機体重量

ドローン本体の重さです。

ただし、バッテリー、プロペラ、アンテナ、アクションカメラなどを含むかどうかは、メーカーや販売店によって異なります。

性能を比較するときは、「何を含んだ重量なのか」を確認する必要があります。

最大離陸重量

機体が安全に離陸・飛行できると想定された最大重量です。

この重量を超えると、離陸できたとしてもモーターやESCの過熱、操作性低下、飛行時間短縮などが起こる可能性があります。

自作FPV機では明確な数値が示されないことも多いため、推力、消費電流、モーター温度、操作性などから余裕を持って判断します。

ペイロード

機体が本来の構成に追加して運ぶ荷物や機器です。

FPVドローンでは、GoPro、Naked GoPro、追加バッテリー、リモートID機器、撮影装置などが該当します。

「持ち上げられる重量」と「安定して安全に運べる重量」は同じではありません。

ペイロード比

機体重量に対して、どの程度のペイロードを搭載しているかを表す割合です。

例えば、ペイロードを除いた機体が500g、搭載するカメラが100gなら、機体重量を基準としたペイロード比は20％です。

重量配分

機体の前後左右に、重量がどのように分かれているかを表します。

前方のGoProや後方の大型バッテリーなどによって重量配分が偏ると、FCは機体を水平に保つため、モーターごとの出力を変えて補正します。

大きく偏ると、特定モーターの発熱、飛行時間の短縮、方向による操作感の違いなどにつながります。

重心

機体全体の重量が集中していると考えられる位置です。

Center of Gravityの略で「CG」とも表記されます。

クアッドコプターでは一般的に4基のモーターの中心付近へ重心を合わせると、各モーターの負担をそろえやすくなります。

GoProやバッテリーを搭載した、実際の飛行状態で確認することが重要です。

推力

モーターとプロペラが空気を押し出し、機体を持ち上げる力です。

FPV用モーターの性能表では、「何gの重さを持ち上げられるか」という形で示されることがあります。

推力はモーターだけでなく、プロペラ、バッテリー電圧、ESC設定などによって変化します。

最大推力

モーターとプロペラが最大出力時に発生できる推力です。

1基あたり500gの最大推力を発生するモーターを4基使う場合、単純計算上の合計最大推力は2,000gです。

ただし、最大出力を長時間続けると、モーター、ESC、バッテリーが過熱する可能性があります。

最大推力は、連続して安全に出せる推力とは限りません。

推力重量比

機体の最大推力が、全備重量の何倍あるかを表します。

全備重量500g、合計最大推力2,000gなら、推力重量比は4対1です。

値が高いほど急加速や急上昇を行いやすくなりますが、消費電流や発熱も増える傾向があります。

KV値

モーターに負荷をかけていない状態で、1Vあたり毎分何回転するかを表す目安です。

例えば6,000KVのモーターへ4Vを加えた場合、理論上の無負荷回転数は約24,000rpmです。

KV値は、モーターの性能、トルク、対応電圧を直接表す数値ではありません。

ホバリングスロットル

機体が高度をほぼ維持するために必要なスロットル位置です。

スロットル30％程度でホバリングできる機体は、上昇や姿勢制御に比較的大きな出力余裕があります。70％近く必要な場合は、重量に対する推力の余裕が少ない可能性があります。

バッテリー電圧、機体重量、プロペラ、空気の状態などによって変化します。

最大消費電流

機体がバッテリーから取り出す最大の電流です。単位はAで表します。

モーター1基が最大25Aを消費する場合、4基分の単純計算は100Aです。

$$25\mathrm{A}\times 4=100\mathrm{A}$$

実際の飛行では、必ずしも4基すべてが同時に試験値どおりの最大電流を消費するわけではありません。

それでもESC、バッテリー、配線、コネクターには余裕が必要です。

最大消費電力

機体が最大出力付近で使用する電力です。単位はWで表します。

電力は、電圧と電流から計算できます。

$$\mathrm{電力}(\mathrm{W})=\mathrm{電圧}(\mathrm{V})\times \mathrm{電流}(\mathrm{A})$$

飛行中の電圧が22V、電流が100Aなら、消費電力は約2,200Wです。

瞬間的な最大消費電力と、飛行中の平均消費電力は分けて考えます。

スロットルレスポンス

スロットル操作に対して、モーター出力や機体の動きがどの程度素早く変化するかを表します。

高出力モーター、軽いプロペラ、放電能力の高いバッテリーなどは、鋭い反応を得やすい傾向があります。

反応が鋭ければ、必ず飛ばしやすいわけではありません。

撮影用Cinewhoopでは、滑らかな反応の方が扱いやすい場合があります。

最高速度

機体が出せる最も高い飛行速度です。

モーター回転数だけでなく、プロペラ径、ピッチ、機体の空気抵抗、バッテリー電圧、カメラ角度などが影響します。

追い風を含むGPS速度と、空気に対する機体速度は異なります。

比較する場合は測定条件をそろえる必要があります。

巡航速度

長距離を効率よく移動するときに使用する、安定した飛行速度です。

最高速度とは異なり、モーターやバッテリーへ過度な負荷をかけず、継続して飛べる速度を指します。

遅すぎるとホバリングに近い電力を使い続け、速すぎると空気抵抗が増加します。

その中間に、距離を効率よく進みやすい速度があります。

加速性能

機体が短時間で速度を上げられる能力です。

最大推力、推力重量比、機体重量、プロペラ、モーターの反応、バッテリーの放電能力などが影響します。

最高速度が高い機体でも、重量が大きければ加速は遅い場合があります。

上昇速度

機体が垂直方向へ上昇できる速さです。

最大推力が機体重量を大きく上回るほど、一般的には速く上昇できます。

バッテリー電圧の低下や高地の薄い空気によって、上昇性能が低下することもあります。

連続した急上昇は、モーター、ESC、バッテリーへ大きな負荷をかけます。

降下速度

機体が下方向へ移動する速さです。

急激に真下へ降下すると、自分のプロペラが作った乱れた空気に入り、機体が揺れることがあります。

重い機体ほど降下時の勢いが大きくなり、停止にも大きな推力と距離が必要です。

旋回性能

機体が向きを変えたり、狙った飛行ラインを維持したりする能力です。

機体重量、重量配分、モーター出力、プロペラ、PID、Ratesなどが影響します。

軽量機は小さく鋭く旋回しやすく、重い機体は動きが滑らかな一方で、旋回時に外側へ膨らみやすい傾向があります。

制動性能

移動している機体が、減速または停止できる能力です。

マルチコプターは進行方向と反対側へ機体を傾け、プロペラの推力で減速します。

GoProを搭載したCinewhoopなど、重い機体は慣性が大きくなるため、軽量機より停止に長い距離が必要です。

慣性

動いている物体がそのまま動き続けようとする性質です。

機体が重いほど、移動開始、停止、方向転換に大きな力が必要です。

また、同じ重量でも、重い部品が機体中心から離れているほど回転方向の慣性が大きくなります。

慣性の小さい機体は機敏に反応し、慣性の大きい機体は滑らかですが急な動きが苦手です。

飛行時間

離陸してから着陸するまで、またはアームからディスアームまで飛行できる時間です。

バッテリー容量だけでなく、機体重量、飛行方法、風、モーター効率、プロペラ、バッテリーの状態などによって変化します。

大容量バッテリーへ交換すると重量も増えるため、容量を2倍にしても飛行時間が2倍になるとは限りません。

滞空性能

機体が空中にとどまり続けられる能力です。

主にホバリング時の消費電力と飛行可能時間を表します。

同じバッテリーを使用した場合、少ない電力でホバリングできる機体ほど滞空性能が高いといえます。

長時間の空中待機が必要な撮影、点検、監視などで重要になります。

航続距離

1回の飛行で機体が移動できる距離です。

飛行時間、巡航速度、機体効率、バッテリー容量、風などによって変化します。

航続距離と電波到達距離は別の性能です。電波が届いても帰還用のバッテリーが不足する場合があり、バッテリーが残っていても映像や操縦電波が届かなければ飛行を継続できません。

巡航効率

一定の距離を、どれだけ少ないエネルギーで移動できるかを表す性能です。

巡航速度、プロペラ効率、モーター効率、機体重量、空気抵抗、風などが影響します。

飛行時間が長い機体と、移動できる距離が長い機体は必ずしも同じではありません。

パワートレイン効率

バッテリーから取り出した電力を、どの程度効率よく推力へ変換できるかを表す考え方です。

FPVドローンのパワートレインには、主に次の部品が含まれます。

• バッテリー
• ESC
• モーター
• プロペラ

どれか一つが適合していないと、電力が熱、振動、電圧降下などとして失われます。

モーター効率

モーターへ入力した電力に対して、どの程度の推力を発生できるかを表します。

性能表では「g/W」が使われることがあります。これは、1Wの電力で何gの推力を発生したかを示します。

同じモーターでも、プロペラ、電圧、スロットル位置によって効率が変化します。

プロペラ効率

モーターの回転を、どの程度効率よく推力へ変換できるかを表します。

大きなプロペラを比較的低い回転数で回す方が、同じ推力を効率よく発生させやすい傾向があります。

直径、ピッチ、羽根の枚数、形状、ダクトとの間隔などが影響します。

最大推力が高いプロペラと、効率がよいプロペラは必ずしも同じではありません。

ディスクローディング

プロペラが回転する円の合計面積に対して、どれだけの機体重量がかかっているかを表す値です。日本語では円板荷重と呼ばれます。

同じ重量なら、大きなプロペラを使う機体ほどディスクローディングは低くなります。一般に、低い方がホバリング効率や滞空性能で有利です。

小さなプロペラで重い機体を支えるCinewhoopは、ディスクローディングが高くなりやすい傾向があります。

空気抵抗

機体が空気中を移動するとき、進行方向と反対向きに受ける抵抗です。

速度が上がるほど空気抵抗も大きくなります。

フレーム、ダクト、バッテリー、GoPro、アンテナ、TPUパーツなどの形状が影響します。

最大飛行高度

機体が技術的に到達できる最大の高さです。

高度が上がるほど空気が薄くなり、同じプロペラ回転数でも発生できる推力が低下します。

モーター出力、プロペラ、機体重量、バッテリー、空気密度などが影響します。

技術上到達できる高度と、法令上飛行できる高度は別です。

商品仕様や用語解説では、両者を混同しないよう注意書きが必要です。

耐風性能

風を受けても、機体の位置、姿勢、進行方向を維持できる能力です。

機体重量、推力重量比、最大傾斜角、空気抵抗、ダクト、制御設定などが影響します。

機体が飛行を維持できる風速と、安全に離陸地点まで戻れる風速は同じではありません。

向かい風の中で帰還するための速度、出力、バッテリー残量も必要です。