LiPoバッテリーの飛行時間の計算方法

RCホビーで最もよくある質問の一つは「どれくらい飛べますか？」です。飛行時間を知ることは単なる好奇心ではなく、安全と計画に不可欠です。正確に見積もることで、電源が切れる前にドローンや飛行機を安全に帰還させ、完璧な映像撮影を計画し、貴重なLiPoバッテリーを過放電による永久的な損傷から守ることができます。このガイドでは、簡単な計算と方法を分かりやすく解説します。

計算のための主要な要素は何ですか？

計算式に入る3つの重要な数値を理解する必要があります。これらの多くはバッテリー本体に印刷されています。

容量は燃料タンクの大きさのようなものです。ミリアンペア時（mAh）またはアンペア時（Ah）で測定されます。数値が大きいほどタンクが大きく、通常は飛行時間も長くなります。計算式ではアンペアを使うため、mAhをAhに変換するには単に1000で割ります。つまり、5000mAhのバッテリーは5Ahと同じです。

LiPoバッテリーの電圧は内部のセル数によって決まります。これは数字の後に「S」が付いて表記されます（例：3S、4S、6S）。各セルの「公称」または保存電圧は約3.7Vで、満充電時は4.2Vです。したがって、4Sバッテリーはおよそ14.8V（4 x 3.7V）です。電圧は航空機の電力システムにとって重要ですが、飛行時間の計算式には容量が必要です。

これは最も重要で、かつ最も難しい数値です。モーターが平均してどれだけの「燃料」を使っているかの指標です。車のMPGが全開走行と巡航で変わるように、航空機の電流消費も常に変動します。アグレッシブな飛行は穏やかなホバリングよりもはるかに多くのアンペアを消費します。だからこそ、典型的な飛行の平均電流消費を見つける必要があります。

すべてのLiPoバッテリーにとって重要なルールがあります：決して完全に0%まで放電しないでください。そうするとバッテリーの化学反応に不可逆的なダメージを与えます。安全で広く受け入れられている方法は「80%ルール」で、バッテリーの総容量の80%だけを使用することを意味します。これにより、バッテリーの健康と寿命を守るための20%の余裕が残ります。

基本的な飛行時間計算式

さあ、すべてをまとめましょう。計算は驚くほどシンプルです。

基本的には、計算は燃料タンクのサイズを燃料の消費速度で割っただけです。

飛行時間（分）= (バッテリー容量 (Ah) / 平均電流消費 (A)) * 60

80%ルールに従うには、まず使用可能容量を計算する必要があります。

使用可能容量 (Ah) = バッテリー容量 (Ah) * 0.8

安全マージンを主な式に組み込むことで、現実的で安全な飛行時間の推定に実際に使うべき式が得られます。

飛行時間（分）＝（使用可能容量（Ah）／平均電流消費（A））× 60

5000mAh（5Ah）のLiPoバッテリーがあり、通常の飛行でドローンが平均20アンペアを消費すると仮定します。

1. 使用可能容量を求める：5 Ah * 0.8 = 4 Ah

2. 飛行時間（時間単位）を計算：4 Ah / 20 A = 0.2時間

3. 分に換算：0.2時間 * 60 = 12分

したがって、安全な飛行時間は約12分と見込めます。

平均電流消費の求め方

これが最も難しい部分ですが、いくつか良い方法があります。

方法1：ワットメーター／パワーアナライザーの使用

これが最も正確な方法です。バッテリーと機体の間にこの装置を接続し、ベンチテスト（安全のためプロペラなし）を行って電流を測定します。さらに高度なフライトコントローラーは実際の飛行中の電流消費を記録でき、最も正確なデータを提供します。

方法2：ホバリングテストに基づく推定

これは初心者向けのシンプルで「十分な」方法です。バッテリーを完全に充電し、ドローンを一定時間（3～5分など）ホバリングさせて着陸し、LiPo充電器でバッテリーに戻したmAhを確認します。そのデータを使ってホバリング中の平均電流を計算できます。

方法3：オンライン計算機の使用

eCalcのようなウェブサイトは、すべてのコンポーネント情報（モーター、プロペラ、重量など）を入力すると飛行時間を推定できます。良い出発点ですが、あくまで推定値であり、データが完璧でなければ不正確になることがあります。

方法4：フライトログの分析

上級パイロット向けに、Betaflight、Ardupilot、iNavなどのフライトコントローラーは、瞬間ごとの正確な電流消費を含む詳細なログを記録できます。このデータを分析することで、特定の飛行スタイルに最も正確な平均値が得られます。

実際の飛行時間に影響を与える要因

計算された飛行時間は基準値です。実際には以下の要因で変わります：

• 航空機の重量（AUW）：機体が重いほど（例：GoProを搭載している場合）、モーターの負荷が大きくなり、飛行時間は短くなります。
• プロペラのサイズとピッチ：大きいまたはより攻撃的なプロペラはより多くの電流を消費します。
• 飛行スタイル：激しいアクロバット飛行は、穏やかでシネマティックなクルージングよりもLiPoバッテリーをはるかに早く消耗させます。
• 環境条件：強い風に向かって飛ぶのは坂道を登るようなもので、より多くのエネルギーが必要です。寒い天気もバッテリーの性能と飛行時間を低下させます。
• バッテリーの健康状態と寿命：古くよく使われたバッテリーは新しいものほど充電を保持できないため、飛行時間は自然と短くなります。

LiPo飛行時間を最大化するためのヒント

もう少し長く空中にいたいですか？これらのヒントを試してみてください：

• 可能な限り重量を減らしましょう。
• プロペラとモーターの組み合わせが効率的であることを確認してください。
• スムーズに飛行し、急激で激しいスロットル操作を避けてください。
• 適切な充電と保管の方法を守って、LiPoバッテリーを大切に扱いましょう。
• 容量の大きいバッテリーを選んでくださいが、大きいバッテリーは重量も増えることに注意してください。

結論

飛行時間の計算は、単一の完璧な数値を見つけることではありません。バッテリーの容量、機体の消費電力、飛行スタイルの関係を理解することです。このガイドの式と方法を使えば、推測から根拠のある推定へと進むことができます。これにより、安全に飛行し、飛行計画を改善し、LiPoバッテリーを長く健康に保つことができます。

よくある質問 (FAQ)

mAhと電圧だけで飛行時間を計算できますか？

いいえ。特定の機体の平均電流消費を知らなければ、最も重要な情報が欠けていることになります。

LiPoバッテリーの80％ルールとは何ですか？

これは安全指針で、LiPoバッテリーの総容量の20％以下に放電しないようにすることで、永久的な損傷を避け、全体の寿命を延ばすことを意味します。

オンラインの飛行時間計算機の精度はどのくらいですか？

これらは新しい機体の計画を立てる際の良い出発点にはなりますが、あくまで推定値に過ぎません。実際の条件や部品の違いにより、実際の飛行時間は異なる可能性が高いです。

温度は飛行時間に影響しますか？

絶対にそうです。低温はLiPoバッテリーの化学効率を低下させるため、利用可能な電力が減り、飛行時間が明らかに短くなります。寒い中で飛行する前には、必ずバッテリーを温かく保ってください。