home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1994 March / Internet Info CD-ROM (Walnut Creek) (March 1994).iso / answers / rec / RC-flying-FAQ / part2 < prev    next >
Internet Message Format  |  1994-03-28  |  24KB

  1. Path: bloom-beacon.mit.edu!gatech!news.byu.edu!cwis.isu.edu!not-for-mail
  2. From: shamim@howland.isu.edu
  3. Newsgroups: rec.models.rc,news.answers,rec.answers
  4. Subject: R/C Flying: Part 2 of 2/rec.models.rc FAQ
  5. Supersedes: <RC-flying-FAQ2_762440703@ickenham.isu.edu>
  6. Followup-To: rec.models.rc
  7. Date: 28 Mar 1994 06:05:07 -0700
  8. Organization: Idaho State University, Pocatello
  9. Lines: 441
  10. Sender: shamim@ickenham.isu.edu
  11. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  12. Distribution: world
  13. Expires: 9 May 1994 13:05:03 GMT
  14. Message-ID: <RC-flying-FAQ2_764859903@ickenham.isu.edu>
  15. Reply-To: shamim@howland.isu.edu
  16. NNTP-Posting-Host: ickenham.isu.edu
  17. Summary: A Beginner's Guide to Radio Controlled Flying
  18. Xref: bloom-beacon.mit.edu rec.models.rc:14125 news.answers:16942 rec.answers:4649
  19.  
  20. Archive-name: RC-flying-FAQ/part2
  21. Last-modified: Sep 12 1993
  22.  
  23. ============================== Part 2 ========================================
  24.  
  25.               ::::::  -- Powered (gas)  -- ::::::
  26.  
  27. Even though "wet" power is called "gas", it's not the same as car
  28. gasoline. Model fuel is usually a mixture of a lubricant (synthetic or
  29. castor oil), methanol and nitromethane. The power plants are usually
  30. called engines, as opposed to electrics, which use motors (see below).
  31. Engines are available in 2-stroke (louder, cheaper, and more powerful
  32. for the same displacement) and 4-stroke (a more scale sound, less
  33. vibration, but more expensive). Engine displacements are usually
  34. measured in cu. in. the US (A 60 engine = 10cc [actually 0.61 cu. in.]).
  35.  
  36. Compared to beginner's gliders, powered trainers are more difficult to
  37. master.  This means that everything about instructors and equipment
  38. checks goes DOUBLE for powered planes. There are many, many ways a
  39. beginner can make mistakes and destroy a model that he/she has spent
  40. alot of time and money on. With the typical powered trainer, going it
  41. alone is foolhardy and will likely end with a destroyed model and a
  42. very disappointed modeler.
  43.  
  44. If you can't find an expert that is willing to teach you, it is best to
  45. start with a 2-3 channel model with a long wingspan and alot of
  46. dihedral. The ideal thing to start with here would be a 2 channel
  47. glider. If you must start with a powered plane, a Sig Kadet is one of
  48. the more docile trainers.
  49.  
  50. If you have an instructor, but have not flown R/C before, you can start
  51. with something a bit more advanced.  In general, the larger the plane,
  52. the easier it is to see and to fly; but at the same time, the more
  53. expensive it is. The most popular size is the so-called "40-size" plane,
  54. with about a 50" wingspan and .40 cu. in. engine. The Great Planes
  55. PT-20/40/60 series are good.  You can build these with ailerons, but due
  56. to their large dihedral, they can also be flown without ailerons. It
  57. won't hurt to have them built-in. Even though they will not be very
  58. effective, they will get you used to using them. Other recommended
  59. planes are the Midwest Aerostar and the Goldberg Eagle. Something with
  60. a "tricycle" undercarriage, that is one with a nosewheel and two main
  61. wheels, is the easiest to learn on.
  62.  
  63. If you have an instructor, and have flown R/C gliders, you might want
  64. to start with something still more advanced, say a Great Planes Trainer
  65. 20/40/60 or the like. These have a fully symmetrical airfoil and less
  66. dihedral. They are capable of more in the way of aerobatics, but are
  67. trickier to fly due to higher speed and less stability.
  68.  
  69.  
  70.              ::::::  -- Electric Flight  -- ::::::
  71.  
  72. >I didn't know that you could put an electric motor and batteries
  73. >in an airplane.  Isn't that kind of heavy?
  74.  
  75. Modern NiCd batteries are pretty amazing.  You can charge them in 15
  76. minutes, take power out of them at up to 50 amps or so, and do it all day.
  77. That capability is what makes electric flight possible.  Electric power can
  78. be used for any kind of flying---gliders, aerobatics, even racing.  It's an
  79. excellent choice for sport flying.
  80.  
  81. >What are the advantages and disadvantages of electric flight
  82. >compared to wet power?
  83.  
  84. Electric power systems are heavier for a given power output.  This means
  85. that planes must be built lighter, which may be more challenging
  86. (especially for the beginner).  That's really the only significant
  87. disadvantage.  The big advantages are that electrics are quiet and clean.
  88.  
  89. To me, the biggest advantage of all is that electric flight is unusual and
  90. interesting.
  91.  
  92. >What is the best way to get started in electric flight?
  93.  
  94. That depends on what you want to do and where you're starting from.
  95.  
  96. If you've never flown RC before, and you want to start with an electric
  97. plane rather than a pure glider, I recommend an electric glider like the
  98. Airtronics Eclipse.  This will give you the best chance to stay ahead of
  99. the plane.  In the sport/trainer category, I hear a lot of good things
  100. about the Leisure Amptique.
  101.  
  102. If you know how to fly RC, you have a lot of choices.  The simplest and
  103. most available electric power systems use six or seven cells.  These are
  104. called "05" systems, and are very similar to the power system of an RC car.
  105. You can find all sorts of planes in kit or plan form which will work well
  106. with these systems.  Outstanding examples are the aforementioned Eclipse
  107. and Amptique, old timers such as the Leisure Playboy and Astro Viking, a
  108. variety of semi-scale kits from Davey Systems, all sorts of gliders, and
  109. the aerobatic ElectroStreak from Great Planes.  Any two-meter glider kit
  110. can be easily adapted to six or seven cell electric by a moderately
  111. competent builder.  Just stick a motor in the nose, battery under the wing,
  112. and go.
  113.  
  114. If you want more performance, good ground handling, or just like larger
  115. planes, there are larger power systems available, all the way up to systems
  116. which will handle a 60-sized power plane.  The cost and complexity, of
  117. course, go up with size.  Any reasonably well-designed power plane kit or
  118. plan can be adapted to an appropriately chosen electric power system.  The
  119. first step is to leave out half the wood---all power planes are grossly
  120. overdesigned.  Electric motors generate very little vibration, which helps
  121. you get away with lighter structures.
  122.  
  123. >What are the elements of an electric power system?
  124.  
  125. The power system includes a battery, a motor, a control, and wiring.  The
  126. battery is almost always made up of Sanyo NiCd cells in the appropriate
  127. number.  Motors vary from the simple, cheap "can" type (otherwise known as
  128. "540" or "550" style), through more sophisticated styles adapted from RC
  129. car motors, up to the cobalt powerhouses.
  130.  
  131. Controls can be a simple on-off switch controlled by a servo, a directly
  132. controlled on-off switch, or a proportional electronic control.
  133.  
  134. If you are going to fly a glider or old-timer type plane with less than a
  135. 500-watt motor, think seriously about getting battery packs made of Sanyo
  136. 900 SCR cells.  They are significantly lighter than the more usual 1200 mAH
  137. (sub-C) cells and give excellent performance.
  138.  
  139. >  What do the various letters used to refer to NiCd cells mean?
  140.  
  141. A:  SC is the basic cell.  SC cells will take fast charging and have
  142. reasonably low internal resistance.  SCR cells have lower internal
  143. resistance and a somewhat flatter discharge curve, that is, they put
  144. out nearly the same voltage from beginning to end of the discharge.
  145. SCRs are best for high current drain applications.  SCE cells have
  146. somewhat more capacity for the same physical size, but also have
  147. higher internal resistance.  They are best for low current drain
  148. use (less than about 10 Amps.)  The higher capacity of SCE cells
  149. will not be realized at high current drains, and they will heat up
  150. more than SCR cells.
  151.  
  152.  
  153. Many kits nowadays come with a power system.  In most cases, these systems
  154. are adequate for the application.  It won't hurt to try what's there to
  155. start with, you can always experiment later.  If the kit you choose doesn't
  156. come with a motor, of course, you'll have to choose one.  If you are a
  157. beginner, go with the recommendations of the kit manufacturer.  If you are
  158. an experienced RCer, you probably don't need my help.
  159.  
  160. For a six- or seven-cell glider or old-timer with a cheap motor, an on-off
  161. switch is sufficient control.  For anything else, you will have much
  162. greater enjoyment with a proportional throttle.  Get a high-rate control,
  163. they are much more efficient at part throttle.  There are several good
  164. brands out there, but I like Jomar for good controls at good prices.
  165.  
  166. >What support equipment do I need?
  167.  
  168. You need a charger of some sort.  If you are using six or seven cells, any
  169. RC car charger will do the job.  You don't need peak detecting or any of
  170. that fancy stuff to start with.  For larger packs, there are good
  171. high-voltage chargers around.  Check out Astro Flight and TRC, among
  172. others. Remember, the biggest enemy of NiCads is heat, so try and keep those
  173. batteries cool when charging. Expect to pay about $40.
  174.  
  175. >How are motor sizes specified?
  176.  
  177. Motors are traditionally specified by a system which attempts to equate
  178. them to wet engines.  There are significant problems with this, but they
  179. probably aren't of concern to beginners.  An "05" motor takes a six or
  180. seven cell battery and puts out 75 to 120 watts, and so on up to a "60"
  181. which takes 28 cells and puts out 1200 watts.  Incidentally, there are
  182. about 750 watts in a horsepower.
  183.  
  184. The actual power output for a given voltage (number of cells) depends on
  185. the load.  Unlike wet engines, electric motors put out more power with more
  186. load.  If you don't like the performance you get from your plane, you can
  187. try a bigger propellor---up to a point.  More power, of course, means less
  188. run time.
  189.  
  190. In the ideal world, motors would be specified by the total power they are
  191. capable of supporting and by the number of cells (or voltage) with which
  192. that power is produced.
  193.  
  194. >What's a cobalt motor and why would I want one?
  195.  
  196. Rare-earth magnets, of which the most common type is samarium cobalt, are
  197. stronger for a given weight and volume than ferrite magnets.  Perhaps an
  198. even more important reason for getting a cobalt motor is that they also
  199. have better brushes, bigger shafts, better bearings, are built more
  200. carefully, and so on.  For the serious electric flier, they are worth the
  201. extra expense.
  202.  
  203. >Where can I get this stuff?
  204.  
  205. Electric equipment is somewhat specialized, and most hobby shops aren't yet
  206. sufficiently enlightened to carry very much.  You can use RC car equipment
  207. for a lot of things (after all, they developed this stuff in the first
  208. place) and your local hobby shop will have lots of that.  If you want to
  209. get more sophisticated, get the catalogues from Hobby Lobby and Hobby Horn
  210. (both have ads in all the usual magazines.)  Both catalogs contain a lot of
  211. detailed information that I can't fit in here.  Hobby Horn has good prices
  212. on mainstream stuff.  Hobby Lobby sells the lines of several European
  213. manufacturers, and tends to have higher prices for fancier (or at least
  214. more unusual) stuff.  I haven't dealt with CS Flight Systems on the East
  215. Coast, but I read good things about them.
  216.  
  217.  
  218.            ::::::  --  Some Aerodynamics  --  ::::::
  219.  
  220. The aircraft can rotate around three axes: the fore-and-aft axis (or the
  221. _roll_ axis); the spanwise (nose-up/nose-down) axis or the _pitch_ axis;
  222. and the nose-left/nose-right, or _yaw_ axis.
  223.  
  224. Speed:
  225.  
  226. The cross-section of the wing has a shape called an _airfoil_. It has the
  227. property that when it meets the air (usually at some small angle, called
  228. the _angle_of_attack) it generates an upward force (lift) for a small
  229. backward force (drag). The amount of lift (and drag) depends on the
  230. airspeed and a value called the _lift_coefficient_ (and a few other
  231. things like surface area and density of the air). If the plane is in
  232. unaccelerated flight, the upward force (approximately equal to the lift)
  233. is equal in magnitude to the weight of the plane, which is a constant. It
  234. thus follows that the total lift generated by the wing is always constant
  235. (at least in unaccelerated flight). [One example of accelerated flight is
  236. turning---see below]
  237.  
  238. The above mentioned _coefficient_of_lift_ (abbreviated Cl) depends on the
  239. angle of attack. Usually, as the A-of-A is increased, Cl increases; to
  240. keep the lift force constant, speed can decrease. So to fly fast, we
  241. decrease Cl (and A-of-A); to slow down, increase Cl (and A-of-A). Since
  242. the wings are fixed, we alter the A-of-A by pitching the entire plane up
  243. or down. This is done with the elevator.  The elevator is thus the speed
  244. control.
  245.  
  246. Turning:
  247.  
  248. To turn a body moving in a straight line, a sideways force must be
  249. applied to it. For a plane, the best method for generating a force is to
  250. use the wings. To get them to act sideways, we roll the plane: now part
  251. of the lift is acting sideways and voila! a turn. To roll the plane, we
  252. use the ailerons (the movable surfaces at the wingtips). Also, notice
  253. that now since part of the lift is acting sideways, the lift force in the
  254. upward direction is reduced; but the upward component of the lift needs
  255. to be equal to the weight of the plane i.e.  we need a little more lift
  256. from the wings, which we can do by increasing Cl---i.e. by pulling a bit
  257. of up-elevator. That's why to turn in a plane you push the stick sideways
  258. in the direction of the turn and then pull back a bit to keep the nose
  259. level.
  260.  
  261. What happens if you try to turn with the rudder alone? The application of
  262. the rudder will cause the aircraft to yaw, and it will continue to travel
  263. in the same straight line (more or less), skidding. (Think of a car on a
  264. perfectly slippery road---if you try to turn just by turning the wheel,
  265. you'll skid but won't turn). So we need a roll to turn.
  266.  
  267. But most of the trainers we see don't have any ailerons! How do they
  268. turn? They use a configuration of the wings called _dihedral_ (or, for most
  269. gliders, _polyhedral_).
  270.  
  271.      Flat                  Dihedral                     Polyhedral
  272.                            ~-_                     _-~
  273. -------O--------     ~~~----___O___----~~~        ~~~~~~~----O---~~~~~~
  274.  
  275.        ^                       ^                 ^           ^         ^
  276.  0 angle between       small angle between        small angle between 2 wing
  277.  2 wing panels         2 wing panels              panels and also small angle
  278.                           within each panel (Gentle Lady)
  279.                                 OR
  280.                          0 angle between 2 wing panels
  281.                          and small angle within each
  282.                          panel (Olympic 650)
  283.  
  284. When we apply rudder (say left rudder) to a plane with dihedral, what
  285. happens?  The plane yaws; the right half of the wing then sees a greater
  286. angle of attack than than the left half:
  287.  
  288.               / / / / / / <--- airflow direction
  289.           ._______________________.
  290.           |___________|___________|
  291.         left wing    right wing
  292.  
  293. (You can try this out if you don't believe it: take a piece of paper and
  294. fold it slightly, like dihedral; then look at it end on, but slightly
  295. off-center, i.e.  from the point of view of the approaching airflow. You
  296. will see that you can see more of the underside of one half than you can
  297. of the other.) And what does an increased angle of attack do? It
  298. increases the Cl and the lift generated by that half! So we now have the
  299. right wing generating more lift and the left less; the result is a roll
  300. to the left. With polyhedral we get the same effect, only to a larger
  301. extent.
  302.  
  303. The Stall:
  304.  
  305. If you try to fly slower and slower by pulling back on the stick (i.e.
  306. applying up-elevator) you will reach a point where the plane "falls out
  307. of the sky" or the stall. What happens is that an airfoil will only
  308. "work" up to a certain angle of attack. When that angle is exceeded, the
  309. airflow above the airfoil breaks up and the result is an increase in drag
  310. and a drastic decrease in lift, so that the wings can no longer support
  311. the plane. The only remedy is to reduce the A-of-A i.e. to push the nose
  312. down. This may be a little difficult to do when you see your plane
  313. falling---the natural tendency is to pull back on the stick, to "hold the
  314. plane up."
  315.  
  316. A development of the stall is the spin. Volumes can be written about it,
  317. and have been; go to the library and check any book on introductory
  318. aerodynamics.
  319.  
  320. If you want to know more about Aerodynamics as it applies to Model
  321. Aircraft (the small Reynolds' number regime, as it is sometimes called)
  322. check "Model Aircraft Aerodynamics" by Martin Simons.
  323.  
  324.  
  325.            ::::::  -- The rec.models.rc ftp site  -- ::::::
  326.  
  327. Nur Iskander Taib <ntaib@silver.ucs.indiana.edu> has been kind enough to
  328. establish an ftp site for the use of the rec.models.rc community. Use
  329. anonymous ftp to log in to "bigwig.geology.indiana.edu" and go to the
  330. directory called "models" . You will find subdirectories called
  331. "airfoil", "faq" and "circuits".  These contain, respectively:
  332.    plotfoil---a program to plot airfoil sections on PostScript printers.
  333.               It can also draw spars and sheeting allowances, and can
  334.               plot airfoils of arbitrary chords (on multiple sheets). It
  335.               also includes a library of airfoil data, including many
  336.               from Soartech 8.  
  337.    faq     ---contains this FAQ file.
  338.    circuits---circuit diagrams for modelling applications, including
  339.               "smart" glow-plug drivers.
  340.  
  341. Other FTP sources:
  342.    Sometimes people have trouble getting to bigwig. Plotfoil is also
  343. available from comp.sources.misc, which is archived at many sites,
  344. including sites in France and Australia. Get Volume 31, parts 28-30
  345. (archive name: plotfoil).  Contact your sysadmin, or read the periodic
  346. posting in comp.sources.misc for more information on how to reach the
  347. nearest one.
  348.    This FAQ is available from rtfm.mit.edu, the news.answers archive. It
  349. is in /pub/usenet/news.answers/RC-flying-FAQ/part*.
  350.    These two sources are guaranteed to be up-to-date, since it is all
  351. done automagically.
  352.  
  353.  
  354.             ::::::  -- Other Information  -- ::::::
  355.  
  356. SOURCES:
  357.  
  358. Materials:
  359.    Composites - carbon-fiber, glass, epoxy and other composite materials are
  360. available from:
  361.  
  362. Aerospace Composite Products: P.O.Box 16621, Irvine, CA 92714. +1 714 250 1107
  363.    Carbon fiber tow, rods and strips; glass cloth, kevlar, Spectra, rohacell.
  364.  
  365. Fibre Glass Development Corporation: 800 821 3283.
  366.    Glass fabrics, resins etc.
  367.  
  368. Composite Structures Technology: P.O.Box 4615, Lancaster, CA 93539 800 338 1278
  369.    CF, glass cloth, rohacell, kevlar. Recommended by some for good prices and
  370. lighweight materials.
  371.  
  372. TUNED PIPES:
  373.  
  374.    Tuned pipes are a means of boosting the power of two stroke engines.
  375. They are not all things to all engines, but when properly set up they can
  376. be very effective.
  377.    If you have ever played a note by blowing over the end of a piece of
  378. tubing, you are using the principle involved. This is that any tube has a
  379. natural resonant frequency, usually dependant on its length, and the
  380. speed of sound in air. This means that some oscillations will die away
  381. quickly, but one in the right range will resonate, and be strengthened in
  382. force, when the wave---length matches the resonant length of the tube.
  383. As a pressure wave in the sound reaches the end of the pipe, a reflection
  384. is set up, and moves back up the tube. This occurs at the end, whether
  385. open or closed, and at changes of section or taper. Now, if we arrange a
  386. length of pipe as a muffler for a two stroke engine, we will find that at
  387. a certain rpm, the pipe will resonate, and boost the engine's rpm up.
  388. This is because the reflected pressure wave arrives at the exhaust port
  389. just in time to push some fuel/air mixture that was about to be lost out
  390. the port (due to timing overlap), back into the cylinder, where it will
  391. be burnt, producing more power than without the pipe.  All we have to do
  392. is arrange the length of the pipe so that the boost in rpm occurs at a
  393. rev range that is useful to us with the relevant load (propeller).  It
  394. may be that the engine cannot produce enough power to turn the fitted
  395. prop at a useful speed. Some engines have port timimg that cannot benefit
  396. usefully from any pipe.
  397.    The major factor in setting up a pipe is the length for a given
  398. propeller and rpm range---some examples are given later. Some different
  399. designs of pipes will produce different lengths, because of the effects
  400. of diameter, taper angle and type of end reflector. Many pipes also have
  401. a muffled section which hides the rear cone or reflector's shape.  Here
  402. are the basic questions to ask yourself before trying a pipe:
  403.      is the engine likely to benefit---if it is a sport type engine, less
  404.         likely, but ask around. If it has a name for power (eg ROSSIs, YS, the 
  405.         hotter OS) almost certainly.
  406.      is the aircraft capable of handling extra speed?
  407.      is the pilot capable of handling extra speed?
  408.      what prop and rpm range are you aiming at?
  409.    Let's get started. Record the static rpm on the prop of your choice
  410. with a muffler before doing anything else, so we know where we are
  411. starting from.  Try to get a starting point for the length from a similar
  412. set up if possible, and fit your pipe. If you have a choice, get a header
  413. that is a bit (1") longer than you think you need---it is easier to
  414. shorten than lengthen the header.  Now start the engine and tune for
  415. slightly rich from peak revs. Note that this may require a richer setting
  416. than usual, as we (hopefully) are producing more power than before. If we
  417. have fewer revs than with a muffler, something is wrong---if your mixture
  418. is correct, the pipe is probably too long. Try shortening the header (or
  419. pipe if more convenient) in 1/4" increments until the revs start to rise.
  420. If the pipe is too short, the motor will run harshly, and the needle
  421. setting will be unstable and critical---add 1/4" spacers between the
  422. header and the pipe. Now to fly it. If it is not visibly faster in the
  423. air, try a shallow dive. If there is a distinct jump in revs and speed,
  424. the pipe is too short, and the `coming on' is caused by the prop
  425. unloading in the dive and coming up to a resonant rpm. If however the
  426. dive produces no change, but the vertical performance is better, the pipe
  427. is too long. Note that the references to `short' and `long' are
  428. relative---the pipe cannot improve the speed over all rpm ranges, and you
  429. will have to decide what the most appropriate compromise for your case is
  430. yourself. Most fliers do not need to have the engine speed up while
  431. descending, only to slow down in level and upward flight, so most
  432. adjustments will be aimed at improving level and upward flight.
  433.  
  434.    Remember that pipes will vary in their boost and tolerance of
  435. non-optimum length.
  436.    The lengths given below are from the exhaust port face to the high
  437. point of the two cones of the pipe, or if muffled, usually to the point
  438. where the muffled section joins the first cone.
  439.            Prop        Length        Rpm
  440. OS 46 SF   MA  10x6      345 mm     14000
  441. OS 45 FSR  MA  9.5x6     305 mm     15000+                   (10x6 cut down)
  442. OS 45 FSR  MA as above   305 mm     16200        (exhaust port lifted 1.0mm)
  443. ROSSI .60  MK  11x7.5    375 mm
  444. YS .45     MA  11x7.5    320 mm 
  445.  
  446.    These examples used a variety of pipe makes, but I have found that MACS
  447. pre-tuned pipes are hard to fault---i.e. they will come up straight away.
  448. Some other types and makes of pipes will differ---GRAUPNER pipes will
  449. give bigger boosts, but are MUCH more critical on almost every parameter
  450. ---length, prop, plug, fuel etc.
  451.  
  452.    Dont forget to record what you try so you don't repeat mistakes or dead
  453. ends in your trials. I have found good muffled pipes, properly set up,
  454. frequently are quieter than mufflers, especially when set up long with
  455. big props---the best result I have had was an OS 46 SF with a 12x6 and a
  456. pipe about 40mm(1.5") longer than for a 10x6, measured about 85db (at
  457. 3m/10ft) over grass, and in the air it was inaudible if there was
  458. anything else in the air.
  459.  
  460. -- 
  461.