Установка винтов на квадрокоптер — что важно знать

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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

  • 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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

  • 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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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 винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.
Смотрите про коптеры:  Винты для квадрокоптеров в Балашихе 🥇

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.

Установка винтов на квадрокоптер - что важно знать

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.

Лайфхак по квадрокоптерам

Кошки – это очень характерные домашние животные, которые любят всё делать по-своему. Из-за этого хозяева сталкиваются с такими проблемами, как уничтоженные цветы, разбитые статуэтки и перегрызенные провода. И если в первых двух случаях становится просто обидно, то в третьем появляется реальный риск для здоровья, так как сломанный провод – это одна из главных причин короткого замыкания. Вот почему так важно вовремя понять, как отучить кота грызть провода.

Смотрите про коптеры:  ▷ Купить газонокосилки с регулировкой скорости с E-Katalog - цены интернет-магазинов России на газонокосилки с регулировкой скорости - в Москве, Санкт-Петербурге

В нашем adoption-центре не раз сталкивались с этой проблемой, поэтому выработали несколько советов, которые помогут отучить кошку или кота от вредной привычки.

1. Провода – это не игрушки

Любой кот, независимо от того, котёнок он или взрослая особь, очень любит играть. А провода, особенно от наушников, напоминают ему очень интересные и весёлые игрушки. Поэтому, чтобы отучить кошек грызть провода, стоит постараться сделать так, чтобы они не напоминали верёвочки и ленточки, с которыми так интересно играть, кусая и царапая коготками.

Чаще всего коты обращают внимание на те провода, которые просто болтаются. Они смотрят на них и видят потенциальную игрушку, с которой можно поразвлечься. Поэтому чтобы отбить у котёнка подобное желание, нужно сразу же, как только он появился в доме, постараться их максимально скрыть. Для этого все провода, которые идут вдоль стен закрывают мебелью. Если же речь идёт о компьютерных проводах, то их стоит закрепить так, чтобы они перестали быть настолько привлекательными для игр и покусывания.

2. Не бросайте повода на видном месте

Хозяевам придётся смириться с тем, что всё тонкое, напоминающее верёвки и ленточки вызывает у животного желание играть. Коты ведь хищники, которые реагируют на движущиеся объекты. К тому же, владельцы сами приучают их играться с верёвочками, а кошкам сложно понять, что наушники – это совсем не верёвочка, которая предназначена для забав.

Поэтому, если нет желания постоянно покупать новые наушники, наиболее правильным решением будет просто их спрятать. То же самое касается кабелей для зарядки. Чем меньше раздражителей будет в доме, тем меньше и поводов наказывать котёнка, который случайно перегрыз зарядку или любимые наушники.

3. Специальная оболочка – лучшая защита

Когда котёнок хочет грызть провода, за ним сложно уследить. Поэтому, чтобы не тратить время, нервы и силы на постоянный тотальный контроль над животным, можно использовать специальные защитные оболочки. Причём не обязательно покупать что-то дорогостоящее. Например, для защиты кабелей отлично подходят шланги, применяемые в аэрации аквариумов. Ну а те хозяйки, которые любят заниматься рукоделием, вообще могут поступить очень креативно – пошить на все провода специальные чехлы.

Если же у владельцев нет времени и возможности придумывать и покупать специальную защиту, можно выбрать самый простой вариант – изоленту. Несколько слоёв этой клейкой ленты станут хорошей защитой от коготков кота. Правда, если для животного желание перегрызть провод становится идеей фикс, изолента не продержится долгое время и всё же придется искать альтернативные варианты.

4. Коты не едят то, что для них пахнет плохо

Для котов очень важны запахи и вкусы. Поэтому, если провод источает аромат, который раздражает животное, оно не станет его грызть и кусать. Существует много вариантов, которые можно найти в магазинах и аптеках. Более подробно о них расскажем далее. Главное – выбрать то, что не навредит животному и не станет раздражать всех, кто находится в помещении. Так как у котов более чувствительный нюх, для них подойдут даже те запахи, которые люди попросту не замечают.

5. Рефлексы – это важно

Как и у любых животных, у котов есть рефлексы, и если их правильно выработать, то можно избавиться от хлопот раз и навсегда. Главное – помнить о том, что животное ни в чём не виновато, и его нельзя ругать. Криками на животное вы от него ничего не добьётесь.

В нашем adoption-центре работники давно поняли, что коты просто не понимают, почему им запрещают трогать провода. Даже самое умное животное не способно осознать, что своими действиями оно портит технику и создаёт реальную угрозу. Поэтому крики тут ничем не помогут. Вместо этого у животных должна выработаться взаимосвязь между их действиями и негативными последствиями.

В этом случае очень хорошо помогает пульверизатор, так как вода – это один из самых главных врагов кошек. Каждый раз, когда хозяин замечает, что котик начинает тянуться к проводам, его нужно легонько побрызгать из пульверизатора. Животное от этого не пострадает, но со временем у него разовьётся рефлекс: дотронусь до провода – буду мокрым. Благодаря такому нехитрому способу можно отучить кота грызть провода, не нанося ему никакого физического ущерба. А это очень важно, ведь хороший хозяин никогда незахочет обидеть и сделать больно своему любимцу.

Средства для защиты проводов

Теперь подробнее поговорим о средствах, которые применяют для обработки проводов.

Это могут быть:

— алоэ;

— горчица;

— эфирные масла;

— лимонные корки;

— специальные средства (спреи типа «Антигрызин»).

Лимон – это самый быстрый, но недолговременный способ, поскольку запах быстро выветривается. Его можно применять в том случае, когда срочно нужно оставить кошку наедине с проводами, и есть риск, что по возвращению хозяева обнаружат настоящую катастрофу. То же самое касается и горчицы.

Эфирные масла держатся дольше, поэтому их можно использовать в тех случаях, когда сильный запах не раздражает самих хозяев.

Наиболее удобные варианты – это алоэ и спрей.

Плюсы спреев состоят в следующем:

1. Они обладают цитрусовым запахом, приятным для людей и раздражающим для котов;

2. Продаются во всех ветеринарных аптеках и зоомагазинах;

3. Подходят как для кабелей, так и для ковров и обоев.

Такой спрей – это универсальное средство, которое помогает не только отучить грызть провода, но и гадить на коврах, рвать обои.

Не менее эффективным является и сок алоэ. Он очень горький, поэтому попробовав «на вкус» провода, обработанные соком алоэ, питомцы очень долго не захотят подходить к ним снова.

Мы считаем важным предупредить владельцев, что способ обработки проводов при помощи сока алоэ является достаточно жёстким. Коту или кошке будет очень неприятно. К тому же, у него может начаться сильное слюноотделение, в этом случае ротовую полость животного необходимо прополоскать водой.

Какой бы метод не был выбран, нужно помнить о том, что животное не виновато, и им движут рефлексы, так что придётся набраться терпения и постараться не слишком злиться на домашнего любимца. Однако никакие сложности адаптации не сравнятся с радостью, которую испытывает человек при появлении кошки в доме.

Расчет коптера — wiki о коптерах

полётная масса
Эмпирика прикидки максимальной массы мультироторных коптеров от габаритов платформы или длины диагонали между моторами при условии максимально вписанных винтов—— масса в кг равна десять умножить на диагональ в метрах в квадрате——м=10d2—-
например при диагонали 32 см или 0.32 метра получаем 10 х (0.32)х0.32=10х0.1=1 кг типично для 8 дюймовых вмг—-
или при диагонали в 1 метр получим 10 кг приемлимой максимальной полетной массы!
можно решить и обратную задачу——заказчик просит спроектировать мультиротарную платформу на 10 кг полезной нагрузки——значит масса полётная будет 4х10 кг =40кг , тогда сразу прикидываем что размер диагонали равен корень квадратный из 40/10 или корень из 4 и получаем 2 метра!

Смотрите про коптеры:  Dwi Dowellin D7 WIFI FPV With 2MP Camera High Hold Mode Foldable Arm RC Drone Quadcopter - Паркфлаер

Академический метод расчета мощности электро вмг по тяге в режиме висения в полгаза —-
1) желаемая тяга в ньютонах делить на ометаемую площадь винта в метрах квадратных—нагрузка в паскалях!
например хочу получить 500 г силы = 5 н тяги на стопе с винта диаметром 10 дюйм или 5 дм2 =0.05 м2——получаем нагрузку 5н/ 0.05м2=100 н/м2!

2) корень квадратный из соотношения нагрузки к плотности среды—это скорость потока метры в секунду в плоскости винта!
корень квадратный из соотношения 100 н/м2 /1.23 кг/м3=( 81)0.5=9 м/с!!!

3) потребляемая электро мощность на среднем газу в ваттах с учётом кпд вмг —-это произведение тяги на скорость делённое на кпд электро-вмг!————где КПДвмг =40% у мелких квадриков диагональю до 25см, КПД=50% у средних коптеров с диагональю до 50см, КПД=60% у больших до 100см, КПД=70% у крупных квадрокоптеров с диагональю свыше 2м

потребляемая моща в полгаза равна 5 н х 9 м/с / 0.66=67.5 ватт——это эквивалентно мотору массой 65-70 грамм !

4) для режима статики удобно применять эмпирическое выражение зависимости геометрии двухлопастного винта и размеров статора многополюсного бк электромотора как произведение диаметра на шаг пропеллера в см эквивалентна произведению диаметра на длину статора в мм D(см)H(см)=d(мм)l(мм)—- например 25,2см х12,6см=318=22мм х14.4мм

эффективность по тяге при висении
эмпирическая зависимость для модельных размеров пропеллеров мультироторов в полгаза, диаметр винта в дюймах приблизительно равен максимальной удельной тяге электро-вмг например 3дюйм=3 грамм на ватт—-4д=4г/вт—-5д=5г/ вт—-6д=6 г/вт и так далее вплоть до 15д!

Обычно наибольшую эффективность по удельной тяге показывают двухлопастные пропеллеры—-но при ограничении габарита по диаметру из-за конструктива используют трёх и четырех лопастные для повышения тяговооруженности при том же моторе и акку!
Также многолопастные винты лучше работают в турболизированом потоке от ветра в приземленном слое—по причине
меньшей паразитной пульсации давления при проходе лопастями секторов ометания в косом потоке и пересечении луча!
Как результат ——меньше трясёт весь аппарат, корректней работает АП и видеокартинка не дерганая!

косой поток
Коптер при движении в горизонте относительно воздуха летит благодаря наклону оси винта от вертикали в направлении полёта —этот режим вызывает косой обдув на плоскость вращения винта——явление очень сложное с точки зрения мгновенного аэродинамического обтекания каждого фрагмента лопасти в зависимости от сектора расположения лопасти!
В классическом одновинтовом вертолёте для адаптации к косому обдуву придумали автомат перекоса угла установки лопастей в зависимости от сектора—-при этом лопасть начинает работать как крыло и частично разгружает мотор по потребляемой мощности в полтора раза правда только в узком диапазоне горизонтальной скорости —-называется крейсер ! В мультироторах винту с фиксированным шагом удаётся адаптироваться благодаря упругому динамическому кручению лопасти из эластичного материала типа термопластика плюс-минус пару градусов—-разгрузка мотора на крейсере около 1.1-1.2 раза относительно режима висения!Форма,профиль и крутка лопасти у коптерных винтов оптимизированных для работе в косом потоке имеют свою специфику и мало подходят для других задач—-тоесть плохо работают на самолётах!!!

минимальная скорость крейсера тождественна скорости потока через винт в режиме висения для квадрокоптера v=(mg )0.5/2D,

Например  квадрик полётной массой 800грамм с винтами диаметром 10  дюйм или 0.25 м-----то 
корень квадратный из веса в 8 ньютон делить на 2х0.25 м ----получаем 2.8/0.5=5.6 метра в секунду!
Тогда диапозон крейсерских скоростей 5-8 м/с или 18-29 км в час, а поглащённая мощность висения или потока в штиль равна вес 8 н х 5.6 мвс=44.8 вт-----потребляемая моща 44.8 вт делить на кпд вмг 66% или 0.66 равна 70 вт !        
В горизонтальном полёте на крейсере около  6 м/с мощность упадет до 0.9 мощности висения или 63 вт, так как  

винт в косом потоке начинает работать как крыло в набегающем потоке! А вот при максимальной скорости полёта в два раза выше, чем скорость потока при весении потребляемая мощность вмг вырастет также в 2 раза!

Угол наклона коптера при висении в ветер, то есть неподвижно земле, как раз указывает истинную скорость потока относительно воздуха или силу ветра! 

Тогда скорость можно принять как половину от угла наклона или например 0.5 х10 град=5 метров в секунду для большинства мультиротарных коптеров! На практике если наклон при висении более 15-20 град например на высоте 100 метров и выше, то ветер уже критичный для невозврата против ветра——выход жаться к земле, где ветер слабее 1.5 раза и огородами ползти домой! Воздушная скорость коптера эмпирически это произведение шага на частоту—— Vпол=Hf !

Парадокс работы винта в косом потоке для мультироторных платформ заключается в следующем ——максимальная воздушная скорость ла определяется скоростью потока, как произведение геометрического шага винта на частоту вращения и равна именно скорости потока в плоскости винта несмотря на то что ось или вектор тяги не параллелен движению самого коптера по сравнению с самолетом,а развернут под большим углом к горизонтали и почти вертикальный 60-80градусов—-получается что
струя воздуха относительно коптера выворачивается из прямой классической воронки при висении в змееобразную загогулину похожую на раструб саксафона засасывающего набегающий поток с трансформацией скоростей в горизонтальную составляющую!

«10 заповедей» авиаконструктора квадрокоптера(дрон)

1) масса полётная это четыре массы полезного груза mпол=4mгруз, где m(рамы авионика)=mвмг=mакку=mгруз

2) диагональ между моторами в сантиметрах это корень квадратный из полётной массы дрона в граммах L=(m)0.5

3) удельная тяга винта (грамм/ватт) в режиме висения на полгаза равна диаметру пропеллера в дюймах D(дюйм)=m/Рпот

4) скорость крейсера в горизонтальном полёте равна скорости потока через винт при весении Vкр=Vвис(м/с)=5(m(г))0.5/D(см)

5) мощность потребления вмг при весении равна полтора произведения массы на скорость потока Pст=UаккуIст=0.015m(г)Vвис

6) напряжение аккумулятора эмпирически корень квадратный из одной десятой полётной массы в граммах Uакку(в)=(0.1m)0.5

7) перегрузка на ла или относительный запас тяги это максимальная тяговооруженность —- Fст(г)/m(г)=Kт=2—4единицы

8) относительный запас скорости полёта это корень в степени 0.66 из тяговооруженности Kск=(Kт)2/3——тогда Vмах=VвисKск

9) коэф.полезного действия электро-вмг в горизонтальном полёте на полном газу 50% ——Pпотреб=0.02m(г)Vмах=UаккуIпол

10) произведение диаметра и шага двухлопастного винта в см равно произведению диаметра и длины статора бк в мм DH=dl

методика расчёта предложена Книжниковым ВВ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector