Если ты собрался собирать свой квадрокоптер, то тебе нужно в первую очередь знать о том, как заставить «это» взлететь. Здесь есть два важных параметра – пропеллеры, и двигатели. Пропеллеры для квадрокоптера могут быть самыми разными, и каждый несёт в себе совой смысл. Сегодня я объясню тебе основные понятия и принципы, чтобы ты знал, как подобрать пропеллеры для своей модели. Располагайся, заваривай пельмешки, будет долго, и немного больно. Но тебе понравится.
Сразу оговорюсь, что в любом проектировании бывает достаточно много НО. Всё, что я скажу далее, это стартовые знания. Не бойся включать голову и задавать вопросы. Нет такой информации, которую нельзя найти в гугле, или спросить на форуме. Главное- умение ей пользоваться. Поехали!
Количество лопастей винта влияет на подъёмную силу, стабильность и отзывчивость коптера (в идеальном мире). Чем больше лопостей, тем эти параметры лучше. На самом деле, многолопастные пропеллеры (2+) ставятся только на мелкие дроны. Это происходит из за дороговизны изготовления и сложности балансировки. В большом размере отбалансировать 4 лопасти очень дорого.
Чем их больше, тем стабильнее БПЛА. Малое количество негативно сказывается на управляемости.
Для электродвигателей есть два направления вращения. CW – вращение вала по часовой стрелке, CCW – вращение вала против часовой стрелки. Направления нужно или чередовать (так как каждый пропеллер создаёт реакционную силу, которая стремится развернуть то, к чему он прикреплён, в направлении вращения), или размещать соосно на одном луче (тогда реакционная сила одного компенсирует оную у второго. Это более сложная компоновка. Используется, к примеру, на вертолёте «чёрная акула»).
На направление вращения самого пропеллера указывает поднятая кромка. Она смотрит в сторону вращения.
Пластик – наиболее популярный, но не самый удачный вариант. Пластиковые пропеллеры обладают низкой ценой и очень широки ассортиментом. Обладают разной, но в основном высокой гибкостью и мягкостью. Якобы это увеличивает их устойчивость к механическим повреждениям. На самом деле, любой, даже небольшой дефект лопасти, скорее всего, будет фатален. Там уже не важно, расколется она, или просто помнётся. Всё равно ты её меняешь.
Углеродное волокно – Очень дорого, но очень круто. Великолепная жёсткость, лёгкость. Легко сбалансировать. Это значит, что брака будет меньше. Не теряет форму. Да и наличие чёрных лопастей всегда радует глаз. К ним рекомендуется докупить защиту лопастей для квадрокоптера, ибо их очень легко расколоть.
Композит – внутри пластик, снаружи покрытие из углеродного волокна. Дешевизна пластика, жёсткость и износостойкость (почти) как у карбоновых пропеллеров. Также не очень высокая цена.
От веса зависит отзывчивость дрона по оси рысканья. Однако, с этим надо быть аккуратным, ибо также увеличивается нагрузка на мотор квадрокоптера.
Эластичность пропеллера улучшает устойчивость оного к перегрузкам и механическому воздействию (не путать с мягкостью).
Как правило, чем дороже, тем качественнее. Тут может быть много параметров. Основной, это балансировка. Качественный пропеллер балансировать не придётся. Так же важным моментом является качество материала.
Пластик может быть упругим и эластичным, а может быть мягким и НЕ эластичным. С этим нужно быть внимательным. Не смотря на кажущуюся простоту, от качества лопастей напрямую зависят лётные качества коптера.
Есть два типа обозначений.
LLPPxB
Например, 5045×3 – длинна 5 дюймов, шаг 4.5 дюйма, 3 лопасти.
Иногда приходится гадать. Тот же пропеллер может обозначаться 0545×3.
LxPxB
Например, 5×45х3 – длинна 5 дюймов, шаг 4.5 дюйма, 3 лопасти.
Иногда в конце присутствует буква R или C. Она определяет направление вращения пропеллера.
Иногда в конце присутствует обозначение профиля лопасти. (подробнее смотри выше «виды лопастей»)
Пропсейвер – Хороший вариант для проведения эксперементов, когда надо часто снимать и надевать пропеллер. Выглядит как втулка, которая притягивается к валу двигателя двумя винтами. Сам пропеллер надевается сверху, и притягивается резинками к выступающим винтам. Далеко не полетит, но можно побаловаться.
Цанговое крепление – рабочий вариант. На вал насаживается цанга (та, что с прорезями), потом зажимная втулка, пропеллер и шайба. Крепление надёжное и идеальное для полётов.
Outranner – Это не крепление, это разновидность бесколлекторного мотора, в котором ротор (вращающаяся часть) находится снаружи. На их верхней поверхности обычно находится несколько резьбовых отверстий, в которые крепится переходник (коих несметное количество).
Когда ты сэкономишь на пропеллере, ты точно удивишься тому, что он не отбалансирован. Из-за этого он будет вибрировать, на камере коптера ты будешь наблюдать эффект «желе», резьбовые соединения будут ослабевать, а моторы будут изнашиваться очень быстро. Надо балансировать.
Для этого тебе понадобится:
Крайне удобный калькулятор, которые находится на официальном сайте Ecalc. В нём ты сможешь задать те запчасти, которые будешь использовать для своего проекта, а он выдаст тебе (очень) примерную модель поведения коптера.
Давай рассмотрим его поближе, так как он тебе точно пригодится.
Выбираешь производителя мотора из списка, и проверяешь по параметрам. Если похоже, то всё нормально, если нет, то продолжаешь «Охлаждение»
Всё, можно нажимать «рассчитать», и наслаждаться результатами с 15% погрешностью. Я не зря сказал о погрешности. Все эти расчёты годятся только для того, чтоб прикинуть – полетит, или нет. Более точной информации ты не получишь.
Если в списках нет нужной позиции, то можно воспользоваться строкой Custom, и ввести всё самостоятельно.
Программа для расчёта параметров пропеллера для летательного аппарата.
Она может работать с тремя наборами исходных данных.
В результате ты увидешь необходимый шаг винта и частоту вращения.
На выходе ты получаешь диаметр винта в сантиметрах и шаг винта.
Как ты можешь заметить, подбор и корректировка пропеллеров, это важное и не самое простое занятие. Однако, настоятельно рекомендую уделить этому время. Даже в такой, на первый взгляд, неуклюжей корове, как квадрокоптер, есть место аэродинамике. К тому же это может сэкономить тебе очень много денег на моторах.
Конечно, всё вышесказанное достаточно ситуативно. К примеру, если ты собираешь маленький дрон, или просто хочешь попробовать, то пропеллеры можно использовать и самые дешёвые, и не отбалансированные.
Это вряд ли помешает твоему дрону взлететь, да и ты сразу поймёшь, что не так, и на что нужно впредь обращать больше внимания.
Так же крайне не рекомендую начинать с соосной компоновки, если ты не знаком с миром беспилотной авиации. Там есть куча нюансов, которые базируются на более глубоком понимании темы. Идеальным вариантом для начала будет четырёх лучевая, квадратная компоновка.
Ну и нужно понимать, что если ты не крутой инженер, с богатым набором закрытых САПР программ, то всё, что ты можешь рассчитать – мало тебе поможет.
Все эти вычислительные решения дают крайне ориентировочный результат. Так что я рекомендую тебе побольше экспериментировать, хотя помощью софта пренебрегать тоже не стоит. Пробуй, учи матчасть, когда-нибудь получится очень круто!
Уф… Я старался, клавиатуру до стола стёр, выпил ведро кофе. За это ты можешь наградить меня, и поделиться этой статьёй, при помощи кнопок внизу. А если хочешь почаще узнавать что-то новое и полезное, то подписывайся на нас в социальных сетях. Удачи, пилот!
Загрузка... drongeek.ru
При выборе, проектировании и сборке квадрокоптера очень важно правильно просчитать то, какие детали вам будут необходимы для достижения определенных характеристик. Зачастую бывает непонятно, как выбрать двигатель для квадрокоптера, а также подобрать подходящие ему пропеллеры. Что необходимо учесть приобретая двигатели и набор пропеллеров, которые найдут свое место на квадрокоптере, расскажем в этой статье.
Двигатели для квадрокоптеров могут иметь совершенно разные размеры, цвета и внешний вид. Но есть одна деталь, которая объединяет все моторы для беспилотников - это цилиндрическая форма, обусловленная спецификой корпуса квадрокоптера. Кроме того, большинство современных двигателей, которые призваны вращать пропеллеры коптеров, являются бесколлекторными (бесщеточными) - в их конструкции есть магниты и обмотки, но щетки, передающие ток от контактов двигателей к обмоткам, отсутствуют. В данном случае напряжение на обмотки подается с определенной частотой - в отличие от обычных моторов для постоянного тока. К слову, такому мотору по силам более быстрое вращение пропеллера, а энергетические потери сведены к минимуму вследствие отсутствия щеток.
Бесколлекторные двигатели имеют три основные характеристики, которые обуславливают выбор той или иной модели. В первую очередь, это потребляемый ток, который измеряется в амперах (А). Объем потребляемого тока напрямую зависит от мощности мотора - более высокая мощность означает большее потребление при одинаковом напряжении питания. Подъемная сила мотора зависит от силы тока, на которую также влияет нагрузка, создаваемая пропеллерами.
Вторая характеристика - это так называемый KV-rating. Этот показатель характеризует, сколько оборотов будет совершать электромотор при определенном напряжении. Суть KV-rating можно сравнить с мощностью автомобиля, измеряемой в лошадиных силах, равно как и объяснить принцип данного показателя. Для примера возьмем аналогию со спортивным автомобилем. Мощный мотор такой машины способен обеспечить быстрый разгон и высокую максимальную скорость. Но что произойдет, если попробовать сдвинуть несколько тонн груза на таком автомобиле? Ничего особенного - груз не сдвинется с места, а вся мощность мотора уйдет в пробуксовку. С другой стороны, трактор, обладающий малой мощностью, но высоким крутящим моментом и большими колесами, легко справится с такой задачей. Если вернуться в мир квадрокоптеров, то моторы с высоким KV идеально подойдут для быстрого вращения маленьких пропеллеров, в то время, как моторы с низким KV будут легко вращать большие пропеллеры на больших дронах с высокой грузоподъемностью.
Если говорить о конкретных значениях показателя KV, то для легких гоночных дронов он составляет в среднем 2000-2500, а у коптеров, способных поднимать нелегкие грузы, KV обычно варьируется в пределах 200-900.
Наконец, третьим немаловажным параметром электродвигателей является подъемная сила. Удобной величиной для измерения подъемной силы является килограмм. Так, к примеру, при использовании четырех моторов с подъемной силой в один килограмм общая подъемная сила коптера составит четыре килограмма - именно такой вес способны поднять в воздух такие моторы, включая свой собственный. При этом, не забывайте о необходимом для маневрирования и других задач резерве мощности.
Однако, сам по себе мотор не способен создавать пресловутую подъемную силу. Для этого необходим набор пропеллеров, к подбору которого можно переходить после того, как вы выбрали моторы для коптера. Один из основных параметров, на которые стоит обратить внимание - это длина лопасти, которая также зависит от задач, которые вы ставите перед аппаратом. Пропеллер для гоночных моделей обладает длиной в 5-6 дюймов, а для пропеллеров тяжелых дронов характерна длина в 15-17 дюймов. Использование больших винтов для скоростных аппаратов неоправданно вследствие высоких нагрузок на мотор и прочие детали при его раскручивании до высоких оборотов.
Угол наклона лопастей пропеллеров влияет на их сопротивляемость воздуху. Пропеллер с большим углом наклона способен поднять коптер на большее расстояние за один оборот, но создает более высокую нагрузку на мотор. Кроме того, не забывайте о направлении вращения винтов - по часовой стрелке или против.
Таким образом, к подбору моторов и винтов для коптера необходимо исходить из цели его использования и необходимой подъемной силы.
digbox.ru
Как и было запланировано, провел испытания моторов на стенде, описанном здесь. В тесте приняли участие 4 бесколлекторных мотора. (Все фото кликабельны).
На самом деле, пропеллеров в хозяйстве оказалось немного больше, чем я изначально планировал протестировать.
Хотел бы отметить, что данные тесты не являются образцовыми (идеальными). Здесь много сопутствующих факторов.
Каждый мотор обладает своими собственными характеристиками. Даже моторы, взятые из одной партии, имеет отличные друг от друга параметры. Связано это с качеством сборки, качеством намоточного провода, качества намотки, характеристиками магнитов, электротехнической стали, качества подшипников и т.д. Поэтому если мы хотим «выжать» из мотора максимум его возможностей, необходимо индивидуально к каждому мотору подобрать соответствующий пропеллер. Думаю, приведенные ниже результаты тестов 4-х бесколлекторных моторов, помогут сориентироваться в подборе пропеллеров к вашим собственным моторам. Показания значений моих тестов могут отличаться от заявленных заводских или от значений тестов, проведенных другими моделистами. Это нормальное явление в силу тех причин, что я обозначил выше, а также в связи с различными методиками испытаний.
Важно понимать, что правильно подобранная пара мотор-пропеллер поможет обеспечить безаварийность полетов. Неправильно подобранный пропеллер может послужить причиной выхода из строя следующих силовых элементов:
1.Мотор – могут запросто сгореть обмотки. Кроме этого, магниты могут потерять свои первоначальные характеристики из-за перегрева мотора.
2.Регулятор - при перегрузе мотора токи возрастут выше значений, на которые рассчитан регулятор, следствие – выход из строя регулятора.
3.Акумулятор – вздутие и выход из строя по тем же причинам, что и у регулятора.
И как следствие выхода из строя любого из вышеперечисленных элементов - это потеря самолета в целом.
Интересующие моменты можно обсудить в форуме.
rc-aviation.ru
"Discovery Universal" - Лёгкие деревянные пропеллеры (воздушные винты) и заготовки для ДВС кордовых пилотажных моделей самолётов класса F2B.Разработанные Юрием Яценко, произведённые с помощью технологии ЧПУ.
Воздушный винт (пропеллер) – основная деталь модели преобразующая мощность мотора в энергию движения. Для гоночных, скоростных и бойцовых моделей главный показатель пропеллера – КПД. В пилотажной модели назначение винта сложнее. Он не только создаёт тягу, он должен, совместно с мотором, выдерживать постоянную скорость полёта модели. Поэтому пилотажный пропеллер многофункциональный. Кроме создания тяги в обычном понимании, он создаёт обратную тягу при разгонах и полёте модели вниз. Для этой цели профиль лопастей такого винта отличается от традиционного профиля других пропеллеров (так же, как профиль крыла пилотажного самолёта в сторону симметрии от профиля, к примеру, пассажирского самолёта). Кроме этого, для эффективного торможения модели при уменьшении оборотов мотора, пилотажные пропеллеры имеют, как правило, меньший шаг на конце лопасти (среди пилотажников это называют “разгрузить лопасть”, иностранцы это называют “прогрессивным шагом винта”). Пилотажный пропеллер - это баланс между максимальным возможным КПД и комплексом других требований к его работе. Только правильно подобранный баланс даст возможность модели лететь стабильно при разной скорости ветра, от 0 до максимально допустимой по правилам- 9 м/сек. Выбор винта характеризуется следующими параметрами: материал, диаметр, шаг (постоянный или переменный), вес, жёсткость лопасти, крутящий момент, толщина лопасти, профиль лопасти в сечении, конфигурация лопасти, количество лопастей пропеллера. Многие из указанных параметров взаимосвязаны. Изменение только одного параметра может радикально изменить характер полёта модели, хороший винт – это половина успеха модели. Невозможно полностью рассчитать пропеллер. Расчеты всегда предварительны, это первое приближение. Подбор винта – это опыт плюс эксперименты. Из моего опыта, лучший материал для пропеллера - дерево. Оно имеет самые подходящие вес, жёсткость и твёрдость. Которые создают необходимые параметры для пилотажного винта. У меня есть опыт создания также углепластиковых (карбоновых) пропеллеров, но будучи точной копией деревянного они не имели тех же положительных характеристик (для кордовой пилотажной модели). Естественное преимущество “углепластиковых” пропеллеров это стабильная геометрия. Больший вес винта увеличивает гироскопический момент, что увеличивает вращающий момент на модель вокруг оси фюзеляжа, что проявляется неприятным поведением модели на некоторых участках фигур, уменьшением натяжения или “креном” модели от правильного положения в ту или иную сторону. Особенно при резких углах, модель буквально “корёжит”, необъяснимо и нелогично для пилота. Капроновые (нейлоновые) винты имеют те же недостатки, плюс меньшую жесткость и прочность чем углепластиковые и деревянные пропеллеры. Для лучшего понимания гироскопического действия винта вы можете провести эксперимент. Возьмите колесо от велосипеда за ось двумя руками перед собой. Попросите кого-то раскрутить колесо. Теперь попробуйте наклонить раскрученное колесо. Вы почувствуете силу, которая пытается повернуть колесо в другую плоскость, причём эта сила будет сильней, чем ваше усилие. Если вы попробуете наклонить колесо резко, по всей вероятности вы его не удержите в руках. Это и есть действие гироскопического момента. Этот момент от пропеллера и “корёжит” модель (точнее её положение , траекторию, меняет реакцию на движение ручки и натяжение корда) в воздухе. Попробуйте наклонить колесо то в одну, то в другую сторону. Вы поймёте, почему поведение модели при прямых и обратных фигурах отличается. Момент кренить модель в разные стороны. То в круг, то из круга. То увеличивает эффективность рулей высоты, то уменьшает. То увеличивает натяжение корда, то уменьшает. Чем больше обороты пропеллера и его вес, чем резче разворот (радиус) тем больше воздействие гироскопического момента на модель. По этой причине радиопилотажники вынуждены были создать систему соосных винтов (два вращающихся в разные стороны пропеллера). чтобы уйти от воздействия гироскопического момента на полёт модели. Только после этого вздохнули с облегчением. Модель стала управляться логично. Тяжёлый планетарный редуктор (около 0,7 кг плюс) оказался меньшим злом для них, чем гироскопический момент. Модель перестало валит в сторону на петлях, вращать на вертикалях, изменениях оборотов, переходах с одного радиуса на другой. Индивидуальное изготовление деревянного пропеллера дело хлопотное. Получить два одинаковых винта практически невозможно. Я общался с многими пилотажниками. Как правило, каждый из них имел один “волшебный” винт, на котором и летал всё время. Остальные, запасные, как правило, чем-то не устраивали. При всём желании спортсмены не могут повторить те же характеристики строгая пропеллеры вручную. Малейшие, невидимые отклонения профиля, шага, и веса приводят к совсем другим ощущениям на ручке, как будто пилотируешь другую модель. Я нашёл способ изготовления винтов стабильных параметров, применив фрезеровку с использованием станка ЧПУ. Создав много 3D моделей и меняя параметры профиля, шага, диаметра, я нашёл оптимальные геометрические параметры пропеллера. Постоянный шаг лопасти даёт максимальный КПД но требует безупречной работы мотора для того, чтобы поддерживать постоянную скорость. Мотор (совместно с баком) должен дозировано добавлять обороты при полете вверх и снижать при полёте модели вниз и при разгоне ветром. Весьма деликатная и кропотливая настройка. Более универсальный пропеллер - с переменным шагом, уменьшенным к концу лопасти (разгруженный). КПД ниже, но винт более чувствителен к изменению оборотов мотора, имеет эффект пропеллера изменяемого шага. Он более эффективно тормозит модель при разгоне ветром и опускании носа модели вниз. Это наиболее часто используемые винты. Вопрос о разных винтах для разной погоды для многих спортсменов актуален. На своём опыте я пришёл к выводу, что правильно иметь один универсальный пропеллер для всех погодных условий. Используя один винт, вы привыкаете к постоянной одинаковой реакции модели. А необходимые тяговые характеристики меняете только регулировкой оборотов двигателя. Это даёт стабильность результата, так как, заменив пропеллер, вы неизбежно сталкиваетесь с необходимостью привыкнуть к изменению реакции модели на ручку. На соревнованиях у вас на это не будет времени, как правило. Это всё равно что, поменять модель. Двухлопастный пропеллер универсален и легче повторяем. Есть спортсмены, использующие 3-х лопастные (реже- 4-х лопастные) винты. Увеличение количества лопастей улучшает способность винта бороться с подгоном, но требует уменьшение диаметра, для того же мотора. Многолопатный пропеллер меньшего диаметра делает модель более мягкой (как говорят, «тупой») в пилотировании, плюс увеличивает гироскопический момент (смотри выше), т.к. он тяжелее.. Кроме того многолопастные винты требуют очень узкого диапазона регулировки мотора по оборотам. Ошибку в регулировке двухлопастного винта можно скрыть мастерством пилотирования. Многолопастный пропеллер при такой же ошибке или «не потянет» модель на фигуры, или «погонит» так, что ничего толкового не изобразишь. Опять же, многолопастный винт труднее повторить. Все решает необходимость, желание и дело вкуса. Мои деревянные пропеллеры разрабатывались чтобы держать скорость полёта на фигурах постоянной, поэтому названы "Универсальными" ("Discovery Universal") Дерзайте.Успехов. Юрий Яценко C постоянным и переменным шагом. Направление вращения - против часовой стрелки и по часовой стрелке. |
discovery-aeromodels.com
Принципы подбора пропеллера на модель и замены коллекторного двигателя набесколлекторный.
Проектируя очередной самолет каждый моделист решает проблему подбора оптимального винта под выбранную мотоустановку. А разнообразие всевозможных двигателей может ввести в ступор при попытке решить вышеуказанную проблему. Каков же выход, как решить проблему подбора оптимального винта, например, для конкретного электродвигателя?
Выход первый – спросить у более опытного товарища-моделиста или прислушаться к рекомендациям фирмы-изготовителя электродвигателя.Выход второй — воспользоваться специальной программой для выбора винта типа MotoCalc от Capable Computing, Inc или PropSelector от Gyles AeroDesign.Выход третий – выбрать самому, предварительно теоретически обосновав свой выбор. Мы остановимся на третьем варианте, как самом интересном не только в познавательном плане.
Итак, что же такое правильно подобранный винт? Все достаточно просто: правильно подобранный винт обеспечивает модели самолета ОПТИМАЛЬНУЮ тягу в широком диапазоне скоростей полета, начиная со старта. Есть два крайних режима, в которых винт должен удовлетворительно работать – стартовый, когда скорость воздуха относительно самолета равна нулю и крейсерский – когда самолет летит с крейсерской скоростью. И грубо говоря, в первом режиме двигатель должен не сгореть из-за избыточного момента на штатных оборотах, а во втором тяга винта должна быть достаточной для полета и различных эволюций зависящих от назначения конкретного самолета. Не будем вдаваться в теоретические дебри, тем более как показывает опыт, теория и практика — это очень разные вещи. Как мы знаем, каждый самолет имеет некоторые конкретные ТХ: вес модели, площадь крыла, нагрузка на крыло, опираясь на которые, вполне возможно приблизительно подобрать винт, а уж затем последовательно приближать характеристики винтомоторной группы в нужную конструктору сторону.
А если еще проще, то:1. Определяемся с аккумулятором для модели самолета – что есть у нас или что мы планируем купить. Выбирать надо специальные силовые аккумуляторы, способные отдавать большие токи. И это никак не GP из ларьков — у них отдаваемый ток порядка 2-3С, а у модельных аккумуляторов он может быть до 30-40С – ощутимая разница, не правда ли? При этом исходим из примерной нагрузки на крыло, а если проще – то где-то четверть веса модели должна уходить на аккумулятор. Это для самолета, для планера – можно не более 15-20 процентов. Для 3Д акробата – наоборот до 30%.
2. Прикидываем, какую мощность аккумулятор способен отдать, помня о том, что электродвигатель должен соответствовать выбранной аккумуляторной батарее.
3. Хватит ли этой мощности для требуемых задач. При этом можно ориентироваться на следующиеданные:• Планер — 100-120 ватт/кг;• Тренер — 120-150 ватт/кг;• Пилотажная модель — 150-250 ватт/кг;• Фан-флай — 250 и более.Не забываем, что это мощность без учета КПД мотоустановки, т.е. для получения реальных цифрприбавляем еще ~25%….
4. Электродвигатель, допустим, у нас есть (если нет, то несколько слов о его выборе я скажу позже).
5. Собственно, подбираем винт.
Есть два параметра для подбора.1) скорость полета, зависящая от шага винта. У нас есть площадь крыла, есть формула расчета скоростного напора, есть нагрузка на крыло. Нагрузка на крыло соответствует определенному скоростному на-пору и определенной скорости. Для электромоделей эта скорость лежит в пределах от 5 до 25 м/с — первая цифра примерно соответствует нагрузке на крыло 10г /дм2 (метательный планер), вторая – 50-70 г/дм2 (Су-33 на импеллерных движителях или бойцовая модель). Зависимость квадратичная, т.е. нагрузка на крыло пропорциональна квадрату скорости. Двигатель – любой, что БК, что обычный коллекторный – характеризуется максимальными оборотами, которые он от данного аккумулятора может развить. Наример, для двигателя типа Speed400 эти обороты на уровне 15000 об/мин, т.е. порядка 200 об/сек. Далее, нам надо, чтобы скорость винта в воздухе, т.е. обороты умноженные на шаг винта, была больше чем крейсерская скорость самолета – не менее чем на 30-40%, иначе винт просто не будет тянуть. Взяв, допустим помянутый мною винт 12 на 6.0, (то есть 300 на 150 мм, примерно), при редукторе 4:1 мы получим скорость вращения вала в 50 об/сек и ско-рость отбрасываемого винтом потока в 0.15х50 = 7.5 метра в секунду. Вывод – на таком двигателе с таким винтом при штатном питании нельзя разогнаться выше 7.5 м/с, т.е. более 30 км/ч. Если мы поднимем напряжение, то получим уже примерно 10 м/с. Т.е. с редукто-ром 4:1 400-й электродвигатель годится для скоростей порядка 5-7.5 м/с, с редуктором 1:2.5 и форсированием по напряжению – до 20 м/с, без редуктора вовсе (скажем в составе им-пеллера) – до 40 м/с.
Итак, с шагом разобрались. Теперь разберемся с диаметром.
2) ДиаметрКуда девается механическая мощность, прикладываемая мотором? Она переходит в движение воздуха. При этом мощность у нас равна пути за единицу времени, т.е. скорости V, умножить на усилие F. Усилие в свою очередь мы должны считать из формулы MV=FT – изменение импульса равно импульсу силы — это школьная физика. При единичном времени масса M равна объему перелопаченного воздуха, а скорость V – РАЗНОСТИ скорости отбрасываемого воздуха и скорости полета самолета. Т.е. мы получаем следующую формулу :
P = V * F = V * (V * Ро * Sвинта )* (V — Vсам).
Т.е. P = V^3 * РО * Sвинта – это статическая мощность,
V^2 * Vсам * Ро * Sвинта – это мощность вычитаемая по мере разгона самолета.
Отсюда, принимая допустим Vсам = 0.7 V, мы получаем
P = V^3 * 0.3 * Ро * R^2 * Pi , т.е. R = (3*P/(V^3 * 1.2 * Pi))^1/2. – это максимальный радиус винта который мы можем получить при данной мощности двигателя и скорости отбрасы-ваемого потока (см. выбор шага винта).Как видно из этой формулы, на стартовом режиме мощность вырастет примерно в три раза – поэтому не следует злоупотреблять стоянием на старте на максимальной тяге – кратковременно такой режим допустим, но длительно я бы его не стал использовать. У меня запуск мотопланера с руки при максимальных оборотах занимает примерно 30 секунд – 20 на проверку двигателя, и 10 на сам запуск и набор скорости. Это, примерная правильная затрата времени на максимальный режим работы двигателя. Также следует учесть, что помимо нагрева двигателя, такой режим усиленно «съедает» аккумуляторы.Электродвигатели, особенно бесколлекторные моторы, имеют высокий КПД при более ши-роком спектре выходной мощности, что позволяет использовать с ними пропеллеры разного диаметра и шага. И чтобы не блуждать при подборе необходимого винта к модели следует иметь в виду следующую зависимость:• меньше диаметр, больше шаг -> выше скорость, меньше тяга;• больше диаметр, меньше шаг -> меньше скорость, больше тяга.Подбирая пропеллер, придерживайтесь простого правила — сумма диаметра и шага должна быть примерно постоянной, это даст более или менее одинаковую нагрузку на мотор и более ре-альные результаты (см. выше). Как вы успели заметить, винты бывают не только двухлопастные, но и трех- и четырехлопастные – копийные. Коротко о них можно сказать следующее – многолопастной винт имеет более низкий КПД, однако, более высокую тягу на единицу диаметра. Если вы не обратили внимания, то обратите на такой факт — лопасти бывают разной ширины. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что, уменьшая ширину лопасти винта, можно немного повысить его КПД. Это действительно так, но для скоростных режимов с относительно небольшой нагрузкой на винт. На большой же нагрузке КПД винта с более широкой лопастью получается выше. Нельзя не упомянуть о том, что пропеллеры еще бывают не только тянущие, но и толкающие. Тянущий и толкающий винты различаются направлением закрутки и профилировкой лопастей. Если тянущий винт крутить в другую сторону, т.е. против часовой стрелки, если смотреть по на-правлению полета, то он станет толкающим, но с очень плохим КПД. Потому что профиль лопасти пойдет к потоку воздуха повернутым на 180 градусов. Поэтому винт надо перевернуть, двигатель тоже перевернуть и крутить В ОБРАТНУЮ СТОРОНУ. А так крутить можно только электромоторы, особенно безколлекторники, но никак не ДВС – там понадобятся кардинальные переделки двигателя.
Еще есть складные винты – для мотопланеров. Особенность такого винта в том, что он сборный, состоит из хаба (центра) и нескольких – двух-четырех – лопастей, которые могут склады-ваться вдоль продольной оси самолета. Применяются на планерах – после затяжки на 100-200м двигатель выключается, лопасти прижимает набегающим потоком, и лишнее сопротивление движению исчезает – можно парить. Ну и выбрав винт, не забываем проверить его балансировку. В общем-то, у качественных винтов, аэродинамическая и весовая симметрия довольно неплохая – сделаны-то они из одного мате-риала в одной и той же неизнашивающейся форме. Но проверить не мешает, не забываем что обороты у винта модели с электродвигателем достаточно высокие и разлетевшийся несбалансированный винт – это уже ЧП. Не вдаваясь в теорию, отмечу, что лопасти будут статически и динамически сбалансированы, если они имеют одинаковый вес и их центры тяжести находятся на одинаковом расстоянии от точки крепления к втулке и от передней кромки. Иными словами, только при выполнении одновременно этих двух условий лопасти не будут вызывать дополнительной вибрации.Балансировку винта проверить достаточно просто – есть для этого специальные приспособления. Ну а если такового нет в вашем арсенале, то подойдет, например, круглая авторучка. Надеваем винт на нее, фиксируем в разных положениях, с разным наклоном продольной оси винта и смотрим. Если ни одна лопасть не перевешивает, т.е. винт остается в том положении, в котором вы его установили, то винт сбалансирован. Если нет, то пропеллер балансируем. Балансируют винты зашкуриванием, но ни в коем случае не наклеиванием скотча на лопасти – это можно только на вертолетах, с их низкой угловой скоростью вращения винта. Шкурить желательно по всей длине, т.к. кроме статической балансировки, нужно постараться обеспечить и динамическую ба-лансировку, а при изменении длины лопасти, например, при подрезании, последняя заведомо нарушается — изменяется положение центра масс лопасти.
Запомните, что согласно практике производителей модельных товаров, винты маркируются в дюймах, например, EP1047 или EP1060, где первые две цифры – диаметр, последние две цифры — шаг. Ну а дюйм, мы помним, равен 25,4 мм. НО, следует иметь в виду, что винты с одинаковым обозначением бывают РАЗНЫЕ, например 1060 GWS – это оранжевый винтик весом 10 граммов с тонким профилем для слоуфлаеров до 400г веса, а 1060 APC – это серый винт весом u1087 под 50 граммов веса для моделей с ДВС, килограммового и более класса. Винт 1060 же опять же от APC – есть еще и складной винт. Поэтому помимо диаметра и шага, следует обращать внимание, на какие обороты рассчитан приобретаемый винт.И последнее, что пока экзотика у нас, – это винты изменяемого шага — ВИШ. На обычных мо-делях их применение нецелесообразно. ВИШ, конечно же, даст на малых скоростях прирост тяги за счет более высокого КПД, теоретически – т.е. мы сможем УМЕНЬШИТЬ шаг и увеличить скорость вращения двигателя, сняв с него больше КПД или наоборот – УВЕЛИЧИТЬ шаг и получить за счет временной перегрузки бОльшую тягу. Практически же, ВИШ позволяет в процессе полета моментально изменять тягу мотоустановки модели на противоположную. Что в плане фигур пилотажа дает фантастические возможности – почти такие же как УВТ – управление вектором тяги. Но это лучше один раз увидеть.
Ну вот, теперь мы вплотную подошли к выбору двигателя для модели. Здесь альтернатив бесколлекторному двигателю мало. Сравним, судите сами:Бездатчиковые бесколлекторные моторы• Преимущества1. Отсутствие датчиков и магнитов2. Более надежны за счет отсутствия коллекторного узла3. Более высокий КПД мотора за счет отсутствия щеток коллектора, трущихся о коллектор (потери натрение, износ и т.д.)4. Нет коллектора — нет коммутационных радиопомех5. Не нужно обследовать и обслуживать коллекторный узел6. Характеристики мотора практически не ухудшаются со временем (нет износа щеток)7. Высочайшая весовая отдача, особенно на многополюсных безредукторных двигате-лях. Может бытьв 3-5 РАЗ выше чем у коллекторного двигателя – 50–граммовый моторчик может отдать до 500Втмощности.• Недостатки1. Очень трудно получить 100% пусковой момент и вообще старт происходит при ма-лом моменте –пока контроллер не «поймает» синхронизацию.2. Дорогой двигатель и контроллер – в 2-3 раза дороже аналогичной связки коллектор-ного двигателя.3. Для разных типов двигателя нужна подстройка (в принципе-то работать будет любой с любым)контроллера для обеспечения максимального КПД.Коллекторные моторы• Преимущества1. Простота исполнения и управления2. 100% пусковой момент, возможность стартовой перегрузки.3. Относительно низкая цена.• Недостатки1. Износ коллекторного узла – относительно малый ресурс.2. Относительно низкий КПД по сравнению с бесколлекторными моторами3. Больший относительный вес, даже у лучших образцов.Надеюсь, что приведенные факты убедили вас поменять на вашей модели коллекторник на БК-двигатель. Как же это сделать, чтобы летно-технические данные модели остались на прежнем уровне?Все просто – сердце модели – электродвигатель можно охарактеризовать двумя парамет-рами –мощностью, т.е. произведением потребляемого мотором тока на напряжение силового ак-кумулятора,питающего электродвигатель, и оборотами винта на выходном валу. Естественно, смотрим, сможет лиаккумуляторная батарея по току “кормить” бессколлекторный двигатель. Если нет, то придетсязаменить батарею или купить соответствующий ей БК. Несмотря на некоторые затраты при такомобмене, вы будете приятно удивлены поведением обновленного самолета в воздухе.Технические данные двигателя можно найти в прилагаемом к нему паспорту или же на сайте Fredrik`aWergeland`a. Большой плюс данных по электродвигателям на вышеуказанном сайте в том, чтонагрузочные характеристики моторов там даны применительно к винтам разного диаметра и шага –практически всей модельной линейки пропеллеров. Что значительно облегчает выбор замены.Aviamodelka.ruЛетаем вместе6Не забываем, что со сменой обычного коллекторного двигателя на бесколлекторный, вам при-детсясменить спидконтроллер (регулятор оборотов двигателя) на специальный, для БК-двигателей. А такжепроверить центровку модели, после установки двигателя на борт модели. Это связано с тем, что БК-моторы в несколько раз легче, чем коллекторные той же мощности, и цен-тровка _________самолета «уплывет»назад, что не может не сказаться на поведении самолета в воздухе. К примеру, замена двигателя иаккумулятора на мотопланере Easy Pigeon «уронила» вес с 1500 до 1270 граммов, при этом батареябыла поставлена в 4 раза более емкая, чем штатная Ni-CD. Тяга двигателя при этом возросла. Пришлосьдвигать батарею почти в самый нос фюзеляжа, благо дви-гатель стал значительно меньше в длину, ипозволяет это сделать.
Aviamodelka.ruЛетаем вместе1Материал статьи (Принципы подбора пропеллера на модель и замены коллекторного двигателя на бесколлекторный — двухгодичной давности) дляжурнала «Хобби для всех» (который сейчас, увы, не выходит).
sky-masters.eu
