Электрическая силовая установка авиамодели – простейшие расчеты и практическая реализация. (часть 1) – Авиамодели <!–if(Радиоуправляемые Авиамодели)–>- Радиоуправляемые Авиамодели<!–endif–> – Каталог статей – Avia-Hobby

Электрическая силовая установка авиамодели – простейшие расчеты и практическая реализация. (часть 1) - Авиамодели <!--if(Радиоуправляемые Авиамодели)-->- Радиоуправляемые Авиамодели<!--endif--> - Каталог статей - Avia-Hobby Мультикоптеры

Алгоритм расчета мотоустановки.

Единственная задача мотоустановки – вращать воздушный винт в
определенном диапазоне оборотов. Более – ничего. Поэтому выбор мотора,
аккумуляторов и контроллера всегда зависит от воздушного винта, который
мы, в свою очередь, выбираем для нашей модели.

Понимая после расчетов, какие пиковые токи будут проистекать в цепях
мотоустановки, мы должны будем выбрать контроллер (регулятор хода).

Последовательность наших действий выглядит теперь вполне ясно и логично. А именно:

Винт > Мотор > Аккумулятор >Контроллер.

Итак – «пляшем от винта»!

Буксирный спуск

В этом методе другой человек бежит по земле, вытягивая канат длиной от 50 до 150 метров (от 160 до 490 футов) с прикрепленным к концу планером, в то время как пилот управляет им. Его можно выполнять на любом ровном участке местности, так как планеру при старте предоставляется достаточная высота.

В одном из вариантов этого метода используется шкив с линией, привязанной к земле, и леска, проходящая вокруг него перед переходом к планеру. Буксирщик бежит со шкивом (все еще убегая от пилота), что удваивает его эффективную скорость. Вариант этого используется в соревнованиях F3J, когда два буксира бегают со шкивом для создания более быстрых запусков (хотя модели должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, возлагаемые на них этим методом), что позволяет модели использовать энергию для «увеличения» (модель на короткое время направлена ​​вниз, чтобы преобразовать накопленную энергию в растянутой моноволоконной леске в воздушную скорость , и как только воздушная скорость превышает скорость буксирного троса, леска отпускается, прежде чем она будет повернута в высокое положение и скорость преобразуется обратно на дополнительную высоту).

В руках профессионалов

Несмотря на то что на моем ноутбуке установлен компьютерный симулятор запуска радиоуправляемых моделей, на котором я вот уже пару недель осваиваю полет на планере, первые натурные испытания я решаю доверить профессионалам. С организацией полета нам обещают помочь энтузиасты из Южного Бутово — опытный пилот Максим Кузнецов и руководитель лаборатории «Полет» ЮАО Москвы Андрей Притугин. Они по выходным летают на специальном поле в своем районе, а заодно бесплатно обучают начинающих — на их площадку мы и привозим наш планер.

Специалисты заверили, что, решив довериться профессионалам, мы поступили правильно. Во-первых, перейти с управления компьютерным симулятором на пилотирование реальной модели не слишком просто. Именно на этот этап приходится большее число «смертных» случаев среди радиоуправляемых моделей. А во-вторых, мы купили модель из семейства RTF (ready to fly, «готовая к полету», а такие модели, несмотря на то что их чаще всего покупают новички, требуют от пилота высокого мастерства управления.

Для начинающих предпочтительнее модели серии ARF (almost ready to fly, «почти готовые к полету») — благодаря установке более качественных комплектующих управлять ими проще, но потребуется затратить больше времени и денег на подготовку к полету. Но наши консультанты утверждают: «Лучше потратить чуть больше времени и денег на начальном уровне, чем потерять модель по вине плохой аппаратуры и в конце концов прийти к тому же». Не хотелось бы нам потерять нашу модель… Тем не менее шансы, что это произойдет, высоки: специалисты рассматривают планер и остаются невысокого мнения о нашей штатной аппаратуре. «Если вы не преследовали цели запустить именно стандартный планер со штатной аппаратурой, то мы бы посоветовали не рисковать — сначала поменять аппаратуру и только после этого приступить к запускам», — таков их вердикт.

Воздушные винты.

Основные параметры воздушного винта, которые мы учитываем при грубом
(черновом) подборе мотоустановки – это его диаметр и шаг. Эти параметры
зависят в основном от размера самолета, его типа и назначения.

Для копийной модели винт (винты) должны быть соразмерны общему
масштабу модели, и иметь требуемое количество лопастей. Для спортивных и
тренировочных самолетов – размеры выбираются исходя из необходимых
тяговых характеристик, скорости потока от винта и площади обдува этим
потоком рулевых плоскостей. Т.к. основную массу некопийных любительских
самолетов можно по типу мотоустановки отнести к пилотажным (исключая
модели для боя и мотопланеры), стоит подробнее остановиться на этом типе
и специфике подбора размеров винта для них.

Самое простое – исследовать статистику, и рассмотреть размеры винтов,
рекомендуемых известными и проверенными производителями самолетов
(изобретение своего велосипеда – не всегда благодарное занятие).

Если по каким либо причинам такая статистика недоступна, можно
принять примерную зависимость, исходя из размера самолета, что бы
определить отправную точку для дальнейших размышлений. Для большинства
пилотажных самолетов среднего и большого размера (больше 1,5 м) диаметр
винта для начала расчетов можно взять как 1/4 от размаха крыла, или чуть
(на дюйм) больше для самолетов небольшого размера (1-1,3м).

Действительно – если посмотреть на самые популярные самолеты с
устоявшейся комплектацией, то диаметры винтов будут выглядеть примерно
так:

Для простоты можно воспользоваться и этой нехитрой табличкой – для
начала она вполне сгодиться. Следует так же учитывать, что, как правило,
более скоростные модели, полукопии и тренеры используют винты диаметром
поменьше, а фан-флаи и самолеты с развитыми 3D способностями – винты
большего диаметра.

Если описывать упрощенно, то диаметр винта в большей степени
определяет статическую тягу мотоустановки (грубо говоря, сколько может
«поднять» такой винт, будучи направленным вверх), и площадь обдува
рулевых плоскостей, как правило элеронов (хвостовое оперение почти
всегда находиться в потоке от винта, и обдувается на 100%).

Несложно догадаться, что от статической тяги сильно зависит поведение
самолета на вертикальных маневрах, когда подъемная сила крыла попросту
отсутствует.

Шаг винта – определяет в большей степени скорость потока воздуха,
отбрасываемый от винта (хотя и влияет на статическую тягу мотоустановки
тоже, правда в меньшей степени).

Образно говоря – с какой скоростью можно будет двигать поднятый
статической тягой груз, и до какой скорости можно разогнать самолет в
горизонтальном полете. Второе важное влияние, оказываемое шагом винта –
это скорость потока, которым будут обдуваться рулевые поверхности. Т.е
от нее сильно зависит скорость реакции самолета на рули, особенно
хвостовые.

Попадая в крайности можно получить абсурдные ситуации, при
которых, например, самолет, обладающий огромной статической тягой,
сможет держать на висении привязанный утюг, но не сможет двигаться из
отсутствия достаточного потока от винта. И наоборот.

Соответственно, большая тяговая вооруженность важна при выполнении
вертикальных фигур и элементов 3Д-пилотажа. А для скоростных самолетов,
гонок, бойцовок – большее влияние оказывает скорость потока и тяга
играет уже второстепенное значение.

Самолеты, летающие современные пилотажные комплексы, содержащие много
вертикальных составляющих – должны обладать обоими свойствами с
приличным запасом. Конечно, иметь запас и по тяге и по скорости потока –
хорошо для любого самолета, но ввиду разных причин одновременно не
всегда это можно заложить в мотоустановке – это один из серьезных
компромиссов, на которые придется пойти при наших расчетах…

Третий «параметр» винта, оказывающий сильное влияние на его свойства – это его тип.

К сожалению, многие начинающие моделисты не принимают его во
внимание, и основываясь только на размерах и шаге винта, часто не
получают желаемого результата, а иногда и вовсе теряют мотор или сжигают
контроллер, перегружая их.

Самые распространенные винты производит фирма АРС. Их подразделение
по типам винтов можно назвать сложившимся стандартом де-факто. Из тех
типов, которые для нас представляют интерес можно назвать:

Тип «Е» (electro) – классические пилотажные винты для электромоторов.
Самый распространенный тип, для оборотов 6-8 тыс, небольшой массы, с
прочной ступицей. Размерности – почти любые.

Тип «SF» (slowflyer)- очень легкие винты с увеличенной тяговой
характеристикой, для легких моделей. Рассчитаны на низкие обороты (до 6
тыс.). Диапазон размеров от 8х3,8 до 13х4,7. Часто используются
«внештатно» вместо Е-серии на моделях вплоть до 1,5 кг для получения
очень большой тяговооруженности (правда ценой некоторых потерь), на свой
страх и риск. Имеют легкую небольшую ступицу и невысокая (по сравнению с
Е-серией) прочность.

Тип «Р» (pusher) – т.н. «толкающий винт». Винт обратного вращения.
Стоит заметить, что на электроустановках понятие «толкающий» не особенно
актуально, потому что мотор может вращаться в обоих направлениях.
Ориентирован больше на ДВС.

Тип «F» (folding)- складной винт (вернее – комплект лопастей, для
установки на специальную муфту – «хаб») как правило, для моделей
планеров.

Есть еще специализированные типы – С, W и пр., но в данной статье мы
их рассматривать не будем из за их специфических применений.

В наших расчетах мы будем в основном опираться на тип Е и тип SF – как на наиболее часто применяющиеся универсальные винты.

Тип Е применяется почти на любых типах самолетов, от маленьких
«летающих крыльев», до спортивных пилотажных самолетов 2 метра размахом и
даже выше.

Тип SF, штатно – на легких, медленно летающих моделях,
преимущественно 3D, «не штатно» – на 3D самолетах размахом до 1300мм и
весом до 1,5кг. Забегая вперед скажу почему – SF обладает тяговым
коэффициентом в 1,5-2 раза более высоким чем E-серия. Но при этом
нагрузка на мотор так же вырастает в 1,5-2 раза.

И в большинстве случаев потери КПД тоже растут. Но это мы рассмотрим чуть ниже.

А пока приведу несколько примеров винтов на вполне конкретных и известных всем самолетах:

  1. Click (150-граммовый зальный самолет) – 8×3,8SF, 8×4,7SF
  2. Zoom/Super Zoom/Flash/Sniper (под 3D) – 10х3,8SF, 11х3,8SF
  3. Hyperion Helios-10 – 9х6Е, 10х5Е, 11х5,5Е
  4. Sebart Katana 30E – 13х4Е, 13х6Е, 14х7Е
  5. Pilotage Hotpoint 40 – 15x10E,16x8E
  6. Sebart Angel’s 50E – 16х8Е, 16х10Е
  7. Pilotage Katana 50EV2 – 16x8E
  8. RCF Extra 260 26cc – 18x8E
  9. Sebart Katana 120 – 20x10E

Примерно понимая, о каких самолетах идет речь – можно предположить,
какие винты лучше использовать на аналогичных по классу и назначениях
самолетах.

Теперь, понимая логику применения тех или иных винтов, мы можем
подходить к следующему звену нашей цепочки – к выбору бесколлекторного
электромотора

Запуск лебедки

Как полноразмерная лебедка, но с использованием небольшого электродвигателя (обычно на основе стартера автомобиля ) и реверсивного шкива, привязанного к земле с наветренной стороны. Скорость пуска контролируется пилотом с помощью ножной педали.

Разновидности включали несколько батарей и двигателей, но в конце 1980-х годов FAI ввела в действие правила, ограничивающие мощность лебедки, используемую на соревнованиях класса FAI.

Итак… motocalc

После установки, программа стартует с так называемого MotoWizzard.
Видимо считается, что эта система способна дать рекомендации по
мотоустановкам, но на деле логика ее работы устарела лет на 10, и
мотосетапы, предлагаемые ей, актуальны разве что для эры коллекторных
моторов. Поэтому, самое разумное действие – закрыть его и сразу перейти к
модулю расчетов.

Для начала зайдем в «настройки», и выполним необходимые установки. Думаю, тут вопросов возникнуть не должно.

Просим выводить все в метрической системе, кроме размеров воздушных
винтов, которые оставляем в дюймах. Данные по атмосфере и температуре
можно оставить без внимания. Список данных выводимых в таблицах можно
оставить полностью отмеченным. В Other Options можно сразу снять галочку
запуска МотоВизарда. В общем – можно просто привести ее к виду, как на
иллюстрации, и нажать ОК.

Смотрите про коптеры:  Pilotage UFO 6 Axis Gyro: обзор спортивной модели квадрокоптера

Далее, определяем для себя приемлемый диапазон размеров винтов, и заполняем параметры в соответствующем разделе:

В разделе Gear ratio не указываем ничего – там закладываются
передаточные отношения редуктора, которого у нас, как мы договаривались,
нет (если же он есть, скажем, с связке с инраннером – можно туда ввести
эти данные, суть расчетов не поменяется).

Вводим диапазон диаметров, и шага винтов, (Diam – диаметр, и Pitch-
шаг) или, если считаем только для винта одного конкретного размера, то
заполняем левые поля, а правые оставляем пустым (как пример на
иллюстрации – 18х8). Если были заданы несколько размеров винтов –
мотокалк даст расчеты отдельно для всех размеров.

Размеры нескольких винтов указываются по возрастанию, слева на право, «by» – с каким ступенью в дюймах мы увеличиваем размеры.

В графах P и T-Const задается тип винта и производитель. Например,
для винтов АРС – Т. Const равна единице. Далее вводим P-const – тут уже
немного сложней и ответственнее. Разворачиваем свиток P-const:

Видим список типов винтов, отсортированных по производителю, и типу
винта. Выбираем нужный тип, и соотношение шага к диаметру (P/D=).
Скажем, для винта 18х8 P/D будет 0,44, то есть лежать в диапазоне 0.0 to
0.5, а для винта 18х10 – соответственно уже 0.5 to 1.0.

Хочу обратить внимание, что это очень важный параметр, от которого
будет зависеть как рассчитанная тяга, так и потребляемый ток.
Пренебрежение этим – одна из самых распространенных ошибок у начинающих
пользователей программы, и как следствие – большие погрешности в
расчетах.

К сожалению, эти константы не имеют стандартов (они используются
только в мотокалке), и для неизвестного винта (которые отсутствуют в
базе программы) очень сложно подобрать верное значение. Возможный путь –
визуальное сравнение винта с присутствующими в базе винтами, и выбор
похожего аналога по форме лопастей.

Каждый раз как последний

Поскольку облет нашей RTF-модели требует мастерства, пилот Максим сначала разминается на своем радиоуправляемом самолете, совершая на нем невероятно зрелищные трюки, и только потом переходит к нашему летательному аппарату. Запускаем электромотор машины, Андрей поднимает аппарат вверх, разбегается и кидает его вперед против ветра. Оператора ждет самый сложный и рискованный для планериста режим — подъем его в воздух после броска. Наш планер взмывает вверх, набирает скорость — все попеременно смотрят то на него, то на Максима с пультом. Однако на высоте примерно 40 м аппарат теряет управление и падает вниз. На расстоянии полусотни метров от нас он врезается в поле, и мы направляемся к нему. Неужели наш первый полет стал последним?

К счастью, планер практически не пострадал — главным образом благодаря тому, что Максим все-таки смог приземлить его максимально аккуратно, несмотря на нештатную ситуацию. Причиной падения стало заклинивание руля направления: он застыл в крайнем положении и никак не реагировал на команды оператора. По мнению Максима, это случилось из-за того, что аналоговые сервомашинки, которые управляют на планере рулями направления и высоты, не защищены от помех. В большом городе летать с такой аппаратурой небезопасно.

Тем не менее мы совершили еще три полета, причем в ходе одного из них даже подняли планер метров на 150, но все они заканчивались одинаково: у планера заклинивало руль направления и он стремительно терял высоту. Первоначальные прогнозы консультантов оправдались: наша RTF-модель оказалась полуфабрикатом. Прежде чем приступить к очередным полетам, нам придется заехать в магазин и приобрести необходимый набор качественной аппаратуры на сумму около 3000 рублей — соответственно, цена планера в сумме возрастет до 10 000 рублей.

Получается, что с финансовой точки зрения предпочтительнее купить «голый» планер и потратиться на хорошую аппаратуру — так удастся сэкономить около 2000 рублей. Наши пилоты советуют нам поторопиться: «Пока лето, есть возможность запустить планер в термик. Солнечные дни для планеристов — это праздник». В тот же день, когда мы летали, погода была пасмурной, солнце то и дело скрывалось за облаками и такой роскоши, как термик, ждать не приходилось.

В один из следующих полетов мы собираемся поснимать видео с планера — именно подобная небыстроходная машина лучше других радиоуправляемых моделей подходит для аэросъемки. Есть у планера и еще одна примечательная особенность (она же одновременно и недостаток): для запуска этой машины обязательно нужны два человека. Один должен бросать его в небо, а другой — управлять. Только опытные мастера способны одновременно делать и то и другое. Впрочем, в этой особенности планера тоже есть свой кайф. Именно из-за нее эти летательные аппараты часто покупают отцы, планируя запускать их вместе со своими сыновьями.

И вот мы грузим планер в автомобиль. Наша первая попытка не стала последней, а значит, полеты в термиках и аэросъемка еще впереди.

Благодарим Максима Кузнецова и Андрея Притугина за помощь в организации полета

Какие бывают модели?

Самолеты классифицируются на копийные и пилотажные модели, а также тренировочные. Высокопланы – это тренировочные самолеты. Крыло у них находится в верхней части фюзеляжа самолета. Пилотажные самолеты – класс самый неоднородный, его представителей объединяет только способность выполнять сложные фигуры пилотажа.

В данную категорию попадают различные модели – бипланы, среднепланы, низкопланы, с реактивным или реактивными двигателями. Самые скоростные и мощные – имплеррные или реактивные модели. Копийные модели имеют реальные прототипы в военной и гражданской авиации.

Какие модели предлагает магазин?

Внутри каждой группы существует множество подгрупп, важно сравнивать и изучать все параметры. Большое значение имеет комплектация, радиус действия, количество каналов управления, мощность и тип двигателя. Все это размещается в каталоге, выбрать модель не составит труда.

Радиоуправляемые модели – портативные самолеты, которые поднимаются в воздух самостоятельно, совершают в воздухе фигуры пилотажа и совершают посадку. Управляются эти модели с земли пультом дистанционного управления. Радиоуправляемые самолеты применяют с различными целями: беспилотные военные бомбардировщики и обычные детские игрушки.

В интернет магазине можно приобрести модели радиоуправляемых самолетов самых разных типов, которые делятся на пять главных категорий. Тренировочные модели стоят недорого, но имеют широкие возможности. На таких самолетах ставят высокочастотный электродвигатель или ДВС, модель может выполняться в виде планера.

Комплектация внешний вид и дизайн

По своему внешнему виду F949 является практически точной копией небезызвестной Cessna 182. Конечно, перед нами лишь клон, но весьма неплохо сделанный. Поначалу кажется, что и фюзеляж, и крылья не отличаются высокой прочностью (они сделаны из спрессованного пенопласта), однако итоги тестовых полетов говорят об обратном.

В картонной коробке средних размеров находятся:

  • Фюзеляж
  • Крылья
  • Переднее и заднее шасси
  • Пульт управления
  • Винт для крепления крыльев
  • Отвертка
  • Зарядное устройство с кабелем USB
  • Аккумулятор 500 mAh
  • Запасной пропеллер
  • Инструкция

Кстати, на коробке есть ручка для переноски. Вряд ли для столь недорогого планера кто-то будет приобретать специальный кейс, поэтому присутствие ручки не может не радовать.

Внутри фюзеляжа виднеется плата полетного контроллера. После установки крыльев, она полностью скрывается внутри корпуса авиамодели. Крылья крепятся с помощью винта и фиксатора. Кстати, фюзеляж сделан не цельной деталью, а состоит из двух половинок. Это становится заметным при внимательном рассмотрении.

На носу планера расположен винт, а за ним находится шестеренка и три двигателя. Такое конструктивное решение позволяет более плавно управлять тягой. Управление уровнем расходов механическое. Фиксаторы тяг можно переставить в другие отверстия.

Аккумулятор устанавливается в отсек в нижней части корпуса. Также на днище расположены отверстия для монтажа шасси.

Летающие крылья

Конструкция летающего крыла особенно популярна в боях на склонах, когда пилоты пытаются сбить с ног другие планеры. «Убийство» засчитывается только тогда, когда один самолет приземляется, а другой улетает, независимо от того, какой самолет инициировал попадание.

Expanded полипропилен пена (ПОП) пена стала очень популярной в строительстве этих планеров, в первую очередь из – за их стойкость к повреждениям и низкой стоимости. Самый распространенный размах крыла – 4 фута (1,22 метра). Хорошо построенные планеры обычно выдерживают лобовые столкновения с общей скоростью, превышающей 50 миль в час (80 км / ч), практически не повреждая ни один из самолетов.

Лирическое отступление.

Массовое использование бесколлекторных моторов и литий-полимерных
аккумуляторов прочно обосновалось в нашей жизни не так уж давно…

Какие-то 5-6 лет назад прошли первые успешные опыты hivolt-а – и тут
же стайки шустрых ЕПП-самолетов на первых отечественных БК и
высокоамперными металл-гидридных аккумуляторах формата «ААА» начали
бодро вытеснять коллекторные редуцированные мотоустановки.

Бесколлекторные системы начали становиться вполне осязаемой
реальностью и для массового моделизма. Энерговооруженность
электросамолетов стала стремительно расти. Привычное значение с 0,5-0,6
постепенно подросло до 0,8, дальше до 1, а потом и вовсе стала
стремиться к 1,5-2.

Тут в страну пришли первые доступные LiPo аккумуляторы, и это стало
воистину переломным моментом. В среде моделистов хоббийного уровня
электролет из худосочного бедного родственника превратился в
полноценного спортсмена, довольно уверенно играющего мышцами, пускай
пока и в «легкой весовой категории».

Года 4 назад еще бодро обсуждались радужные перспективы БК, и его
потенциальные возможности подвинуть малокубатурные калильные моторы на
самолетах вплоть до 120-130 см размахом. И «калилки» быстро подвинулись,
к большой радости и гордости электролетчиков.

Деление самолетов на «электролеты» и «нормальные самолеты» начало
постепенно размываться сначала в .10-.15 классе (100-110см размах, до 1
кг весом), а затем БК прочно обосновались и в .25-.30 классах
(120-130см/до1,5 кг). Вполне серьезно встал вопрос о перспективах
дальнейшего развития мотоустановок.

Бытовало стойкое мнение, что самолет
более .30 класса на электричестве неразумен из за стоимости своей
эксплуатации. Большие токи требовали больших аккумуляторов с большой
токоотдачей и дорогих контроллеров, а это неприемлемо задирало любой
хоббийный бюджет.

Дебаты шли долго и шумно, и я в качестве эксперимента
приступил к постройке пилотажки .46-го класса с БК в качестве силовой
установке, с претензией уложиться в эксплуатационный бюджет аналогичного
самолета с калильным мотором. Рынок уже давал некоторый выбор моторов
этом классе, аккумуляторы большой емкости тоже были не в диковинку, но
все же для того времени поиметь 700-800 ватт на электричестве с
претензией обойти калильные моторы класса .40-.

Камень преткновения – недорогие аккумуляторные сборки с невысокой
токоотдачей, которые предполагалось использовать. А штампы, которыми
мыслили элетролетчики того времени, предполагали высокий рост токов с
увеличением мощности мотора. Один мудрый человек, в нашей с ним
переписке, подал идею поднимать напряжение, оставив токи на приемлемом
уровне, и я с благодарностью за эту идею зацепился.

Сейчас это кажется забавным, но тогда не было массового опыта
использования сборов в 5-6-8 банок. Этим вовсю пользовались спортсмены,
но они не баловали массового хоббийного моделиста своим вниманием.
Поэтому многое было в новинку и опираться на «коллективный опыт» не
приходилось.

Но все складывалось более-менее удачно, и самолет был
закончен. Результат превзошел все ожидания. Мотор, потребляя всего 35
ампер при напряжении в 22 вольта, запросто выдал 700 с лишним ватт.
Самолет резво набрал высоту, унося с собой последние сомнения в том, что
электричество у нас, хоббийных пилотов, рано или поздно будет не менее
массовым чем ДВС во всех классах самолетов, а то и станет более
популярным.

Через год – 1200 ватт на Экстре 330 .50 – уже ни у кого не вызывает
большого удивления. При этом, мотоустановка неожиданно обходит по всем
показателям знаменитую Yamada YS-63, имея аналогичный бюджет сезонной
эксплуатации, и это подтверждает один из довольно искушенных пилотов,
которому я предложил потестировать самолет – и для меня пройден еще один
психологический рубеж. БК не только способен тягаться с ДВС. Он
уверенно ее превосходит!

Смотрите про коптеры:  Квадрокоптер с камерой на очках виртуальной реальности в Москве: 416-товаров: бесплатная доставка, скидка-61% [перейти]

Проходит еще некоторое время, и ситуация сегодня наглядно
подтверждает это. Цены на литий-полимерные аккумуляторы медленно, но
неумолимо снижаются, их токоотдача растет, порой далеко превосходя
необходимые пределы. Линейки имеющихся на рынке моторов покрывают любые
запросы, от 10 граммовых комнатных стрекоз, до электроконверсий 200сс
бензиновых самолетов под 25 кило весом.

10-ти баночная аккумуляторная
сборка – обыденность на пилотажных соревнованиях даже в удаленных
уголках страны. Даже само понятие «электролет» уже отошло в прошлое.
Сейчас есть «просто самолет». Какая силовая установка на борту – решает
сам владелец, исходя из своих личных субъективных предпочтений.

Думается, развитие моторов в ближайшей перспективе будет пока
развиваться в сторону расширения линейки, повышения КПД и общего
качества изготовления. Пока не видно предпосылок для появление чего-либо
радикально нового.

А вот разработчики и производители аккумуляторов вполне могут
порадовать моделистов новыми решениями в области химии, а так же
дальнейшим развитием существующих типов, и как следствие – дальнейшим
снижением веса, ростом емкости, токоотдачи и большими зарядными
токами… По большому счету – сегодня накачивание мощности в самолет
ограничено лишь приемлемым весом силовой батареи.

Как это сделать наиболее эффективно, не прибегая к сложным расчетам и
теоретическим выкладкам – я попытаюсь изложить в этой статье.

Логика расчетов электродвигателя

Мы примерно оцениваем, какое питание мы можем обеспечить для мотора,
исходя из веса и размеров модели, и имея уже два более-менее понятных
нам компонента (винт и напряжение питания) – ищем последнее
«неизвестное» – мотор. Используя более высокое напряжение, мы уменьшаем
потребляемые токи при одинаковой потребляемой мощности, но проигрываем в
весе аккумуляторов из за большого количества банок.

Применяя низкое напряжение питания – мы экономим на количестве банок
аккумулятора, но поднимает токи и соответственно емкость и токоотдачу
аккумуляторов (опять же – вес немного растет). Опять же компромисс.
Единственно, этот компромисс имеет устойчивую тенденцию – чем больше вес
самолета и необходимая мощность мотоустановки, тем большее напряжение
эффективнее всего использовать.

Приведу примеры наиболее популярных решений, от которых можно отталкиваться:

Не стоит воспринимать это таблицу слишком прямо и однозначно – это
всего лишь популярные варианты – в каждом конкретном случае могут быть
вариации.

Итак, у нас есть подобранные винты в небольшом диапазоне допустимых
размеров, и есть пробный вариант с питанием мотора. Теперь нам остается
подобрать мотор с нужным kV и с необходимой мощностью (переваривающий
необходимый максимально допустимый ток при заданном нами напряжении).

Для этого придется использовать программу Motocalc.

Масштабные планеры

Масштабные планеры – это модели полноразмерных планеров. Масштабные планеры – это, как правило, более крупные модели (размах крыльев 2 м и более), сделанные из композитных материалов. Чешуйчатые планеры иногда слегка модифицируются для получения лучших летных характеристик, таких как меньшее сопротивление и больший пилотажный потенциал.

Это достигается за счет изменения размеров рулей или профиля крыла. Некоторые масштабные планеры очень близки по внешнему виду к своим полноразмерным аналогам, и это делает их прекрасным зрелищем на любом летном поле. Модель MDM-1 Fox, которую часто «масштабируют» из-за ее чистого внешнего вида и большого пилотажного потенциала. Серия ASW (в основном ASW-26 и ASW-28) также являются популярными планерами.

Международный

Международные соревнования по радиоуправляемым планерам регулируются Международной авиационной федерацией (FAI). Классы:

Многозадачный полет, ограничения модели определены правилами FAI. Выполняются три отдельные задачи: продолжительность, скорость и расстояние (количество кругов) по замкнутому маршруту.
Скорость на склоне (гонка на пилоне), ограничения модели определены правилами FAI.
Парящие гонки по пересеченной местности.
Продолжительность теплового парения, без ограничений модели. Максимальная длина буксирного троса 150 метров (490 футов). Пилоты летают друг против друга в 10-минутном временном «слоте», за которым следует точная посадка, расстояние до установленной точки посадки измеряется градуированной лентой, бонусные баллы за точность посадки добавляются ко времени полета.
Планер с ручным пуском
Применяются ограничения скорости электрического парения (аналогично задачам F3B Speed ​​/ Distance), загрузки крыла, высоты запуска и максимального веса батареи.
Тепловая продолжительность парения электрического запуска. Электрический старт, ограниченная по высоте тепловая продолжительность, аналогична F3J. Окно запуска 30 секунд, штраф 1 балл за метр за каждый метр высоты старта в конце окна до 200 м, штраф 3 балла за метр за каждый метр выше 200 м.

Моторы

Что бы не раздувать статью до уровня многотомного труда, я хочу сразу
опустить упоминание некоторые типов двигателей и нюансы их
использования. Мы будем рассматривать бесколлекторные двигатели с
внешним ротором – они составляют около 95% самолетных электромоторов, а
расчеты редуцированных мотоустановок с двигателями с внутренним ротором
(инраннеры) имеют те же принципы, что и расчеты аутраннеров, лишь с
небольшими нюансами.

В целом, приведенные способы расчета на практике проверенно работают в
диапазоне мотоустановок от 50 до 2500 ватт. Честно признаюсь, расчеты
для микросамолетов весом в 100-150 грамм не всегда совпадали с
практическими замерами (вернее, совпадали, но наилучшие результаты
получались эмпирическим подбором компонентов, иногда в противоречие
расчетам), а расчеты свыше 2,5квт мне не удавалось ни проверить, ни
подтвердить, хотя у меня есть надежда, что они будут тоже верны.

В целом, адресуя статью скорее начинающим строителям и пилотам,
думаю, что их запросы будут удовлетворены диапазоном мощностей в 50-2500
ватт. Итак.

Какие параметры БК мотора нам нужно знать, чтоб подобрать необходимую модель?

Первое – максимально допустимый ток, который мотор в состоянии
безболезненно переварить. Если в процессе работы это значение будет
превышено – мотор попросту сгорит. Если ток в предельных режимах работы
будет существенно ниже – значит мы не до конца «нагружаем» двигатель, и
попросту не используем его потенциальные возможности.

Иногда в описании присутствует параметр «рабочий ток», или «ток
максимального КПД» – это как раз тот диапазон токов, при котором мотор
используется максимально эффективно. Если этот параметр не указан –
значит его значение лежит где-то в районе 80-90% от максимально
допустимого тока в предельных режимах работы.

Сразу отмечу, что в 99% случаев под предельным режимом
подразумевается работа мотоустановки на 100% газа в статическом
состоянии (грубо говоря – на самолете, который стоит на земле и
удерживается руками). Более тяжелого режима для самолета подобрать
сложно – попробуйте свой автомобиль привязать к дереву и попробовать как
следует погазовать, будучи на первой передаче…

Неизвестно кто кого
победит, но я уверен, что для мотора и трансмиссии это будет куда более
суровым испытанием, чем езда на максимальной скорости или светофорные
гонки. Слава богу, для самолета с воздушным винтом такое испытание менее
вредно…

Второй параметр – это количество оборотов на вольт, или kV. Оно
обозначает, сколько оборотов в минуту делает вал мотора без нагрузки
(без винта), на каждый вольт поданного на него напряжения
(аккумуляторной батареи). Попросту говоря, если на мотор с kV=1000
подать 7 вольт, то он будет без винта вращаться со скоростью 7000
об/мин. Если подать 11 вольт – то 11000 об/мин.

Внимательный читатель сразу заметит практическую сторону этого
параметра. Действительно, если с мотором с kV = 1000 и аккумулятором
7,4в абстрактный винт заставить вращаться со скоростью 5000 об.мин, то
для мотора с kV=500 для достижения тех же оборотов придеться
использовать аккумулятор в 14,8 вольт. Замечу сразу, что в этом примере
мы не говорили о разнице в токах! Об этом будет ниже, куда более
серьезно…

Третий параметр – внутреннее сопротивление обмоток. Оно сильно влияет
на КПД нашего мотора, и на его токопотребление. Обычная единица
измерения – мОм, но иногда у некоторых производителей и в некотрых
таблицах эту единицу подменяют например кОм-ами или Ом-ами, просто
сдвинув запятую в сторону.

Теперь, как применять имеющиеся параметры. Ставим задачу – вращать
определенный винт с нужными оборотами (т.е. получая необходимую тягу и
скорость потока), не выходя за пределы допустимого для мотора тока, и
обеспечивая нужное время работы мотоустановки (обычно 7-10 минут).

Обзор

Отличие этой радиоуправляемой модели в том, что составляющие ее детали крепятся винтиками, а собирать ее очень просто.

Также отличается она материалом, который выбрали для изготовления корпуса – ударопрочный EPO. Мотор 4250 KV550 PAEP тоже большой мощности. Цифровые серво весят по 17 граммов и имеют редуктор из металла.

Крепление поверхностей рулевых выполнено с помощью усиленных петель. Есть еще макет пилота.

Для эффективного охлаждение использован мощный воздуховод.

Благодаря своим немалым размерам радиоуправляемый ЛА даже при сильном ветре летит стабильно, чему способствуют также достаточно развитые поверхности рулевые.

Отсек под элементы питания достаточно вместительный, позволяющий пользоваться как 5S батареи (полет 3D), так и 6S (спортивный классический полет F3A). В дополнение к этому прочностью отличается стойка шасси.

Объединенное королевство

Британские национальные классы радиоуправляемых планеров:

  • Мини-планер – максимальный размах крыльев 60 дюймов (150 см), максимальный вес 22 унции (0,62 кг).
  • Два метра – Максимальный размах крыла 2 метра (6,6 фута), максимальная длина буксирного троса 150 метров (490 футов).
  • 100S или стандартный класс Максимальный размах крыльев 100 дюймов (250 см) (тепловое парение). Максимальная длина буксирного троса 150 метров (490 футов).
  • BARCS Open Class – без ограничений модели, только буксирный трос длиной 150 метров (490 футов).
  • Наклон 60 дюймов – гоночный пилон, максимальный размах крыльев 60 дюймов (150 см)
  • Склонный кросс – без ограничений модели, пилот ходит по трассе, контролируя модель.
  • PSS и масштаб – модель должна быть узнаваемой копией полноразмерного самолета или планера.
  • Высший пилотаж на склоне – Без ограничений модели.
  • E-slot – Максимальный аккумулятор из семи элементов
  • Электродвигатель Electroslot E400 должен быть стандартного типа «Speed ​​400».

Планер для новичка

Как это часто бывает у нас в редакции, мне предложили совместить техническое увлечение с работой. С меня — обещание подготовить материал о полете планера, с редакции — средства на покупку аппарата. Заманчивое для сезона отпусков предложение сковало мою свободу. Теперь мне требовалось поторопиться, чтобы поспеть в следующий номер, который выйдет в самый разгар авиамодельного сезона. Кроме того, стало необходимым учесть интересы массового читателя при выборе модели. Другими словами, теперь я не мог поддаться искушению купить нераспространенную модель, а должен был непременно приобрести доступную, пользующуюся повышенным интересом у покупателей. Так в моих руках оказалась коробка с планером Kyosho Stratus 2000S — «очень достойным вариантом за свои деньги», как описал эту модель консультант. 7000 рублей редакционного бюджета были обменяны на практически готовый к полету мотопланер с размахом крыла 186 см.

Полеты на rc-планере в динамических потоках

Смотрите про коптеры:  Самолет из фанеры – инструкция и описание

Постоянно раздвигая границы

Напомним, что эта техника так же существует и в природе. Например, альбатрос использует ее, чтобы подолгу парить, не взмахивая крыльями. Он ныряет в пучину волн и поднимается над их гребнем. Интерес очевиден: добиться значительной экономии энергии. Следует отметить, что горы идеально подходят для динамического парения благодаря влиянию на воздушные массы, которое создает этот тип рельефа.

Следует отметить, что использование радиоуправляемых планеров для достижения высоких скоростей существует с 1960-х годов. С другой стороны, некоторые специалисты по динамическому парению стремятся постоянно расширять границы. Давайте также отметим тот факт, что маневры связаны со значительными физическими ограничениями.

Когда планер делает быстрый поворот, он подвергается нагрузкам, которые могут варьироваться от 60 до 120 G. Поэтому неудивительно, что его структура выполнена из армированного углерода. Наконец, Спенсер Лизенби сказал, что хочет улучшить скорость своей машины. Цель? Достигните такой же крейсерской скорости, как у Boeing 787, то есть 933 км/ч!

Ручной запуск

Электрическая силовая установка авиамодели – простейшие расчеты и практическая реализация. (часть 1) - Авиамодели <!--if(Радиоуправляемые Авиамодели)-->- Радиоуправляемые Авиамодели<!--endif--> - Каталог статей - Avia-Hobby

Запуск UMX Radian вручную

Ручной запуск – это самый простой способ поднять в воздух модель планера. В зависимости от конструкции корабля и условий при запуске – пилоту или помощнику нужно только осторожно «бросить» его по ветру под углом, который считается наиболее подходящим, обычно от горизонтали до 45 градусов зенита.

Склон парящий

Парение на склоне относится к самолету без двигателя, поддерживающему полет на подъемнике, создаваемом ветром, поднимающимся по склону крутого склона холмов , гор и скал . См. Страницу Ridge Lift для получения дополнительной информации о подъемном механизме “фронтального” полета.

Склонный высший пилотаж

Высший пилотаж на склоне включает в себя пилотажные фигуры и упражнения на склоне с планерами, которые были оптимизированы для высшего пилотажа. Эти планеры обычно используют аэродинамические поверхности, которые обеспечивают идентичные вертикальные и перевернутые характеристики, а также уникальные формы фюзеляжа, которые позволяют в некоторой степени устойчивый полет с острием лезвия.

Большинство планеров имеют три оси управления (элерон, руль высоты и руль направления) и часто используют флапероны, чтобы расширить возможности аэродинамических профилей для достижения максимальных пилотажных характеристик. Некоторые из самых продвинутых планеров для фигурного пилотажа оснащены цельноповоротными рулями высоты и рулями направления, способными вращаться на 180 *, что позволяет им выполнять «сальто» вокруг оси тангажа или рыскания соответственно.

Планер изготавливается из любого материала, причем дерево, стекловолокно и / или углеродное волокно предпочтительнее для планеров, предназначенных для точного высшего пилотажа, а EPP (вспененный полипропилен ) популярен для высшего пилотажа на малых высотах, где взаимодействие с землей – например, законцовка крыла и / или перевернутый плавник перетаскивание препятствий – это обычно и желательно.

Скорость близка к скорости авиалайнеров

Самолет представляет собой планер DSKinetic Transonic DP. Этот самолет с размахом крыла 3,3 метра сделан из карбона и рассчитан на максимально быстрые полеты. Прежде всего, это самый быстрый радиоуправляемый самолет в мире, как утверждает в статье от 21 января 2021 года.

Чтобы достичь скорости, близкой к скорости авиалайнеров, планер Спенсера Лизенби полагается на особую технику полета. Это динамическое парение. Этот метод заключается в пересечении пространства между двумя воздушными массами с разной скоростью несколько раз. Этот способ заключается в многократном пересечении пространства между двумя воздушными массами с разными скоростями.

Таким образом, пилот выполняет примерно овальные петли почти вертикально перед тем, как подняться наверх. Скорость затем значительно возрастает по мере перемещения самолета с одной воздушной массы на другую. Тогда это эквивалентно двукратной разнице в скорости между двумя воздушными массами.

Тепловое парение

В термическом парении используются столбы теплого поднимающегося воздуха, называемые термиками, для обеспечения подъемной силы планера. Тепловые парящие планеры обычно запускаются с помощью катапульты с эластичным тросом, лебедки или буксируются модельным самолетом с двигателем. Запуск метания планер (DLG) просто запущен в воздух с движением прядильного много как метание.

Тепловое парение часто сочетается с парением на склоне. Тепловые потоки из других мест могут дрейфовать за холм, чтобы объединиться с подъемником холма, или они могут быть образованы самим холмом , если склон наклонен к солнцу, вызывая нагрев склона быстрее, чем в прилегающих районах.

В результате теплый воздух будет течь вверх, втягивая воздух из долины внизу, вызывая ветер вверх по склону. Таким образом, лифт представляет собой комбинацию конькового и термического лифта. Это привело к появлению нового термина «слермал» для описания смеси подъема на склоне и термической активности, поднимающейся на склоне холма.

Электропланеры

Электрическая силовая установка авиамодели – простейшие расчеты и практическая реализация. (часть 1) - Авиамодели <!--if(Радиоуправляемые Авиамодели)-->- Радиоуправляемые Авиамодели<!--endif--> - Каталог статей - Avia-Hobby

UMX Radian на скале на

лысой скале

Силовые планеры используют электродвигатели , двигатели внутреннего сгорания или даже реактивные двигатели, чтобы обеспечить движение планеру, чтобы он поднимался в воздух. Энергосистемы обычно используются только на короткие периоды времени для запуска тепловых пароходов, обычно 30 секунд работы двигателя с таймером или ограничением высоты бортовой электроникой автоматически снижает мощность во время соревнований.

В электрических планерах используются пропеллеры, которые складываются внутрь при отключении источника питания во время полета. Это обеспечивает планеру более низкое сопротивление воздуха и снижает общее сопротивление, которое было бы, если бы винт оставался в открытом или естественном состоянии.

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector