REPORT

2019 Autumn Semester Flying Robot Project Team D Article 6December 15, 2019

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This week, we made a good progress both in making the body and in the control methods.
First, for the structural design an error was found in the initial one. The thin camber was expected for insufficient strength, so the airfoil is changed from NACA2512 to NACA4512. The camber height was increased twice. The wing with a receding angle resulted in the difficulty in locating the main spar to the back of the foils, so the solution is locating it in the lower side of the foils. The center lib has 20mm offset in the direction of z- to obtain the strength. Also, to reduce the weight, center lib has a lot of holes. For the main spar and sub spar, a cypress with 4*7mm rectangular cross section and 3mm carbon pipe is used. For the leading and trailing edge, 2*5mm cypresses are used.
The way of making the main wing should be simple and concise. The main spar is set horizontal by jigs and ribs except for the center one are located onto the spar. To keep the ribs vertical, another jigs are used. After finishing putting 5 ribs, another spar is inserted and also every structures located are glued. The leading and trailing edge are placed. And then, center rib is placed so that the main spar maintain the 10 deg angle from the horizontal plane, using another jigs for the spar. This week, we made the structure except for the center lib.
　　　For the control, we researched attitude control methods, especially referring some documents. One of them is “Full Quaternion Based Attitude Control for a Quadrotor”. This describes the attitude control algorithm using full quaternion. Our goal is for now, to implement the algorithm for the first flight test in January. 今週は機体製作と制御の両方でかなりの進歩があった。
まず、機体製作では、当初から行なっていた３次元構造設計に誤りがあったので、全体を大幅に見直した。まず、キャンバーの厚みが薄く強度不足が懸念されたため、翼型をNACA2512からNACA4512に変更した。これでキャンバーの高さは2倍になった。また、主翼は後退角をつけているため主桁を翼型背面に配置することが難しく、腹面に配置することで解決した。センターリブはz軸マイナス方向に20mmのオフセットをすることで強度を増した。また、デザイン性を考えて三角形の肉抜きを採用した。主桁は4mm*7mm長方形断面のヒノキ材を、副桁には外径3mmのカーボンパイプを採用することにした。前縁材と後縁材にはどちらも2mm*5mmのヒノキを入れる。衝突時に折れにくいように、前縁材にはカーボン材を貼り付ける可能性はある。
　主翼の製作方法は、正確にかつ簡単に製作できるよう、水平に固定した主桁を基準として（センターリブ以外の）リブを立てていく方法を採用した。主桁は治具により水平にされ、リブに入れた切れ込みを使ってリブを設置していく。この際、リブを鉛直に保つための治具を用いているため、リブが斜めに接着されることはない。センター以外の５枚のリブを立てたら、後縁から90mmの位置に副桁としてカーボンパイプを挿入する。この作業まで完了して初めて、接着剤で各構造物を固定する。最後に前縁材と後縁材を接着して、センターリブ以外の構造は完成する。センターリブはヒノキ材の翼根側の端面を上反角10度がつくように削り落とし、所定の位置に接着することで、片翼が完成する。その際は主桁が水平面から10度の角度がつくようになる治具を配置する。
　制御の面では高度制御に有効な手法の研究を行なった。参考文献” Full Quaternion Based Attitude Control for a Quadrotor”を用いて、制御アルゴリズムの検討を行なった。最後の飛行試験までに実装することを目標とする。

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