JP2012176679A - Unmanned helicopter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an unmanned helicopter that can efficiently scatter the chemical without being affected by the heat from a muffler.SOLUTION: The unmanned helicopter 1 includes: an engine 7 that is disposed to an airframe and becomes a power supply; and a chemical spraying apparatus 5 that is disposed to the airframe. The chemical spraying apparatus 5 includes a central nozzle 54 disposed to the airframe. A spraying machine body 53 of the chemical spraying apparatus 5 is disposed to be held by the central nozzle 54 and the muffler 6 of the engine 7.

Description

本発明は、圃場に向けて液体状の薬液を空中に散布する薬液散布装置を具備する無人ヘリコプターの技術に関する。   The present invention relates to a technique for an unmanned helicopter including a chemical solution spraying device for spraying a liquid chemical solution in the air toward a field.

従来、機体に配置されるエンジンと、機体に配置されるセンターノズルを備え圃場に向けて液体状の薬液を空中に散布する薬液散布装置と、を具備する、無人ヘリコプターの技術は公知となっている(特許文献1参照)。   Conventionally, the technology of an unmanned helicopter that includes an engine disposed in the airframe and a chemical liquid spraying device that includes a center nozzle disposed in the airframe and sprays a liquid chemical liquid in the air toward the field is known. (See Patent Document 1).

特開2004−270513号公報JP 2004-270513 A

しかしながら、従来における無人ヘリコプターでは、薬液散布装置のセンターノズルは、エンジンに備えられるマフラーの近傍に配置され、マフラーからの熱の影響を受けやすいものであった。
そして、従来における無人ヘリコプターでは、マフラーからの熱の影響を受けることによって薬液散布装置のセンターノズル内で薬液が固着する、という問題があった。
However, in the conventional unmanned helicopter, the center nozzle of the chemical liquid spraying device is disposed in the vicinity of the muffler provided in the engine, and is easily affected by heat from the muffler.
And in the conventional unmanned helicopter, there existed a problem that a chemical | medical solution adheres in the center nozzle of a chemical | medical solution spraying apparatus by receiving the influence of the heat | fever from a muffler.

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、マフラーからの熱の影響を受けることなく、効率よく薬液の散布を行うことができる無人ヘリコプターを提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the above situations, and makes it a subject to provide the unmanned helicopter which can spray a chemical | medical solution efficiently, without receiving the influence of the heat | fever from a muffler.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、機体に配置され動力源となるエンジンと、前記機体に配置される薬液散布装置とを備え、圃場に向けて薬液を空中に散布可能とする無人ヘリコプターであって、前記薬液散布装置は、機体に配置されるセンターノズルを備え、前記薬液散布装置の散布機本体は、前記センターノズルと前記エンジンのマフラーとで挟まれるように配置されるものである。   That is, in claim 1, an unmanned helicopter that includes an engine that is arranged in the fuselage and serves as a power source, and a chemical solution spraying device that is arranged in the fuselage, and that can spray the chemical solution in the air toward the field, The chemical solution spraying device includes a center nozzle disposed on the airframe, and the sprayer body of the chemical solution spraying device is disposed so as to be sandwiched between the center nozzle and the muffler of the engine.

請求項2においては、前記薬液散置は、前記機体の左右外側に配置される噴霧装置を備え、前記噴霧装置は、噴霧領域が前記メインロータの先端の回転軌跡における半径の長さに対して中心から70%の半径の長さの仮想の回転軌跡より内側に位置するように、配置されるものである。   In Claim 2, the said chemical | medical solution dispersion | distribution is equipped with the spraying device arrange | positioned on the right-and-left outer side of the said body, and the said spraying device has the spray area | region with respect to the length of the radius in the rotation locus | trajectory of the front-end | tip of the said main rotor. It is arranged so as to be located inside a virtual rotation trajectory having a radius of 70% from the center.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

即ち、本発明によれば、マフラーからの熱の影響を受けることなく、効率よく薬液の散布を行うことができる。   That is, according to the present invention, the chemical liquid can be efficiently sprayed without being affected by heat from the muffler.

本発明の実施形態に係る無人ヘリコプターの全体的な構成を示した側面図。The side view which showed the whole structure of the unmanned helicopter which concerns on embodiment of this invention. 同じく正面図。Similarly front view. 本発明の実施形態に係る無人ヘリコプターの機体の下部を示した拡大側面図。The expanded side view which showed the lower part of the body of the unmanned helicopter which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る無人ヘリコプターの平面模式図。The plane schematic diagram of the unmanned helicopter concerning the embodiment of the present invention.

次に、発明の実施形態に係る無人ヘリコプター1について図1から図4を用いて説明する。なお、以下の説明では、図1または図3に示す矢印Aの方向を無人ヘリコプター1の前方として定義する。   Next, an unmanned helicopter 1 according to an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the direction of the arrow A shown in FIG. 1 or 3 is defined as the front of the unmanned helicopter 1.

まず、無人ヘリコプター1の全体構成について説明する。
無人ヘリコプター1は、遠隔操縦によって飛行して薬液を圃場に散布するものであり、図1または図2に示すように、メインロータ3と、テールロータ4と、薬液散布装置5と、エンジン7と、機体フレーム9等を具備する。
First, the overall configuration of the unmanned helicopter 1 will be described.
The unmanned helicopter 1 flies by remote control and sprays the chemical liquid on the field. As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the main rotor 3, the tail rotor 4, the chemical liquid spraying device 5, the engine 7, And a body frame 9 and the like.

無人ヘリコプター1では、機体フレーム9上にエンジン7と薬液散布装置5のポンプ等が載置され、エンジン7やポンプ等はカバー8により覆われ、機体フレーム9の下部にスキッド11が固定される。エンジン7の出力軸には、回転軸31やポンプが連動連結される。
回転軸31は、機体フレーム9から機体上方に突出するように構成される。回転軸31には、機体の上部においてメインロータ3とスタビライザ32が固定される。メインロータ3は、無人ヘリコプター1の機体の上部に設けられ、機体フレーム9に搭載されたエンジン7により回転駆動可能とされる。メインロータ3は、その回転駆動により機体に与えられる揚力を変化させて機体を空中に浮揚させ、機体を上昇または下降させる。メインロータ3は、その回転速度、およびメインロータ3の翼面とメインロータ3の回転軸31とが成す傾きを変更することができる。メインロータ3は、回転軸31を機体の前後方向または左右方向に傾けることにより、機体に前後方向または左右方向に移動するための力を付与する。
In the unmanned helicopter 1, the engine 7 and the pump of the chemical spraying device 5 are mounted on the body frame 9, the engine 7 and the pump are covered with the cover 8, and the skid 11 is fixed to the lower part of the body frame 9. A rotary shaft 31 and a pump are linked to the output shaft of the engine 7.
The rotating shaft 31 is configured to protrude upward from the body frame 9. The main rotor 3 and the stabilizer 32 are fixed to the rotating shaft 31 at the upper part of the machine body. The main rotor 3 is provided in the upper part of the body of the unmanned helicopter 1 and can be driven to rotate by the engine 7 mounted on the body frame 9. The main rotor 3 changes the lift applied to the airframe by its rotational drive, so that the airframe is levitated in the air, and the airframe is raised or lowered. The main rotor 3 can change its rotational speed and the inclination formed by the blade surface of the main rotor 3 and the rotation shaft 31 of the main rotor 3. The main rotor 3 applies a force for moving in the front-rear direction or the left-right direction to the airframe by tilting the rotary shaft 31 in the front-rear direction or the left-right direction of the airframe.

前記機体フレーム9の後部から後方にビーム10が突設され、該ビーム10の後部にテールロータ4が設けられ、エンジン7により回転駆動可能とされる。テールロータ4は、メインロータ3の回転により機体に作用する反動トルク(機体をメインロータ3が回転する方向の逆方向に回転させようとする力)を打ち消す力の大きさを変化させて、機体を右旋回または左旋回させる、あるいは機首の方向を略一定の方向に保持させる。テールロータ4は、その回転速度、およびテールロータ4の翼面とテールロータ4の回転軸とが成す傾きを変更することができる。   A beam 10 protrudes rearward from the rear portion of the body frame 9, and a tail rotor 4 is provided at the rear portion of the beam 10, and can be driven to rotate by the engine 7. The tail rotor 4 changes the magnitude of the force that counteracts the reaction torque (force to rotate the machine body in the direction opposite to the direction in which the main rotor 3 rotates) acting on the machine body by the rotation of the main rotor 3. Is turned right or left, or the direction of the nose is held in a substantially constant direction. The tail rotor 4 can change the rotation speed and the inclination formed between the blade surface of the tail rotor 4 and the rotation axis of the tail rotor 4.

エンジン7は、本体となるシリンダブロックやシリンダヘッドやピストン等と、エアクリーナやマフラー6や燃料タンク等を備える。本体やエアクリーナはカバー8内に収納され、マフラー6は機体フレーム9の前下方でカバー8よりも下方に突出して配置され、排気がエアクリーナ側に入らないようにしている。但し、マフラー6はスキッド11下端よりも高い位置に配置される。   The engine 7 includes a cylinder block, a cylinder head, a piston, and the like as a main body, an air cleaner, a muffler 6, a fuel tank, and the like. The main body and the air cleaner are accommodated in the cover 8, and the muffler 6 is arranged to project downward from the cover 8 at the front lower side of the body frame 9 so that the exhaust does not enter the air cleaner side. However, the muffler 6 is disposed at a position higher than the lower end of the skid 11.

薬液散布装置5は、飛行中の無人ヘリコプター1から圃場に向けて薬液を空中に散布する装置である。
無人ヘリコプター1の薬液散布装置5は、図2または図3に示すように、薬液タンク52と、散布機本体53と、センターノズル54と、ブーム55と、アトマイザー噴霧装置56と、を備える。
The chemical solution spraying device 5 is a device that sprays the chemical solution in the air from the unmanned helicopter 1 in flight toward the field.
As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the chemical solution spraying device 5 of the unmanned helicopter 1 includes a chemical solution tank 52, a spreader body 53, a center nozzle 54, a boom 55, and an atomizer spray device 56.

散布装置本体53は、ポンプやフィルタや電磁弁等を備え、機体フレーム9の前後左右中央部に配置される。散布装置本体53のポンプは、エンジン7により駆動され、薬液タンク52に貯溜されている薬液を吸入して、フィルタや電磁弁を介してセンターノズル54またはアトマイザー60に圧送するものである。散布装置本体53の電磁弁は、電磁弁は遠隔操作により、薬液の散布または薬液タンク52への薬液の戻し等の薬液の流露を切り換えるものである。   The spraying device main body 53 includes a pump, a filter, a solenoid valve, and the like, and is disposed at the front, rear, left, and right central portions of the body frame 9. The pump of the spraying device main body 53 is driven by the engine 7, sucks the chemical liquid stored in the chemical liquid tank 52, and pumps it to the center nozzle 54 or the atomizer 60 via a filter or an electromagnetic valve. The electromagnetic valve of the spraying device main body 53 switches the flow of the chemical solution such as spraying of the chemical solution or returning the chemical solution to the chemical solution tank 52 by remote control.

薬液タンク52は、薬液を貯溜する容器である。薬液タンク52は、左右一対の薬液タンク52R・52Lからなり、それぞれ機体の左側部と右側部に近接してそれぞれ配置され、支持フレーム51を介して機体フレーム9にそれぞれ取付けられる。薬液タンク52R・52Lと散布装置本体53のポンプとは、ホースを介して連通される。   The chemical liquid tank 52 is a container for storing a chemical liquid. The chemical liquid tank 52 is composed of a pair of left and right chemical liquid tanks 52R and 52L, which are respectively disposed close to the left side and the right side of the machine body, and are attached to the machine body frame 9 via the support frame 51, respectively. The chemical liquid tanks 52R and 52L and the pump of the spraying device main body 53 are communicated with each other through a hose.

センターノズル54は、散布装置本体53の電磁弁およびホースを介して散布装置本体53のポンプと連通され、薬液タンク52から供給される薬液を噴霧する。センターノズル54は、機体フレーム9の後部よりの左右中央に下方に突出して取付けられ、噴口が下方を向くように配置され、機体下方へ噴霧するように構成される。また、センターノズル54は、散布機本体53の後下方に配置され、マフラー6から遠ざけるように配置される。つまり、センターノズル54は、センターノズル54とマフラー6とで薬液散布装置5の散布機本体53を挟むように配置される。言い換えれば、センターノズル54は、散布機本体53に対してマフラー6と前後逆方向に配置される。   The center nozzle 54 communicates with the pump of the spraying device main body 53 via the electromagnetic valve and the hose of the spraying device main body 53, and sprays the chemical liquid supplied from the chemical liquid tank 52. The center nozzle 54 protrudes downward and is attached to the left and right center from the rear part of the body frame 9, is arranged so that the nozzle hole faces downward, and is configured to spray downward in the body body. Further, the center nozzle 54 is disposed below the spreader main body 53 and is disposed away from the muffler 6. That is, the center nozzle 54 is disposed so that the center nozzle 54 and the muffler 6 sandwich the sprayer body 53 of the chemical solution spraying device 5. In other words, the center nozzle 54 is arranged in the front-rear direction opposite to the muffler 6 with respect to the spreader body 53.

このように、センターノズル54とマフラー6との間に散布機本体53を挟むように配置することにより、センターノズル54はマフラー6からの熱の影響を受けにくくなる。したがって、センターノズル54内の薬液が、マフラー6からの熱によって水分が蒸発し、固形成分がノズルの噴口部分に固着して、噴霧量を減少したり詰まったりすることを防止することができる。   As described above, the center nozzle 54 is hardly affected by the heat from the muffler 6 by disposing the spreader body 53 between the center nozzle 54 and the muffler 6. Therefore, it is possible to prevent the chemical liquid in the center nozzle 54 from being evaporated by heat from the muffler 6 and solid components adhering to the nozzle nozzle portion, thereby reducing the spray amount and clogging.

ブーム55は、散布機本体53の下方における機体フレーム9の下部から左右水平外方向に延設され、左右両端が斜め下方に折り曲げられて、先端にアトマイザー噴霧装置56が取付られる。   The boom 55 extends from the lower part of the body frame 9 below the spreader main body 53 in the left and right horizontal directions, the left and right ends are bent obliquely downward, and the atomizer spray device 56 is attached to the tip.

アトマイザー噴霧装置56は、散布装置本体53の電磁弁およびホースを介して散布装置本体53のポンプと連通され、薬液タンク52から供給される薬液の粒経を小さくしてこれを噴霧する装置である。アトマイザー噴霧装置56は、ディスクがモータにより回転駆動され、該ディスク上に薬液を吐出して遠心力により微粒化して散布するものである。アトマイザー噴霧装置56は、図2に示すように、左右一対のアトマイザー噴霧装置56L・56Rからなり、それぞれがブーム55の左方端部と右方端部とに(機体外側に)取付られる。   The atomizer spraying device 56 is a device that communicates with the pump of the spraying device main body 53 via the solenoid valve and the hose of the spraying device main body 53 to reduce the particle size of the chemical liquid supplied from the chemical liquid tank 52 and sprays it. . In the atomizer spraying device 56, a disk is rotationally driven by a motor, and a chemical solution is discharged onto the disk, atomized by a centrifugal force, and dispersed. As shown in FIG. 2, the atomizer spray device 56 includes a pair of left and right atomizer spray devices 56 </ b> L and 56 </ b> R, which are attached to the left end portion and the right end portion of the boom 55 (outside the fuselage).

アトマイザー噴霧装置56からは薬液は、放射状に噴霧される。アトマイザー噴霧装置56から噴霧された薬液は、その噴霧距離が長くなるにつれてその噴霧領域が広がり、また、その噴霧距離が長くなってその噴霧領域が広がるにつれて薬液の噴霧の勢いは弱まる。アトマイザー噴霧装置56から噴霧されて、その勢いが無くなるまでの領域を、噴霧領域Sと称する(図2または図4参照)。   The chemical liquid is sprayed radially from the atomizer spray device 56. As for the chemical | medical solution sprayed from the atomizer spraying apparatus 56, the spray area | region will spread as the spray distance becomes long, and the spraying force of a chemical | medical solution will weaken as the spray distance becomes long and the spray area | region widens. A region from when the atomizer spraying device 56 sprays until the momentum disappears is referred to as a spray region S (see FIG. 2 or FIG. 4).

ここで、従来より、無人ヘリコプターにより薬液散布を行う場合には、メインロータ3の回転による下方への気流を利用して、薬液が圃場の作物に届くように散布することが行われている。
しかしながら、メインロータ3の先端の回転軌跡Xとし、この回転軌跡Xの半径の長さに対して、中心から約70%の半径の長さ(0.7×回転軌跡Xの半径の長さ)の仮想の回転軌跡Yよりも外側の領域では、メインロータ3よって発生する気流は機体のやや外側方向に巻上がる気流となる。
そして、薬液散布装置のアトマイザー噴霧装置の噴霧領域Sが仮想の回転軌跡Yよりも外側にある場合には、当該仮想の回転軌跡Yよりも外側にある噴霧領域Sの薬液の多くは、前記メインロータ3による巻上がる気流に乗ることとなる。
従来では、アトマイザー噴霧装置56の配置位置は、メインロータ3によって発生する気流とアトマイザー噴霧装置56の噴霧領域Sとの関係を厳密に考慮していなかったために、前記仮想の回転軌跡Yよりも外側に噴霧領域Sの一部が位置することがあり、アトマイザー噴霧装置56から散布された薬液の一部が、巻上がる気流に乗って不必要に広範囲に広がり、効率よく所望の箇所に薬液の散布を行うことができない、という問題があった。
Here, conventionally, when a chemical solution is sprayed by an unmanned helicopter, the chemical solution is sprayed so as to reach the crops in the field by using a downward air flow due to the rotation of the main rotor 3.
However, the rotation trajectory X of the tip of the main rotor 3 is set to a radius of about 70% from the center of the radius of the rotation trajectory X (0.7 × the length of the radius of the rotation trajectory X). In the region outside the virtual rotation locus Y, the airflow generated by the main rotor 3 is an airflow that winds up slightly outside the airframe.
When the spray region S of the atomizer spray device of the chemical solution spraying device is outside the virtual rotation locus Y, most of the chemical solution in the spray region S outside the virtual rotation locus Y is the main It will ride on the airflow which rolls up by the rotor 3.
Conventionally, the arrangement position of the atomizer spraying device 56 is outside the virtual rotation locus Y because the relationship between the air flow generated by the main rotor 3 and the spray region S of the atomizer spraying device 56 is not strictly considered. A part of the spray region S may be located in the area, and a part of the chemical liquid sprayed from the atomizer spray device 56 spreads unnecessarily in a wide area on the rising air current, and efficiently spreads the chemical liquid to a desired location. There was a problem that could not be done.

そこで、無人ヘリコプター1では、図2または図4に示すように、薬液散布装置5のアトマイザー噴霧装置56の噴霧領域Sが仮想の回転軌跡Yより内側に位置するように、アトマイザー噴霧装置56を配置している。つまり、アトマイザー噴霧装置56の噴霧領域Sが仮想の回転軌跡Yより内側に位置するように、アトマイザー噴霧装置56が配設される。
更に詳述すると、例えば、アトマイザー噴霧装置56の噴霧領域Sの直径が、メインロータ3の半径の70%の半分と設定した場合には、アトマイザー噴霧装置56の噴霧口は、メインロータ3の回転中心から、メインロータ3の半径(X/2)の35%の位置を半径とした仮想の回転軌跡Z上に配置される。噴霧領域Sの最外側位置はメインロータ3先端の回転軌跡Xの約70%の仮想の回転軌跡Yと接するように左右適宜間隔をあけて配置される。なお、アトマイザー噴霧装置56の噴霧角度は鉛直方向よりも外側に傾斜させて噴霧範囲を拡大させている。また、左右のアトマイザー噴霧装置56・56の噴霧領域S・Sの間の領域は、センターノズル54からの噴霧により薬液が散布され、散布されない領域ができないようにしている。
Therefore, in the unmanned helicopter 1, as shown in FIG. 2 or FIG. 4, the atomizer spray device 56 is arranged so that the spray region S of the atomizer spray device 56 of the chemical liquid spray device 5 is positioned inside the virtual rotation locus Y. is doing. That is, the atomizer spray device 56 is disposed so that the spray region S of the atomizer spray device 56 is positioned inside the virtual rotation locus Y.
More specifically, for example, when the diameter of the spray region S of the atomizer spray device 56 is set to half of 70% of the radius of the main rotor 3, the spray port of the atomizer spray device 56 rotates the main rotor 3. Arranged on a virtual rotation locus Z having a radius of 35% of the radius (X / 2) of the main rotor 3 from the center. The outermost position of the spray region S is arranged at an appropriate distance from the left and right so as to be in contact with a virtual rotation locus Y that is about 70% of the rotation locus X of the tip of the main rotor 3. In addition, the spray angle of the atomizer spray device 56 is inclined outward from the vertical direction to expand the spray range. Further, in the region between the spray regions S and S of the left and right atomizer spray devices 56 and 56, the chemical solution is sprayed by spraying from the center nozzle 54, and an unsprayed region is not formed.

このように、薬液散布装置5のアトマイザー噴霧装置56の噴霧領域Sが仮想の回転軌跡Yよりも内側にある場合には、アトマイザー噴霧装置56から噴霧された薬液の多くは、メインロータ3による下方への気流に乗ることとなる。
即ち、無人ヘリコプター1では、薬液散布装置5のアトマイザー噴霧装置56から散布された薬液が、メインロータ3による巻上げる気流に乗って不要に機体外側方向に流されてしまうことを抑制することができる。
したがって、無人ヘリコプター1によれば、メインロータ3による下方への気流を利用しつつ、効率よく所望の箇所にアトマイザー噴霧装置56により薬液を散布することができる。
Thus, when the spray region S of the atomizer spray device 56 of the chemical solution spraying device 5 is inside the virtual rotation locus Y, most of the chemical sprayed from the atomizer spray device 56 is below the main rotor 3. You will get on the airflow to.
That is, in the unmanned helicopter 1, it is possible to prevent the chemical liquid sprayed from the atomizer spraying device 56 of the chemical liquid spraying device 5 from being unnecessarily flown toward the outer side of the aircraft by riding on the air flow wound up by the main rotor 3. .
Therefore, according to the unmanned helicopter 1, the chemical liquid can be efficiently sprayed to the desired location by the atomizer spray device 56 while using the downward air flow by the main rotor 3.

1 無人ヘリコプター
3 メインロータ
5 薬液散布装置
6 マフラー
7 エンジン
53 散布機本体
54 センターノズル
55 ブーム
56 アトマイザー散布装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unmanned helicopter 3 Main rotor 5 Chemical solution spraying device 6 Muffler 7 Engine 53 Sprayer body 54 Center nozzle 55 Boom 56 Atomizer spraying device

Claims (2)

機体に配置され動力源となるエンジンと、
前記機体に配置される薬液散布装置とを備え、
圃場に向けて薬液を空中に散布可能とする無人ヘリコプターであって、
前記薬液散布装置は、機体に配置されるセンターノズルを備え、
前記薬液散布装置の散布機本体は、前記センターノズルと前記エンジンのマフラーとで挟まれるように配置される、無人ヘリコプター。
An engine that is placed on the fuselage and serves as a power source;
A chemical spraying device disposed on the aircraft,
An unmanned helicopter that can spray chemicals in the air toward the field,
The chemical spraying device includes a center nozzle disposed on the airframe,
An unmanned helicopter, wherein the sprayer body of the chemical solution spraying device is disposed so as to be sandwiched between the center nozzle and the muffler of the engine.
前記薬液散置は、前記機体の左右外側に配置される噴霧装置を備え、
前記噴霧装置は、噴霧領域が前記メインロータの先端の回転軌跡における半径の長さに対して中心から70%の半径の長さの仮想の回転軌跡より内側に位置するように、配置される、請求項1に記載の無人ヘリコプター。
The medicinal solution dispersion includes a spray device disposed on the left and right outer sides of the aircraft,
The spray device is arranged such that the spray region is located inside a virtual rotation locus having a radius of 70% from the center with respect to the radius of the rotation locus at the tip of the main rotor. The unmanned helicopter according to claim 1.
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