ドローンを作りたい

ドローンを作りた～い。自分の作った飛行体が謎に空中にういていてほしぃいい～い。

ということで、ドローンを作るためにプロペラとモータを買いました。
ついでにPROXXONのミニルータ買いました。便利ぃイイイ。

では実際、モーターの回転数・電流・発生する浮力（プロペラ方向へ発生する力）の関係はどれくらいなのでしょうか。

実験装置

単純に、秤（0.01g単位）に写真のようにモーターセットを載せて電流を入れてます。

注意点

意外と地面効果ってかなり強いです。プロペラの下に指を置くだけで浮力が3gから3.5gに変化します。本体がプロペラの下の流れを遮ると効率が下がりますね。
逆にプロペラの上に手のひらを当てるのもかなり効果があります。浮力が3gから4gぐらい変わります。コレはつまり、天井付近を飛行すると天井に本体が吸引されるということですね。

実験結果

浮力と電流には比例関係がある。

回転数と電流には2乗関係がある。

考察

500mAで5gほどの浮力。モータ＋プロペラで2gなので、実質発生浮力は3g。4モータ式で12g浮かせられる。
本体＋マイコン＋FET＋ジャイロ＋電源を12gで抑えるのはかなり困難。
リポを乗せるのを諦めたほうがいい。

浮力と回転数の理論的説明

流体的に、抗力と速度には次の関係がある。

D= \frac{1}{2} \rho V^2 S C_D

速度の2乗比例するということだ。
モータのトルクは電流に比例するので

T = KI\\
\therefore KI = \frac{1}{2} \rho S C_D  \omega ^2\\
\therefore I = a \omega^2

電流は角速度の2乗に比例すると証明できる。

浮力（揚力）も速度2乗に比例する

L = \frac{1}{2} \rho V^2 S C_L\\
\therefore L = b \omega^2\\
\therefore L = b I/a\\
\therefore L = (b/a) I\\

よって、浮力は電流に比例すると言える。

プロペラの効率について

プロペラの効率はプロペラのサイズが大きいほど高くなる。
ギヤードモータなども売っている。
同じモーター、同じ電流でも50gも推力が出るらしい。
届き次第確認してみる。