- Основы разработки дронов-ликбез — wiki о коптерах
- Несущие винты (Пропеллеры)
- Лопасти и диаметр
- Шаг/угол атаки/эффективность/тяга
- Вращение
- Материалы исполнения
- Складные
- Установка
- Защита несущих винтов
- Балансировка
- Аккумулятор
- Химия
- Напряжение
- Ёмкость
- Скорость разряда
- Безопасность
- Зарядка
- Монтаж
- Материалы исполнения бпла/конструкция
Основы разработки дронов-ликбез — wiki о коптерах
разработка——–автор Книжников ВВ
эксплуатационный выбор
При выборе облика платформы всегда надо опираться на все эксплутационные свойства бпла—-например
1) по надежности компонентов первым идёт лк—-затем классический мотопланер—потом самолёт—утка—–мультикоптер—вертолёт!более подробно смотри статьи “сопромат”,”механика”
2) по стабильности полёта и АК первым идёт мотопланер—самолёт—утка—-лк —вертолёт —мильтикоптер!более подробно смотри статью “аэродинамика”
3) по экономии энергии и ветропробиваемости первым идёт мотопланер—самолёт—лк—вертолёт—мульти!более подробно смотри статью “динамика”
4) по минимальным габаритам в сложенном состоянии первым идёт мультикоптер—-вертолёт —лк—самолёт—мотопланер!более подробно смотри статью “композит”
5) по простоте взлёта и посадки первым идёт мультикоптер—-вертолёт ——мотопланер—–самолёт—–лк!более подробно смотри статью “пусковые устройства”
Соответственно квадрокоптер по совопупности всёх потребительских свойств в 16 раз хуже мотопланера—так как для динамической устойчивости и управляемости у квадрокоптера четыре ВМГ против одной на планере и
прожорливость на крейсере у мультикоптера в 4-5раз больше, чем у самолёта плюс его планирующие свойства!
оптимизация
Основная задача инженера при проектировании дрона ---это оптимизация всех параметров и относительных размеров элементов при условии начальных габаритов и ттх!
Один из самых простых способов в мировой практике— это прямое копирование уже отработанных схем и решений конструкции типа а ля клон с некоторыми незначительными изменениями,чтобы не нарушать авторское право, а также линейное масштабирование отработанного узла или корпуса в целом на основе удачного дрона с учётом доступности технологий!
Графический метод оптимизации любой консоли по закону усеченного конуса или его плоской проекции например----
Всегда старайтесь применять трапецевидную консоль крыла с сужением 1.5-2 по ряду положительных причин—-
близкое к элипсному распределению подъёмной силы по размаху и максимум АК—-
оптимальная эпюра момента на изгиб по сопромату то есть минимальное сечение балки или лонжерона в корневище крыла а значит и вес крыла —-
также минимальный момент инерции —-
очень технологично при композитном исполнении при позитивной формовки по пеноядру—-
всё это в сумме дает оптимальные характеристики в целом для ла !
Также проектируются все силовые балки типа лучей, хвостов, стоек, пилонов, форма килей и стабилизаторов!
Применять конструктив типа монокок—–то есть рабочая силовая жесткая обшивка с минимум внутреннего поддерживающего каркаса типа шпангоутов и стрингеров! Хороший пример замкнутого контура многосекционный бутылочный фюзеляж или пустотелые тонкостенные композитные корпуса отлитые или отформанованные в матрицах !
метод—одна вторая
При проектировании дрона любого типа можно использовать правило одна вторая для относительной массы компонентов или схему дерева !
1) сухая масса носителя это одна вторая от полной взлетной или плавающей 50%—- соответствено плюс одна вторая общего груза 50% —-где полезный груз 25% и топливо (аккумулятор) 25% тоже по одной второй!
2) масса носителя состоит из одной второй массы силовой платформы типа планер бпла или корпус лодки или шасси с кузовом! соответственно плюс одна вторая на силовой приводной механизм типа вмг и авионика, где электро вмг или двс привод с трансмиссией одна вторая и плюс управляющая электроника одна вторая по массе!
3) планер состоит из крыла одной второй массы и одной второй фюзеля с оперением или у мультиротора масса лучей с моторамами равна массе силового центрального корпуса , а масса кузова и шасси с колесами также равны или одна вторая по соотношению.
Например—- заказчик просит возить полезную нагрузку в 2 кг не менее 2 часов типа подвесной цифровой профессиональной камеры с оптическим зумом на гироплаформе в защитном прозачном колпаке—-сразу прикидываем, что топливо не менее 2 кг —-итого груз 4 кг!
полётная масса 8 кг —- значит масса снаряженного сухого бпла около 4 кг—–
из них планер 2 кг и силовой привод с авионикой тоже 2 кг—–
из них крыло 1 кг и фюзеляж с оперением тоже 1кг —-
винтомоторная группа с регулятором и силовыми проводами около 1 кг и исполнительные серво приводы с управляющей электроникой типа автопилот, телеметрия, радиомодем и курсовой видеоонлайн с бортовым электропитанием тоже 1 кг!
Это ориентировочный весовой расклад —–далее исходя из доступных технологий, материалов и промышленных комплектующих вносятся уточнения по каждой категории при условиях дополнительных опций типа колесное шасси, САС на парашюте или гидропоплавки, наличие дополнительного и дублирующего оборудования!
методы оптимизации дрона в зависимости от задачи
Поставленная задача заказчиком определяет для разработчика тактико-технические характеристики (ТТХ) беспилотника!!!
Тоесть задача определяет поиск экстремума или максимальной эффективности основного требуемого физического параметра!
например для—-
1) долголёта крылатого типа в режиме баражирования—– основной параметр это максимальное время непрерывной автожизни на одной зарядке в часах
2) дальнолёта крылатого типа в режиме максимальной дальности—– основной параметр это пробег в километрах
3) грузовика крылатого типа—- возможность взять максимум полезной нагрузки в килограммах
4) перехватчика крылатого типа—- это максимальная скорость в км/ч и перегрузка
5) специфические задачи типа минимального размера бпла или вертикальный взлёт или посадка с неподготовленной площадки —-обычно используются мультиротарные коптерные платформы или дирижабли
Из-за нелинейности реальных физических функций в комплексном уравнении всегда есть пик или экстремум в виде горки или ямки показывающий максимальную эффективность по искомому параметру!
Так как начальных вводных много, как-то полётная масса,габариты,скорости ветра,энергетика то это сильно сужает поле поиска и облегчает инженерную задачу
Обычно расчёт ведётся как деферинциал располагаемой энергии на борту—-чем больше удельная энергия источника или аккумулятора тем выше показатели по дальности и времени,а по удельной мощности СУ определяется максимальная скорость и грузоподъёмность дрона!!!
Для каждого типа беспилотника в зависимости от задачи есть свой оптимум относительной массы компонентов—-поэтому существует такое большое разнообразие в облике , конструкциях и технологиях изготовления!
Некоторые параметры противоречат друг другу—-например чем больше масса полезного груза,тем меньше топлива можно взять в полёт и значит меньше дальность миссии или чем мощнее ВМГ, тем меньше кпд при крейсере и время автожизни
НАЗВАНИЕ100%—-КРЫЛЬЯ%—-ФЮЗЕЛЯЖ%—-ОПЕРЕНИЕ%—-ШАССИ%—-АВИОНИКА%—–ВИДЕО%—–ВМГ%—–АККУ%—–ГРУЗ%
Долголёт——————-30——————10———————5——————-0——————-10——————0—————-5————35———5
Дальнолёт—————–20——————10———————5——————-0——————-5——————-5—————–5————40——–10
Грузовик——————–15——————10——————–5——————–5——————5——————-5—————-10———–20——–25
Перехватчик лк———-25——————-5———————0——————–0——————10——————-5—————-15———–30——–10
Коптер—————–лучи7————центр8——————–0——————–5——————10——————10—————-20———–40———-0
масса аккумулятора желательно не менее двух масс вмг—-например Макку=2 Мвмг=2(Мв Мбк Мрх)=2(5 30 10)=90грамм
более подробно смотри статью “методы оценки ла ”
запас прочности
Применение коэфициента запаса прочности на разрушение в сопромате в 1.62 от максимальной эксплатуацинной перегрузки в сечении всегда позволяет на практике гарантировано сделать живучую и легкую конструкцию ла!
В силовой электротехники запас по токопроводимости проводов, регуляторов хода электромоторов, аккумуляторов тоже лучше брать как 1.6—–тоесть производитель гарантирует максимальный ток регулятора хода 32 ампер то на практике лучше не нагружать более 20а и силовые полевые транзисторы гарантированно не перегорят, сечение проводов тоже увеличить в 1.6 от расчетной на тепловой максимальный нагрев!
Долго играющая мощность электромотора не должна превышать 0.6 от максимальной разрешенной производителем с запасом по току в 1.6— тоже самое с акку написано ток 10С значит на практике не более 6С, максимальный расчетный момент на сервоприводах всегда 0.6 от заявленного производителем.
Объясняется этот запас разбросом условий эксплуатации от идеальных лабораторных в первую очередь от температуры окружающего воздуха и условий охлаждения и как следствие температуры самого электрокомпонента—чего бы там не писали производители, всегда не более 50 град по С.
окраска беспилотников
Все наружные поверхности корпусов дронов соприкасающиеся с агрессивной средой в которой много химических загрязнителей, воды, соли, пыли и песка обработаны защитным слоем в простонародье краска!
Водостойкое защитное покрытие всегда состоит из основы органической смолы типа нитро, акрил, алкид, полиэфир, эпокси и наполнителя с цветным пигментом!
Для удобства нанесения кистью, валиком или через пульвизатор краску обычно разбавляют рекомендованным органическим растворителем—— например ацетон, спирт, бензин и другие!
Для лучшей адгезии краски к металлам и стеклопластику используют промежуточный слой специальной грунтовки, рекомендуемой производителем!
Цветовая гамма краски для дрона выбирается на вкус и пожелание заказчика—-
обычно гражданские дроны делают яркими, контрастными красками для лучшего наблюдения и поиска типа красные, желтые, оранжевые цвета !
Для военных целей используют маскировочную окраску под тип местности—–зеленый оттенок цвета летом ,белый зимой,серый или коричневый в межсезонье,черный в ночь!
расположение компонентов в беспилотнике
1) Радиомодем и другие излучатели электромагнитных волн распологать как можно дальше от автопилота и жпс приёмника —например в хвост или на кончик крыла
2) Также с силовыми проводами, импульсными источниками тока, рулевыми машинками,видеокамерами, аккумулятором, регуляторами хода и электромоторами подальше от малоточной чувствительной электроники, которую надо экранировать и заземлить—-
обычно вмг и акку распологают в носу бпла при тянущей схеме, сервоприводы на плоскостях и в хвосте, а в центр именно управляющую слаботочную электронику типа автопилота, жпс приёмника и приемника ру!
3) Все информационные провода скрутить в витую пару или в экран с заземлением типа коасил!
4) Внимание некоторые жпс приёмники забиваются диапозоном радиомодема или видеопередатчика или радиостанции—-надо подбирать! типичные разрешённые диапозоны 144 мгц, 433 мгц, 900 мгц, 1.2 ггц, 2.4 ггц, 5.8ггц .
5) Силовые провода и информационные шлейфы развести по разные борта фюзеляжа.
6) Антены приемников и передатчиков на ла распологать перпендикулярно или на одной оси вертикально вниз и вверх для снижения взаимного влияния напряженностью поля и только снаружи корпуса.
7) Все металлические и карбоновые детали корпуса дрона обязательно соединить электрически и заземлить на минус---
иначе железки будут работать как паразитные несоглассованные элементы и расстраивать антенны.
более подробно смотри статью “радиопомехи”
дублирование
Вообще в авиции правило удвоения или дублирования функции очень повышает надежность и живучесть ла в целом ----например
1) двух моторность,
2) разрезные аэрорули,
3) двойные карбюраторы и системы зажигания,
4) двойные баки и резервное электропитание от дополнительного акку,
5) двойные запараллеленые тумблера,
6) двойная топливная магистраль и двойные тормоза ,
7) две бутылки воды и два типа радиостанции встроеная и переносная ,
8) дублирующий монтаж –сначало приклеить, потом зашурупить на локтайт, любое сращение силовых деталей бондажить свм ниткой или стеклотканью на клею,
9) все электро разъемы с фиксируещими замками и двойными клеймиками то есть гнездами питания,
10) двойной крепеж особо важных компонентов типа мотора, сервоприводов или качалок и петель—-
если в теории хватит двух-трех точек крепежа, то на практике всегда четыре-шесть и контровка,
И всегда помнить—-ни какого трения при вибрациях не существует!
момент инерции
Так как вращение летательного аппарата происходит вокруг точки центра масс ----то моменты инерции по осям определяют угловое ускорение на реакцию управлении в целом---
момент инерции (МИ) это произведение массы элемента на квадрат расстояния между цм элемента до цм ла
Поэтому сумма этих моментов у лк относительно поперечной оси обычно самая маленькая и отзыв на тангаж самый отзывчатый!
Относительно продольной оси где-то в два раза больше и и поэтому реакция по крену ниже!
Максимальная сумма моментов по вертикальной оси в четыре раза больше и по рысканью самая медленная реакция на руль поворота !
1) консоль крыла или стабилизатора или киля трапецевидной формы имеет наименьший ми против прямоугольного—
2) тонкий конус хвостовой балки лучше —
3) хвостовое оперение всегда делать как можно легче—-мотор,пилот, груз и бак распологать как можно ближе к центру масс и у вас получиться отзывчатый ла идущей за штурвалом–так делаются все учебные и спортивно-пилотажные самолёты.
У грузопассажирских и бпла, где полезный груз размазан вдоль фюзеляжа— ми очень большой и самолёт сильно тупит по тангажу—так как топливо обычно в крыльях, то при взлёте ми по крену максимален и вялый отклик!
Помнить всегда, что рулить этими утюгами надо очень медленно и осторожно— то есть минимальные расходы и не стараться заложить крутой вираж—иначе легко сорвать в штопор!
Кстати длинные крылья у классических планеров и лк с большим удлинением крыла сильно тупят по крену и наоборот резкие по тангажу—-тандемы вертлявы по крену и тупые по тангажу—-и лишь у короткокрылой классики оптимальные отзывы на управление по всем осям —то есть типичные поршневые спортивнопилотажные самолёты и гоночные лк.
Также двухмоторники на крыльях сильно тупят по крену и рысканью, а вот двухмоторники по продольному тандему типа тяни нос-толкай хвост сильно тупят по тангажу и тоже по рысканью, четырех или трех точечные конвертопланы из за большого разноса масс вмг по длине лучей очень сильно тупят по всем осям и двух стоячное шасси с хвостовым костылем имеет ми меньше, чем трех стоячного с передним рулевым
Чтобы разгрузить лонжерон по перечному изгибу в центроплане, нужно равномерно распределять начинку и топливо по размаху крыла.
Перегрузка в вираже грузового бпла не должна превышать 2.5 же!
с учётом коэф запаса прочности 1.62—перегрузка на разружение 4же
Внимание!----самый главный принцип в авиации это минимальная достаточность функций и компонентов!!!
если можно обойтись без ненужной роскоши то сразу за борт, так как это лишняя масса и повышенный риск на отказ системы в целом—-например
1)убираемые шасси и сильная механизиция крыла(закрылки,предкрылки,инцепторы,винглетты)
2)складной винт и ВИШ
3)световое, звуковое и видео оборудование
4)переизбыточный многофукциональный автопилот и многоканальная система управления
5)складные и разборные конструкции типа механических замков для элементов крепления крыла , хвоста и электроразъёмов для электроники
6)любая механизация в самом нагруженном месте всегда ведёт к повышенной аварийности, лишней массе и уменьшением ресурса ла—–например механизм изменяемой стреловидности крыла, механизм перекоса лопастей в вертолёте—–поворотный механизм вмг в конвертопланах !!!
Основное правило первого испытательного запуска---не бороться со следствием кривой работы ,а устранение самой причины неисправности!!!как-то
кривая геометрия изделия—крутка и углы установки,
неправильная центровка—-обычно слишком задняя
биение-вибрации от несбалансированного ВМГ,
слишком большие углы руления,
пере или недо регулирование ПИДов автопилота,
неграмотное расположение чувствительной радиоэлектроники,
отсутствие пассивной защиты элементов конструкции,
холодная пайка и неполный электроконтакт в разъёмах,
люфты или закусы механики!
Первое испытание всегда проводить только в ручном визуальном режиме!!!
Несущие винты (Пропеллеры)
Несущие винты (пропеллеры, сокр. пропы) для многороторных БЛА берут своё начало от винтов радиоуправляемых самолётов. Многие спросят: почему бы не использовать лопасти вертолёта? Несмотря на то, что это уже было сделано, представьте себе размеры гексакоптера с лопастями от вертолёта. Также стоит отметить, что вертолётная система требует изменения шага лопастей, а это существенно усложняет конструкцию.
Вы также можете спросить, почему бы не использовать турбореактивный двигатель, турбовентиляторный двигатель, турбовинтовой двигатель и т.д? Безусловно они невероятно хороши для обеспечения большой тяги, но при этом требуют большое количество энергии.
Лопасти и диаметр
Несущие винты большинства мультироторных БЛА имеют две, либо три лопасти. Наибольшее применение получили винты с двумя лопастями. Не думайте, что добавление большего количества лопастей автоматически приведёт к увеличению тяги; каждая лопасть работает в потоке, возмущенном предыдущей лопастью, снижая КПД пропеллера. Несущий винт малого диаметра имеет меньшую инерцию и следовательно его легче ускорять и замедлять, что актуально при акробатическом полёте.
Шаг/угол атаки/эффективность/тяга
Тяга, создаваемая несущим винтом, зависит от плотности воздуха, числа оборотов винта, его диаметра, формы и площади лопастей, а также от его шага. Эффективность винта связана с углом атаки, который определяется как шаг лопасти минус угол спирали (угол между результирующей относительной скоростью и направлением вращения лопасти). Сама эффективность — это отношение выходной мощности к входной. Большинство хорошо спроектированных винтов имеют КПД более 80%. На угол атаки влияет относительная скорость, поэтому пропеллер будет иметь разную эффективность при разных скоростях мотора. На эффективность также сильно влияет передний край лопасти несущего винта, и очень важно, чтобы он был максимально гладким. Несмотря на то, что конструкция с переменным шагом была бы наилучшей, дополнительная сложность, необходимая по сравнению с присущей многороторной простотой, означает, что пропеллер с переменным шагом почти никогда не используется.
Вращение
Несущие винты рассчитаны на вращение по часовой стрелке (CW), либо против часовой стрелки (CCW). На направление вращения указывает наклон лопасти (смотреть на пропеллер с торца). Если правая кромка лопасти выше — CCW, если левая кромка — CW. Если конструкция вашего беспилотника подразумевает перевёрнутое расположение моторов (как в случае с конфигурациями Vtail, Y6, X8) обязательно измените направление вращения несущих винтов, чтобы тяга была направлена вниз. Лицевая сторона несущего винта всегда должна быть обращена к небу. Документация которая идёт с контроллером полёта как правило содержит информацию о направлении вращения каждого винта, для каждой поддерживаемой контроллером многомоторной конфигурации.
Материалы исполнения
Материал(ы), используемые для изготовления несущих винтов (пропеллеров), могут оказывать умеренное влияние на лётные характеристики, но безопасность должна быть главным приоритетом, особенно, если вы новичок и не опытны.
- Пластмасса (ABS/Нейлон и т.д.) — является самым популярным выбором, когда речь заходит о многомоторных БЛА. Во многом это связано с низкой стоимостью, достойными лётными характеристиками и показательной долговечностью. Как правило в случае краша, по крайней мере, один пропеллер оказывается сломанным, и пока вы осваиваете дрон и учитесь летать, у вас всегда будет много сломанных пропов. Жёсткость и ударопрочность пластикового винта может быть улучшена посредством усиления углеродным волокном (карбон), такой подход макс. результативен и не так дорог по сравнению с винтом полноценно исполненным и карбона.
- Фиброармированный полимер (углеродное волокно, нейлон усиленный карбоном и т.д.) — является «передовой» технологией во многих отношениях. Детали из углеродного волокна всё ещё не очень просты в изготовлении, и поэтому вы платите за них больше, чем за обычный пластиковый винт с аналогичными параметрами. Пропеллер изготовленный из углеродного волокна сложнее сломать или согнуть, и, следовательно, при краше, он нанесёт больший ущерб всему, с чем соприкоснётся. Одновременно с этим, карбоновые винты, как правило, хорошо сделаны, более жёсткие (обеспечивают минимальные потери в эффективности), редко требуют балансировки и имеют более лёгкий вес по сравнению с любыми другими материалами исполнения. Такие винты рекомендуется рассматривать только после того, как уровень пилотирования пользователя станет комфортным.
- Дерево — редко используемый материал для производства несущих винтов многороторных БЛА, поскольку для их изготовления требуется механическая обработка, которая в последствии делает деревянные пропеллеры дороже пластиковых. При этом дерево вполне прочное и никогда не гнётся. Отметим, что деревянные пропеллеры всё ещё применяют на радиоуправляемых самолётах.
Складные
Складные пропы имеют центральную часть, которая соединяется с двумя поворотными лопастями. Когда центр (который соединен с выходным валом мотора) вращается, центробежные силы действуют на лопасти, выталкивая их наружу и по существу делая пропеллер «жёстким», с тем же эффектом, что и классический не складываемый винт. Из-за низкого спроса и большого количества требуемых деталей, складные пропеллеры встречаются реже. Основное преимущество складных пропов это компактность, а в сочетании со складной рамой, транспортировочные размеры дрона могут быть значительно меньше полётных. Сопутствующим преимуществом складного механизма является отсутствие необходимости, при краше, менять винт целиком, достаточно будет заменить только повреждённую лопасть.
Установка
Как и БЛА, несущие винты могут имеют широкий диапазон размеров. Таким образом, в этой отрасли существует целый ряд «стандартных» диаметров вала двигателя. В связи с чем несущие винты часто поставляются с небольшим набором переходных колец (выглядят как шайбы с отверстиями разного диаметра в центре), которые устанавливают в центральное посадочное отверстие пропа, в случае если диаметр отверстия несущего винта оказался больше диаметра вала используемого мотора. Так как не все разработчики комплектуют пропы набором таких переходных колец, рекомендуется заблаговременно сверять диаметр отверстия приобретаемых пропов с диаметров вала вашего мотора.
Фиксироваться винт на моторе может исходя из того, какой из способов крепления поддерживает ваш мотор. Если вал мотора не подразумевает никаких вариантов крепежа (резьб. соединение, различные приспособления для крепления и т.д.), в таком случае применяются специальные адаптеры, такие как пропсейверы и цанговые зажимы.
Бесколлекторные моторы с наружным ротором (типа «Outrunner») как правило, в верхней его части, имеют несколько резьбовых отверстий рассчитанных под установку различных адаптеров и креплений. Не менее популярным вариантом крепления пропеллера на валу БК мотора является самозатягивающая гайка. Вал такого мотора на конце имеет резьбу, направление которой противоположно направлению вращения ротора. Такой подход исключает самопроизвольное откручивание фиксирующей гайки, обеспечивая безопасную и надежную эксплуатацию дрона.
Защита несущих винтов
Защита несущих винтов – призвана исключить прямой контакт силовой установки БЛА с встречным объектом, сохранив тем самым её целостность и работоспособность, а также не допустить получение травм о быстро вращающиеся пропеллеры в результате столкновения с людьми и животными. Защита пропеллеров крепится к основной раме. В зависимости от варианта исполнения может как частично перекрывать рабочую зону силовой установки, так и полностью (кольцевая защита). Защита винтов чаще всего применяется на небольших (игрушечных) БЛА. Применение в сборке элементов защиты несёт и ряд компромиссов, среди которых:
- Может вызывать избыточную вибрацию.
- Как правило выдерживает не сильные удары.
- Может понизить тягу, если под пропеллером размещено слишком много крепёжных опор.
Балансировка
Неудовлетворительная балансировка имеет место быть у большинства недорогих пропеллеров. Чтобы в этом убедиться, далеко ходить не надо, достаточно вставить в центральное посадочное отверстие винта карандаш (как правило при дисбалансе одна сторона будет тяжелее другой). В связи с чем настоятельно рекомендуется проводить балансировку своих пропов, перед тем как устанавливать их на моторы. Несбалансированный пропеллер будет вызывать избыточные вибрации, которые в свою очередь отрицательно влияют на работу полётного контролера (проявляется в некорректном поведении дрона в полёте), не говоря уже об увеличении шумности, повышенном износе элементов силовой установки и ухудшении качества съёмки подвешенной камеры.
Пропеллер может быть уравновешен разными способами, но если вы строите беспилотник с нуля, то в арсенале инструментов обязательно должен быть недорогой балансир пропеллеров, позволяющий легко и просто определять дисбаланс веса в винте. Для выравнивания веса, вы можете либо отшлифовать наиболее тяжёлую часть пропа (равномерно шлифуется центральная часть лопасти, и не в коем случае не отрезайте часть пропеллера), также можно балансировать путём наклеивания отрезка скотча (тонкий) на более лёгкую лопасть (добавляете отрезки равномерно до тех пор пока не будет достигнут баланс). Обратите внимание, что чем дальше от центра вы делаете балансировочную модернизацию (шлифование или добавление ленты) пропеллера, тем больше будет эффект, основанный на принципе крутящего момента.
Аккумулятор
Химия
Батареи, используемые в беспилотных летательных аппаратах, в настоящее время исключительно литий-полимерный (LiPo), причем состав некоторых из них бывает достаточно экзотичным — литий-марганцевые или другие варианты лития. Свинцовая кислота просто не подходит, а NiMh/NiCd все еще слишком тяжелы для своей ёмкости и часто не могут обеспечить требуемые высокие скорости разряда. LiPo предлагает высокую производительность и скорость разряда при небольшом весе. Недостатками являются их сравнительно высокая стоимость и постоянные проблемы с безопасностью (пожароопасны).
Напряжение
На практике вам потребуется только один аккумулятор для вашего БПЛА. Напряжение этой батареи должно соответствовать выбранным вами БК моторам. Почти все АКБ, используемые в наши дни, основаны на литии и содержат несколько элементов (банок) по 3.7В каждая, где 3.7В = 1S (т.е однобаночная АКБ; 2S – двух баночная и т.д.). Поэтому батарея с маркировкой 4S, вероятно, будет иметь номинальное значение: 4 × 3.7В = 14.8В. Также количество банок поможет вам определить, какое зарядное устройство необходимо использовать. Отметим, что однобаночная батарея большой ёмкости физически может выглядеть как многобаночная батарея низкой ёмкости.
Ёмкость
Ёмкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах (Ач). Аккумуляторы небольших размеров могут иметь ёмкость от 0.1Ач (100 мАч), ёмкость АКБ для беспилотных летательных аппаратов среднего размера может варьироваться от 2-3Ач (2000 мАч — 3000 мАч). Чем выше ёмкость, тем дольше время полёта, и соответственно тяжелей АКБ. Время полёта обычного БПЛА может находится в интервале 10-20 минут, что может показаться недолгим, но вы должны понимать, что беспилотник в процессе полёта постоянно борется с гравитацией, и в отличие от самолёта, он не имеет поверхностей (крыльев) обеспечивающих помощь в виде оптимальной подъёмной силы.
Скорость разряда
Скорость разряда от литиевой батареи измеряется в «C», где 1C — ёмкость батареи (обычно в ампер-часах, если вы не рассматриваете дрон размером с ладонь). Скорость разряда большинства LiPo батарей составляет не менее 5C (в пять раз больше ёмкости), но, так как большинство моторов, используемых в мультироторных БЛА, потребляют большой ток, батарея должна иметь возможность разряжаться при невероятно высоком значении тока, который, как правило, составляет порядка 30А или более.
Безопасность
LiPo АКБ не совсем безопасны, так как они содержат газообразный водород под давлением и имеют тенденцию гореть и/или взрываться, когда что-то не так. Таким образом, если у вас есть какие-либо сомнения относительно работоспособности аккумулятора, не в коем случае, не подключайте его к беспилотнику или даже к зарядному устройству — считайте его «списанным» и утилизируйте его надлежащим образом. Контрольные признаки того, что с аккумулятором что-то не так это вмятины или вздутие (т.е. утечка газа). При зарядке LiPo батареи лучше всего использовать безопасные LiPo ящики (Battery safe box). Хранение батареи также лучше осуществляться в этих ящиках. В случае краша, первое, что вам нужно сделать, это отключить и проверить аккумулятор. Батарея исполненная в боксе может увеличить вес, но при этом реально поможет защитить АКБ при краше. Некоторые производители продают аккумуляторы с жестким чехлом и без него.
Зарядка
Большинство LiPo аккумуляторов имеют два разъема: один предназначен для использования в качестве основных «разрядных» проводов, способных выдерживать большой ток, а другой, обычно меньшего размера и короче, является разъёмом для зарядки (как правило белый JST разъём), в котором один контакт соответствует заземлению, а остальные, количеству банок АКБ. Его вы подключаете к зарядному устройству, посредством которого осуществляется зарядка (и балансировка) каждой банки батареи. Зарядное устройство обязательно должно сообщать, когда зарядка завершена, и, учитывать проблемы безопасности связанные с литий-полимерными батареями. После окончания процесса зарядки, лучше всего сразу отсоединять аккумулятор от зарядного устройства.
Монтаж
Аккумуляторная батарея является самым тяжелым элементом беспилотника, поэтому её следует устанавливать в центральной мёртвой точке, чтобы обеспечить одинаковую нагрузку на моторы. Аккумуляторная батарея не подразумевает какого-либо специального монтажа (особенно саморезы, которые могут повредить LiPo и вызвать возгорание), поэтому некоторые используемые сегодня методы монтажа включают в себя ремни на липучке, резиновые, пластиковые отсеки и другие. Самым распространённым вариантом монтажа АКБ является подвешивание батареи под рамой с помощью ремня с липучкой.
Материалы исполнения бпла/конструкция
Ниже приведены наиболее распространенные материалы исполнения используемые для изготовления рам мультироторных дронов, соответственно список не полный. В идеале рама должна быть жёсткой с минимально возможной передачей вибрации.
Поролон (Пена) — как единственный материал для изготовления рам БЛА используется редко, и, как правило, в комбинации с жёстким каркасом или усиленной конструкцией. Также может применяется в стратегических целях; в качестве защиты несущих винтов (пропеллеров), шасси, не редко выступает в качестве демпфера. Поролон может быть разных типов от мягкого до относительно жёсткого.
Дерево — если в приоритете дешевизна конструкции, то дерево — это отличный вариант, который значительно сократит время сборки и изготовления запасных частей. Древесина достаточно тверда и является проверенным временем материалом. Важно чтобы при изготовлении рамы использовалась идеально прямая древесина (без изгибов и деформации).
Пластик — для большинства пользователей доступен только в виде пластиковых листов. Имеет тенденцию к изгибу и как таковой не идеален. Отлично подходит для изготовления защитного каркаса или шасси. Если вы рассматриваете возможность 3D печати, следует учитывать временной интервал изготовления (возможно проще купить комплект дооснащения UAV frame kit). 3D печать деталей отлично себя зарекомендовала при создании небольших квадрокоптеров.
Алюминий — доходит до потребителя в различных формах и размерах. Вы можете использовать листовой алюминий для исполнения корпуса, либо экструдированный алюминий для реализации лучей дрона. Алюминий не такой лёгкий, по сравнению с углеродным волокном или G10, зато цена и долговечность выступают главными преимуществами материала. Вместо разрушения или трещин, алюминий имеет склонность к изгибу. Для работы с материалом требуется только пила и дрель.
G10 (разновидность стекловолокна) — не смотря на то, что внешний вид и основные свойства практически идентичны с карбоном (углеродным волокном), является менее дорогим материалом. В основном доступен в листовом формате и используется для реализации верхних и нижних пластин рамы. Также в отличии от углеродного волокна, G10 не блокирует радиочастотные волны.
PCB (Печатная плата – пластина из диэлектрика) — по сути аналог стекловолокна, но в отличии от последнего всегда плоские. Иногда используется в качестве верхних и нижних пластин рамы, с целью уменьшения количества используемых деталей (например, плата распределения питания часто встроена в нижнюю панель). Рамы нано/мини квадрокоптеров могут быть исполнены из одной печатной платы включающей в себя всю электронную начинку.
Углеродное волокно — самый востребованный материал из-за лёгкого веса и высокой прочности. Процесс изготовления по прежнему исключительно ручной. Как правило серийно производятся простые формы, такие как плоские листы, трубчатые комплектующие; исполнение сложных трехмерных форм осуществляется на заказ.
