below.
降下スピードがこのくらいスローだと、最後の着地地点の状況をみて、着陸をピンポイントで狙えるメリットがある。
筆者は訓練により、１ｍＸ１ｍのホバーパット内に着陸させる操縦技量を持っている。これは長年のＲＣ飛行機で獲得した”空中浮遊感覚”のなせる業である。（なにか新興宗教の教祖みたいだが、、、、）
　つまり、１ｍ平方あれば、ドローンを発進させ、元の位置に着陸させることが出来るのである。
巷では手にドローンを持って離着陸させるハンドランチング・ランディングをやっているマニアもいるが、私はこれを禁止している。
　これは大変危険なやり方で、まかり間違えば、４つのプロペラは４本の高速回転するナイフと化し、、命を落とす重大な事故につながる恐れがあるからだ。

　空撮を行うようなポイントではアスファルトや整地された状況のいい着陸地点は希であり、不整地が当たり前である。
最後は”アポロ月面着陸のアームストロング船長”のごとく、最後の着地瞬間まで、位置微調整をしているのが現状だ。雑草１本でも少ない地点を選ぶようにしている。
ドローンはピンポイント発進、ピンポイント着陸をさせることが運用上の最大メリットの一つなのでそれを最大限に発揮させる運用が理想だ。
それを”PINTOL”（ピントール）と私は名づけた。(PINPOINT TAKE OFF & LANDINGの頭文字の略号)

実機飛行機では、事故は離陸と着陸の１１分間に集中して起きている統計があり”クリティカル１１ミニッツ”と呼ばれている。
　筆者はこのドローンの場合は”離陸の一分間、着陸の３分間と呼んでいる（”クリティカル４ミニッツ”）この間は特に周囲の”空気を読んで”慎重な操作が必要とされる。
特に降下時はヘリコプター特有の悪効果である”ボルテックスリング”には要注意である。
この効果は回転翼機特有の効果で、自分の吹き降ろした下降気流のなかに巻き込まれ、回転翼の揚力が翼端で巻き込んでドーナツ状のショートサーキットの状態となり、
急激に揚力が失われる現象である。

　ＹＯＵ-ＴＵＢＥで公開している数々の”ドローンの墜落シーン”は明らかにこの”ボルテックスリング”で墜落したと見られるものがある。
実機ヘリコプターでは高度と速度、降下率をパラメーター化して、明示してこの危険な領域内（デットマンズカーブと呼んでいる）での飛行を禁止している。
　ＤＪＩファントム２　ＶＩＳＩＯＮ+はカメラ搭載で機体も重いので上空からの降下は特に遅い。なかなか降下して来ないときがある。
おそらく、メーカーは機体重量もあり、安全性のために降下スピードを抑えた飛行モードにプログラムしていると思われる。
　また、上昇気流などに突っ込むとさらに降下しない状況になる時がある。
なので、ついスティックを下げて、その場ホバリング状態から降下を急ぐ心理が働いてしまう。
これは”ボルテックスリング”の危険領域に踏み込む”危険な操作”である。
　こんなときはあわてず、ホバリング状態での垂直降下はさせず、必ず前進、後進飛行や横スライド飛行状態で降下飛行させることが必須だ。
大きく旋回させながら降下させるのも良い方法である。マルチコプターは４つのプロペラで揚力を稼いでいるので、ヨー軸の操作をすると、
ヨー軸の回転と同じ方向に回る２つのプロペラ推力が相殺されて揚力が減り、高度が下がる傾向がある。この現象も同時に利用するのである。
要は、同じ下降気流のなかに機体をとどまらせず、常に新しい気流の中にプロペラ後流（機体）をおく飛行状態にするのが肝心である。
　この”ボルテックスリング”は下降気流中でも発生する可能性がある。
川や湖など水面の温度が低い上空や山斜面の風下側、建物のビル風の乱流などで下降気流が発生している領域があるので注意が必要だ。

空撮のカメラコントロールに夢中になっていると、ついこの危険な領域に機体が入り込み状況変化する場合がある。
　空撮ドローンとしては、このような危険な”ボルテックスリング”を自動回避するプログラムを搭載してほしいと考える。
高度な制御ＣＰＵを搭載しているので、降下速度、対気速度、気圧センサー、プロペラ回転数などのパラメーターを使用すれば”ボルテックスリング”自動回避プログラムを組むことはさほど難しくはないと考える。
ＤＪＩさん、ぜひ開発搭載してくださいな。
Aerial Photography drone, it is considered that hope equipped with a program to automatically avoid such dangerous "vortex ring".
Since it is equipped with a sophisticated control CPU, and think descending speed, airspeed, barometric pressure sensor, using parameters such as propeller speed that partnering a "vortex ring" automatic avoidance program is too difficult and without.
DJI's, Na, please by all means development installed！.

あまりにファントムを褒め称えたので少し、苦言を、、、、、
このファントムに違和感を感じる部分がある。
　それはランディングギア（降着装置）とモード表示ランプ？である。
ランディングギアは航空機にとっては離陸着陸には不可欠で重要な装置である。
　実物ヘリのスキッドは左右に踏ん張った形をして、転倒しにくい形をしているが、、
このファントムは左右前後の踏ん張り角度が不足している。したがって、離着陸時に転倒しやすいのが欠点である。
　実際の運用を考えたら、この角度をもっと大きくするべきである。この改善は空力的にもさほど影響は出ないと考える。

実物ヘリＯＨ１の踏ん張った脚
Ｂｙ：Ｗｉｋｉ
ファントムにはモード表示ランプが２つある。前の前方を印す２つの赤色ＬＥＤと後ろのＧＰＳ補足モード確認用の
緑色（実際にはこのランプはオレンジ、赤、緑と警告モードで変化する）ランプである。
　このランプの色であるが、、、実物航空機の航法灯は左が赤、右が緑と国際的に決まっている。船舶も同じである。
暗い夜間にはこの緑と赤の位置で飛行方向と向きが判定できるようにしている。
ファントムは飛行時には前が赤、後ろが緑となっていて、実物航空機の航法灯色になれた、筆者には、いささか違和感がある。

　これなども、長い歴史と実績に裏付けられた実物航空機の法則に合わせるべきと考える。

　ドローンを”健全な趣味”として、ラジコン模型飛行機のように社会的に受け入れてもらうには、
今現在の導入フェーズでの飛行にさいして、安全の確保はユーザーにとって最優先課題である。

それには、ドローンを扱う人は家電製品やカメラ、パソコンやスマホとは違い、圧倒的な違いは”空力を利用した機械”であることを基本認識すべきである。
いかに精密に制御された飛行体でも自然界の掟で刻々と変化する気流の影響を必ず受けるものだ！。
すべては空気力によって飛行が成り立っているのである。ドローンはＵＦＯ（＊反重力装置搭載）ではないのです。
　ドローンは”スイッチＯＮで簡単に飛んでいく”ので、空力効果で飛んでいることをつい忘れてしまい、一般家電品のごとく、ついイージーに操作して飛ばしてしまいがちに陥るが、、、、興味本位のその場しのぎのイチゲンサンで取り組むのではなく、正に”空気を読む！”取り組みから始めていただきたいものである。

昨今、ドローンの飛行操作の容易さと簡単にこれまでの視点を”ハルカス”に超えた画像や動画を得られることから、写真趣味の人たちとか、、、これまで、ラジコン飛行機や空力の知識の無い人達が、盛んにドローンに興味をもって使用し始めていることが伺えるが、、、、、これは、うれしくもあり、きわめて憂慮すべきことでもある。
　つまり、そういった、人たちは十分な空力的、航空力学、気象学の知識を持たずに、、、このような自動制御された飛行マシンを、、、”簡単操作”という、いわばハイテクの落とし穴にはまり、中には人家や他人のすぐ頭上を飛ばしたりと、、、ハチャメチャクチャな操作をしている実態が見受けられる。これは正に○○に○○の状態であり、、きわめて危険かつ憂慮すべき事態！である。

ドローンというマシンを過剰に過信してはいけません！。
このドローンを人類の有益な新しい道具として、、永遠に活用したいならば、、、、是非とも、空力的、航空力学的知識を得た上でドローンを適切にかつ正しく、、活用していただくことを切望するしだいである！！。

　科学的知識でもって取り組むならば、ドローンは良い趣味として必ず、社会に受け入れられることになるだろう。と、、”空力の鬼も説法”している。

　ドローンを安全に飛ばすには実物航空機と同じく！！空力学、飛行力学や航空気象、航空法などの空力的総合知識が必須！！！である！！。
だからといって、実機の操縦に携わっているパイロットがこのドローンの操縦が出来るとは限らない！！！！。
筆者は過去、実機パイロットがラジコン飛行機の操縦にトライしたが、全然だめだったという話をたくさん聞いて来た。
　やはり、そこは”餅は餅屋”である。　”ピザ屋が餅”にトライしてもだめなものである。
自分が”乗って操縦する感覚”と第三者的に”客観的に飛ぶ小型飛行機を操る感覚”には、、、そこには雲泥の差があるといっても過言ではない！！！。
　自分より、はるか目線の上の高度を飛ぶ飛行機が降下しているか上昇しているか、その姿勢を瞬時に判断できるワザはそう簡単には体得できる
ものではないことをここに明言しておこう！。それは長年にわたり、ラジコン飛行機を飛行させて、墜落させて、百戦練磨、、、その繰り返しから獲得できる希な技術である。

かの有名な”石川泥右衛門”も言っているが、、、浜の真砂は尽きるとも、、世にドローンの種は尽きマジ、、、、と。

　いやはや、、、この新生ドローンは現在、われわれ、俗世人にさまざまな課題と問題を突きつけているが、、この世を豊かにしてくれる文明の利器になるであろうか？。