home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Usenet 1994 October / usenetsourcesnewsgroupsinfomagicoctober1994disk1.iso / answers / RC-flying-FAQ / part2 < prev    next >
Internet Message Format  |  1994-09-14  |  37KB

  1. Path: bloom-beacon.mit.edu!grapevine.lcs.mit.edu!uhog.mit.edu!news.kei.com!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_777141065@ickenham.isu.edu>
  6. Followup-To: rec.models.rc
  7. Date: 14 Sep 1994 06:05:05 -0600
  8. Organization: Idaho State University, Pocatello
  9. Lines: 716
  10. Sender: shamim@ickenham.isu.edu
  11. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  12. Distribution: world
  13. Expires: 26 Oct 1994 12:05:02 GMT
  14. Message-ID: <RC-flying-FAQ2_779544302@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:22228 news.answers:25668 rec.answers:7307
  19.  
  20. Archive-name: RC-flying-FAQ/part2
  21. Last-modified: Jun. 11 1994
  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.              ::::::  --  Helicopters  --  ::::::
  219.  
  220. Getting started
  221.     How hard is flying heli models?
  222.     What are some good helicopters to consider?
  223.     Price to get going?
  224.     What are some good books?
  225.     What accessories should I get?
  226.     What about electrics?
  227.  
  228. Controls on a heli
  229.     What is cyclic?  Collective?
  230.     What is gyroscopic precession?
  231.     What do the servos control?
  232.     What is the use of gyros and how do they help?
  233.     How about fixed-pitch versus collective helis?
  234.  
  235. Radios
  236.     How many channels do you need to control a heli and why?
  237.     What are the radio options?
  238.     Can I use my airplane radio?
  239.  
  240. Flying
  241.     What's the deal on auto-rotation?
  242.     What about aerobatics?
  243.     How high do they fly?  How fast do they go?
  244.  
  245. Getting started
  246.  
  247. How hard is flying heli models?
  248.  
  249. Getting the hang of flying an R/C heli is a fairly challenging undertaking.
  250. It's like riding a bike: when you first start trying it seems impossible,
  251. but with enough practice it starts to seem easy, like second nature.  It
  252. may take 5 or 10 sessions to get to the point of being able to hover with
  253. some consistency.  Helicopters provide a long sequence of challenges, and
  254. the corresponding satisfactions of mastering them.  After hovering, there
  255. is forward flight, nose-in hovering and flight, auto-rotation, aerobatics,
  256. inverted flight, etc.
  257.  
  258. What are some good helicopters to consider?
  259.  
  260. There are several good helicopters on the market.  It's a bit like Ford
  261. people versus Chevy people: different people develop preferences for
  262. different helis.  Good ones to learn on include the Hirobo Shuttle, Kyosho
  263. Concept .30, and Kalt Enforcer.  An excellent although somewhat more
  264. advanced heli is the X-Cell .40.  Also, Shluter makes first-rate R/C helis.
  265. Check out the local hobby shops to see what the well-supported helis are in
  266. your area, and if possible find where the locals fly.  Hang out at the
  267. flying field for an afternoon or two, and see what the locals are flying.
  268.  
  269. Price to get going?
  270.  
  271. The helicopter itself will cost from $250 to $400 for a good starter heli.
  272. A radio will cost $200 to $450 or so.  Gyro is about $70.  Engine is about
  273. $130.  Starter box, starter battery, etc. will probably be at least another
  274. $100.
  275.  
  276. What are some good books?
  277.  
  278. There are two excellent books.  Paul Tradelius's book (available through
  279. Model Airplane News) is particularly good for beginners.  He presents the
  280. material in an order and a depth that is well suited to getting started.  A
  281. more encyclopedic book is the one by Ray Hostetler.  This book goes into
  282. great detail on all topics, and is a book to grow into.  Ray's book mixes
  283. beginner info and info necessary only for advanced pilots, and consequently
  284. can be a bit overwhelming at first.  There's a lot of stuff in there that
  285. you won't need to delve into for quite a while.  I would recommend getting
  286. both of these books.
  287.  
  288. What accessories should I get?
  289.  
  290. There are a million accessories that you can buy.  There are a relative few
  291. that are indispensible, or almost so.  I'd put the following items on the
  292. short list: a prop balancer, a pitch gauge, a pair of ball link pliers, and
  293. a receiver battery tester.  You will need a standard assortment of tools
  294. such as needle nose pliers, screw drivers, hex wrenches, etc.  You'll also
  295. need a starter and starter battery.
  296.  
  297. What about electrics?
  298.  
  299. There are a couple of pretty good electric helis on the market.  One is
  300. made by Kyosho (the Concept EP), and one is made by Kalt (the Kalt
  301. Whisper).  These machines are small, light, delicate, and squirrely.  Not
  302. the thing to try to learn on.  They are more novelty items for experienced
  303. R/C heli pilots.
  304.  
  305.                 Controls on a heli
  306.  
  307. What is cyclic?  Collective?
  308.  
  309. On most R/C helis (and full-scale helis for that matter), the main blades
  310. can change their (so-called) pitch angle.  What this means is that if you
  311. sit the heli on a table and look at the tip of one of the main blades, the
  312. chordline of the blade can be tilted through a range of angles by the
  313. servos.  In this sense, the rotor disk of a heli is a bit like a
  314. variable-pitch prop on an airplane.  If the heli is hovering and you wish
  315. to make it climb straight up, you increase the pitch of the main blades,
  316. and increase the throttle so that the engine can overcome the increased
  317. drag and keep the blades turning at the same speed.  The increased blade
  318. pitch results in more lift, and so the heli climbs.  (With R/C helis,
  319. unlike R/C airplanes, engine RPM's are supposed to stay the same over (most
  320. of) the throttle range.  At high throttle the engine puts out more power,
  321. but there is a corresponding increase in the load on the engine due to
  322. increased main rotor blade pitch, and so the engine stays at the same
  323. RPM's.)  This overall increase in pitch that makes the heli climb is called
  324. collective control.
  325.  
  326. To get the heli to pitch forward or back, and to roll left and right, there
  327. are controls that are analogous to airplane elevators and ailerons.  These
  328. controls are refered to as cyclic controls.  The idea is to set up
  329. asymmetric lift on the rotor disk.  (This is similar to what ailerons do to
  330. an airplane-one wing can be made to generate more lift than the other, and
  331. so the airplane rolls.)  If there's asymmetric lift on the rotor disk, the
  332. plane of rotation of the rotor disk is going to change.  For instance, the
  333. rotor disk (and the heli that is attached to it) might go a bit nose-down.
  334. In that case, the heli will transition out of a hover and start flying
  335. forward.  Similarly, the heli can be made to lean back (nose-high), left,
  336. right, or any combination of these.  The way this asymmetric lift is set up
  337. is to vary the pitch of each blade as it goes around.  For instance, say
  338. you push forward on the cyclic control stick (the right one on your
  339. transmitter, which does the same thing as an aileron/elevator control stick
  340. on an airplane radio).  This will make the blade pitch down as it travels
  341. through the forward-moving part of the rotor disk (usually the left side of
  342. the rotor disk), and it will make the blade pitch up as it travels through
  343. the backward-moving part of the rotor disk (usually the right side of the
  344. rotor disk).
  345.  
  346. What is gyroscopic precession?
  347.  
  348. This is a counter-intuitive aspect of helicopters, that even many advanced
  349. pilots don't clearly understand.  In order to get the helicopter's rotor
  350. disk to tilt (for example) downward at the front, you increase the lift on
  351. the right side of the rotor disk and decrease the lift on the left side of
  352. the rotor disk.  (This is assuming the standard clockwise main rotor
  353. rotation.)  To see why this is so, consider the following example.  If the
  354. heli is in a nose-down attitude, the forward moving blade travels downhill,
  355. and the aft-moving blade travels uphill.  The blades travel level at the
  356. front and back.  To get a hovering heli to go into a nose-down attitude,
  357. you need to encourage the forward-moving blade to start going downhill and
  358. the aft-moving blade to start going uphill.  Hence, pushing the cyclic
  359. stick forward causes lift to be killed on the forward-moving (left) part of
  360. the rotor disk and increased on the aft-moving (right) part of the rotor
  361. disk.
  362.  
  363. What do the servos control?
  364.  
  365. There are usually five servos on an R/C heli.  One controls throttle, one
  366. controls collective, one controls fore-aft cyclic (analogous to elevator),
  367. one controls left-right cyclic (analogous to aileron), and one controls
  368. tail rotor pitch (analogous to rudder).
  369.  
  370. What is the use of gyros and how do they help?
  371.  
  372. The gyro is positioned so that it senses yaw.  It then feeds small inputs
  373. to the tail rotor servo to counter the yaw that it detects.  This keeps the
  374. helicopter from yawing to the left and right when you don't want it to.
  375. Left-right movement of the left stick also supplies input to the tail rotor
  376. servo; so you and the gyro are both giving control inputs to the tail.  A
  377. gyro is a MUST.  It's probably not an exaggeration to say that gyro-based
  378. stabilization of the tail rotor made R/C heli flying feasible.  It is
  379. possible to fly an R/C heli without a gyro, and it's also possible to
  380. juggle seven balls.  It's just darn hard!  Furthermore, it's definitely not
  381. something you want to try tackling when you're just getting started.
  382. Without a gyro, the heli can begin to whip around wildly as soon as the
  383. skids leave the ground.  The heli will do a 180-degree turn and you're
  384. looking at an angry helicopter coming right at you before you know what
  385. happened.  Definitely not something for a beginner to tackle.
  386.  
  387. How about fixed-pitch versus collective helis?
  388.  
  389. Helicopters with collective are now inexpensive and reliable.  Every
  390. reasonable modern heli, from beginner-trainers up to FAI world-beaters, has
  391. collective.  In a fixed-pitch heli, lift is controlled by varying engine
  392. RPM, just as in an airplane.  This is an outmoded technology, and you will
  393. outgrow such a heli very soon.  Virtually no aerobatics, no auto-rotation
  394. (if the engine quits at altitude, the heli becomes a brick), not as much
  395. fun.
  396.  
  397. Radios
  398.  
  399. How many channels do you need to control a heli and why?
  400.  
  401. You need five channels to control a heli.  You need one each to control
  402. pitch, roll, and yaw.  You need one to control throttle, and you need one
  403. to control collective.  You might think that one servo could control both
  404. throttle and collective, since they are related.  There are several reasons
  405. this wouldn't work, however.  The main rotor disk of a heli is huge and
  406. generates a correspondingly huge amount of drag compared to an airplane
  407. prop.  (If you think of the heli rotor disk as a big propellor, its
  408. actually pretty amazing that a tiny little .32 engine can turn it at all.
  409. There's about a 10:1 gear down from the engine to the main rotor, which
  410. makes it possible for the engine to turn the main rotor.) So, you have to
  411. have fairly fine control over the relationship between the collective pitch
  412. (and corresponding drag) and the throttle setting.  If you get it wrong,
  413. the engine bogs badly or races wildly.  Also, auto-rotation is an important
  414. maneuver, and this entails control of collective pitch while the throttle
  415. is set to idle.  Finally, for inverted flight you want to have full
  416. throttle both at maximum up collective and maximum down collective.
  417.  
  418. What are the radio options?
  419.  
  420. Pitch curves and throttle curves: You can adjust the amount of servo travel
  421. at 0% stick, 25%, 50%, 75%, and 100%, both for throttle servo and
  422. collective servo.  This feature is a must.
  423.  
  424. Throttle hold: Flip this switch to practice auto-rotation; the throttle is
  425. reduced to idle.  All the other controls still work normally.
  426.  
  427. Idle up: This is an alternate mode, usually used for aerobatics.  You can
  428. set throttle and pitch curves, mixes, etc., and change over to the
  429. different setup at altitude or whenever.
  430.  
  431. Programmable mixing: This neat feature lets you establish a relationship
  432. between channels.  One channel is designated as the input or master
  433. channel.  As the master channel varies, it causes small changes to the
  434. output channel.  This is an advanced feature.
  435.  
  436. Revolution mixing: This feature causes increases in tail rotor as throttle
  437. and pitch increase.  This is useful to compensate for the increased torque
  438. the engine produces.  I feel that this is a somewhat over-rated feature,
  439. and that it only really comes into its own when you're doing aerobatics.
  440. Even then, a programmable mix may be better.
  441.  
  442. Electronic trim adjustment:  similar to and augments mechanical trim
  443.  
  444. End point travel adjustment: sets where servos go at max stick displacement
  445.  
  446. Exponential:  can be used to make cyclic less sensitive in midrange.
  447.  
  448. Can I use my airplane radio?
  449.  
  450. It is possible to control a helicopter with a 4-channel airplane radio.
  451. You can master hovering and move into elementary forward flight this way.
  452. For anything beyond that, you will need a helicopter radio.  If you do try
  453. to use a 4-channel airplane radio, build a Y-connector, and control two
  454. separate servos (collective and throttle) off the throttle channel.  Then
  455. adjust control arms to get a form of mechanical throttle and pitch curve
  456. adjustment.  It's not too hard to set a heli up so that it will hover
  457. tolerably well at mid-stick this way, and you can contrive to increase lift
  458. above mid-stick and lose lift below mid-stick.
  459.  
  460. Flying
  461.  
  462. What's the deal on auto-rotation?
  463.  
  464. If a heli's engine quits in flight or you simulate this by going to
  465. throttle hold mode, it is still possible to glide the helicopter down
  466. safely.  As the helicopter descends, the wind flows up through the rotor
  467. disk from below.  At a low or negative collective pitch setting, the wind
  468. flowing up through the rotor disk keeps the blades spinning.  Heli blades
  469. usually have lead weights epoxied into the tips, so as the blades spin they
  470. build up a fair amount of rotational inertia.  When you are near the ground
  471. and ready to land, you add in collective to increase lift, and the inertia
  472. maintains head speed sufficient to execute a controlled landing.  In
  473. theory.  ;-) Auto-rotative glides and landings are beautiful to watch.  A
  474. helicopter can sustain as much as a 4:1 glide ratio in auto-rotation.
  475.  
  476. What about aerobatics?
  477.  
  478. Helis can do awesome aerobatics: loops, rolls, pirouettes, you name it.  My
  479. personal favorite is inverted flight.  If looks 'way cool to see a
  480. helicopter hovering inverted right above the grass.  I've seen guys do
  481. aerobatic routines flying the whole thing BACKWARD.  With a helicopter you
  482. have unbelievable versatility.
  483.  
  484. How high do they fly?  How fast do they go?
  485.  
  486. Helicopters can go so high they are out of sight.  Being able see the thing
  487. in order to control it is the only limit on how high they can fly.  R/C
  488. helis can go 60-80 MPH or more.
  489.  
  490.  
  491.  
  492.            ::::::  --  Some Aerodynamics  --  ::::::
  493.  
  494. The aircraft can rotate around three axes: the fore-and-aft axis (or the
  495. _roll_ axis); the spanwise (nose-up/nose-down) axis or the _pitch_ axis;
  496. and the nose-left/nose-right, or _yaw_ axis.
  497.  
  498. Speed:
  499.  
  500. The cross-section of the wing has a shape called an _airfoil_. It has the
  501. property that when it meets the air (usually at some small angle, called
  502. the _angle_of_attack) it generates an upward force (lift) for a small
  503. backward force (drag). The amount of lift (and drag) depends on the
  504. airspeed and a value called the _lift_coefficient_ (and a few other
  505. things like surface area and density of the air). If the plane is in
  506. unaccelerated flight, the upward force (approximately equal to the lift)
  507. is equal in magnitude to the weight of the plane, which is a constant. It
  508. thus follows that the total lift generated by the wing is always constant
  509. (at least in unaccelerated flight). [One example of accelerated flight is
  510. turning---see below]
  511.  
  512. The above mentioned _coefficient_of_lift_ (abbreviated Cl) depends on the
  513. angle of attack. Usually, as the A-of-A is increased, Cl increases; to
  514. keep the lift force constant, speed can decrease. So to fly fast, we
  515. decrease Cl (and A-of-A); to slow down, increase Cl (and A-of-A). Since
  516. the wings are fixed, we alter the A-of-A by pitching the entire plane up
  517. or down. This is done with the elevator.  The elevator is thus the speed
  518. control.
  519.  
  520. Turning:
  521.  
  522. To turn a body moving in a straight line, a sideways force must be
  523. applied to it. For a plane, the best method for generating a force is to
  524. use the wings. To get them to act sideways, we roll the plane: now part
  525. of the lift is acting sideways and voila! a turn. To roll the plane, we
  526. use the ailerons (the movable surfaces at the wingtips). Also, notice
  527. that now since part of the lift is acting sideways, the lift force in the
  528. upward direction is reduced; but the upward component of the lift needs
  529. to be equal to the weight of the plane i.e.  we need a little more lift
  530. from the wings, which we can do by increasing Cl---i.e. by pulling a bit
  531. of up-elevator. That's why to turn in a plane you push the stick sideways
  532. in the direction of the turn and then pull back a bit to keep the nose
  533. level.
  534.  
  535. What happens if you try to turn with the rudder alone? The application of
  536. the rudder will cause the aircraft to yaw, and it will continue to travel
  537. in the same straight line (more or less), skidding. (Think of a car on a
  538. perfectly slippery road---if you try to turn just by turning the wheel,
  539. you'll skid but won't turn). So we need a roll to turn.
  540.  
  541. But most of the trainers we see don't have any ailerons! How do they
  542. turn? They use a configuration of the wings called _dihedral_ (or, for most
  543. gliders, _polyhedral_).
  544.  
  545.      Flat                  Dihedral                     Polyhedral
  546.                            ~-_                     _-~
  547. -------O--------     ~~~----___O___----~~~        ~~~~~~~----O---~~~~~~
  548.  
  549.        ^                       ^                 ^           ^         ^
  550.  0 angle between       small angle between        small angle between 2 wing
  551.  2 wing panels         2 wing panels              panels and also small angle
  552.                           within each panel (Gentle Lady)
  553.                                 OR
  554.                          0 angle between 2 wing panels
  555.                          and small angle within each
  556.                          panel (Olympic 650)
  557.  
  558. When we apply rudder (say left rudder) to a plane with dihedral, what
  559. happens?  The plane yaws; the right half of the wing then sees a greater
  560. angle of attack than than the left half:
  561.  
  562.               / / / / / / <--- airflow direction
  563.           ._______________________.
  564.           |___________|___________|
  565.         left wing    right wing
  566.  
  567. (You can try this out if you don't believe it: take a piece of paper and
  568. fold it slightly, like dihedral; then look at it end on, but slightly
  569. off-center, i.e.  from the point of view of the approaching airflow. You
  570. will see that you can see more of the underside of one half than you can
  571. of the other.) And what does an increased angle of attack do? It
  572. increases the Cl and the lift generated by that half! So we now have the
  573. right wing generating more lift and the left less; the result is a roll
  574. to the left. With polyhedral we get the same effect, only to a larger
  575. extent.
  576.  
  577. The Stall:
  578.  
  579. If you try to fly slower and slower by pulling back on the stick (i.e.
  580. applying up-elevator) you will reach a point where the plane "falls out
  581. of the sky" or the stall. What happens is that an airfoil will only
  582. "work" up to a certain angle of attack. When that angle is exceeded, the
  583. airflow above the airfoil breaks up and the result is an increase in drag
  584. and a drastic decrease in lift, so that the wings can no longer support
  585. the plane. The only remedy is to reduce the A-of-A i.e. to push the nose
  586. down. This may be a little difficult to do when you see your plane
  587. falling---the natural tendency is to pull back on the stick, to "hold the
  588. plane up."
  589.  
  590. A development of the stall is the spin. Volumes can be written about it,
  591. and have been; go to the library and check any book on introductory
  592. aerodynamics.
  593.  
  594. If you want to know more about Aerodynamics as it applies to Model
  595. Aircraft (the small Reynolds' number regime, as it is sometimes called)
  596. check "Model Aircraft Aerodynamics" by Martin Simons [Argus Books,
  597. ISBN 0 85242 915 0].
  598.  
  599.  
  600.            ::::::  -- The rec.models.rc ftp site  -- ::::::
  601.  
  602. Nur Iskander Taib <ntaib@silver.ucs.indiana.edu> has been kind enough to
  603. establish an ftp site for the use of the rec.models.rc community. Use
  604. anonymous ftp to log in to "bigwig.geology.indiana.edu" and go to the
  605. directory called "models" . You will find subdirectories called
  606. "airfoil", "faq" and "circuits".  These contain, respectively:
  607.    plotfoil---a program to plot airfoil sections on PostScript printers.
  608.               It can also draw spars and sheeting allowances, and can
  609.               plot airfoils of arbitrary chords (on multiple sheets). It
  610.               also includes a library of airfoil data, including many
  611.               from Soartech 8.  
  612.    faq     ---contains this FAQ file.
  613.    circuits---circuit diagrams for modelling applications, including
  614.               "smart" glow-plug drivers.
  615.  
  616. Other FTP sources:
  617.    Sometimes people have trouble getting to bigwig. Plotfoil is also
  618. available from comp.sources.misc, which is archived at many sites,
  619. including sites in France and Australia. Get Volume 31, parts 28-30
  620. (archive name: plotfoil).  Contact your sysadmin, or read the periodic
  621. posting in comp.sources.misc for more information on how to reach the
  622. nearest one.
  623.    This FAQ is available from rtfm.mit.edu, the news.answers archive. It
  624. is in /pub/usenet/news.answers/RC-flying-FAQ/part*.
  625.    These two sources are guaranteed to be up-to-date, since it is all
  626. done automagically.
  627.  
  628.  
  629.             ::::::  -- Other Information  -- ::::::
  630.  
  631. SOURCES:
  632.  
  633. Materials:
  634.    Composites - carbon-fiber, glass, epoxy and other composite materials are
  635. available from:
  636.  
  637. Aerospace Composite Products: P.O.Box 16621, Irvine, CA 92714. +1 714 250 1107
  638.    Carbon fiber tow, rods and strips; glass cloth, kevlar, Spectra, rohacell.
  639.  
  640. Fibre Glass Development Corporation: 800 821 3283.
  641.    Glass fabrics, resins etc.
  642.  
  643. Composite Structures Technology: P.O.Box 4615, Lancaster, CA 93539 800 338 1278
  644.    CF, glass cloth, rohacell, kevlar. Recommended by some for good prices and
  645. lighweight materials.
  646.  
  647. TUNED PIPES:
  648.  
  649.    Tuned pipes are a means of boosting the power of two stroke engines.
  650. They are not all things to all engines, but when properly set up they can
  651. be very effective.
  652.    If you have ever played a note by blowing over the end of a piece of
  653. tubing, you are using the principle involved. This is that any tube has a
  654. natural resonant frequency, usually dependant on its length, and the
  655. speed of sound in air. This means that some oscillations will die away
  656. quickly, but one in the right range will resonate, and be strengthened in
  657. force, when the wave---length matches the resonant length of the tube.
  658. As a pressure wave in the sound reaches the end of the pipe, a reflection
  659. is set up, and moves back up the tube. This occurs at the end, whether
  660. open or closed, and at changes of section or taper. Now, if we arrange a
  661. length of pipe as a muffler for a two stroke engine, we will find that at
  662. a certain rpm, the pipe will resonate, and boost the engine's rpm up.
  663. This is because the reflected pressure wave arrives at the exhaust port
  664. just in time to push some fuel/air mixture that was about to be lost out
  665. the port (due to timing overlap), back into the cylinder, where it will
  666. be burnt, producing more power than without the pipe.  All we have to do
  667. is arrange the length of the pipe so that the boost in rpm occurs at a
  668. rev range that is useful to us with the relevant load (propeller).  It
  669. may be that the engine cannot produce enough power to turn the fitted
  670. prop at a useful speed. Some engines have port timimg that cannot benefit
  671. usefully from any pipe.
  672.    The major factor in setting up a pipe is the length for a given
  673. propeller and rpm range---some examples are given later. Some different
  674. designs of pipes will produce different lengths, because of the effects
  675. of diameter, taper angle and type of end reflector. Many pipes also have
  676. a muffled section which hides the rear cone or reflector's shape.  Here
  677. are the basic questions to ask yourself before trying a pipe:
  678.      is the engine likely to benefit---if it is a sport type engine, less
  679.         likely, but ask around. If it has a name for power (eg ROSSIs, YS, the 
  680.         hotter OS) almost certainly.
  681.      is the aircraft capable of handling extra speed?
  682.      is the pilot capable of handling extra speed?
  683.      what prop and rpm range are you aiming at?
  684.    Let's get started. Record the static rpm on the prop of your choice
  685. with a muffler before doing anything else, so we know where we are
  686. starting from.  Try to get a starting point for the length from a similar
  687. set up if possible, and fit your pipe. If you have a choice, get a header
  688. that is a bit (1") longer than you think you need---it is easier to
  689. shorten than lengthen the header.  Now start the engine and tune for
  690. slightly rich from peak revs. Note that this may require a richer setting
  691. than usual, as we (hopefully) are producing more power than before. If we
  692. have fewer revs than with a muffler, something is wrong---if your mixture
  693. is correct, the pipe is probably too long. Try shortening the header (or
  694. pipe if more convenient) in 1/4" increments until the revs start to rise.
  695. If the pipe is too short, the motor will run harshly, and the needle
  696. setting will be unstable and critical---add 1/4" spacers between the
  697. header and the pipe. Now to fly it. If it is not visibly faster in the
  698. air, try a shallow dive. If there is a distinct jump in revs and speed,
  699. the pipe is too short, and the `coming on' is caused by the prop
  700. unloading in the dive and coming up to a resonant rpm. If however the
  701. dive produces no change, but the vertical performance is better, the pipe
  702. is too long. Note that the references to `short' and `long' are
  703. relative---the pipe cannot improve the speed over all rpm ranges, and you
  704. will have to decide what the most appropriate compromise for your case is
  705. yourself. Most fliers do not need to have the engine speed up while
  706. descending, only to slow down in level and upward flight, so most
  707. adjustments will be aimed at improving level and upward flight.
  708.  
  709.    Remember that pipes will vary in their boost and tolerance of
  710. non-optimum length.
  711.    The lengths given below are from the exhaust port face to the high
  712. point of the two cones of the pipe, or if muffled, usually to the point
  713. where the muffled section joins the first cone.
  714.            Prop        Length        Rpm
  715. OS 46 SF   MA  10x6      345 mm     14000
  716. OS 45 FSR  MA  9.5x6     305 mm     15000+                   (10x6 cut down)
  717. OS 45 FSR  MA as above   305 mm     16200        (exhaust port lifted 1.0mm)
  718. ROSSI .60  MK  11x7.5    375 mm
  719. YS .45     MA  11x7.5    320 mm 
  720.  
  721.    These examples used a variety of pipe makes, but I have found that MACS
  722. pre-tuned pipes are hard to fault---i.e. they will come up straight away.
  723. Some other types and makes of pipes will differ---GRAUPNER pipes will
  724. give bigger boosts, but are MUCH more critical on almost every parameter
  725. ---length, prop, plug, fuel etc.
  726.  
  727.    Dont forget to record what you try so you don't repeat mistakes or dead
  728. ends in your trials. I have found good muffled pipes, properly set up,
  729. frequently are quieter than mufflers, especially when set up long with
  730. big props---the best result I have had was an OS 46 SF with a 12x6 and a
  731. pipe about 40mm(1.5") longer than for a 10x6, measured about 85db (at
  732. 3m/10ft) over grass, and in the air it was inaudible if there was
  733. anything else in the air.
  734.  
  735. -- 
  736.