Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Примечание

Общепринятым и универсальным критерием оценки качества подбора компонентов является время полета коптера. Если использовать силовые компоненты среднего ценового сегмента, применяемые в большинстве любительских конструкций, то обычное время комбинированного полета — движение + висение — составляет 14–18 минут.

Резкие акробатические эволюции и ускорения сокращают время полета, Также уменьшается время полета в ветреную погоду, когда квадрокоптер вынужден непрерывно компенсировать порывы ветра скачками оборотов двигателей.

Расчеты и оптимизация

Для оптимизации конструкции можно использовать популярный онлайн-сервис www.ecalc.ch, позволяющий производить расчет и оптимизацию параметров самолетов, вертолетов, квадрокоптеров и импеллерных моделей. По отношению к компьютерной оптимизации авиамоделисты делятся на три категории:

• те, кто тщательно обсчитывают всевозможные сочетания параметров и безусловно доверяют результату;

• те, кто не признают компьютерную оптимизацию вообще;

• те, кто используют компьютерные расчеты для оценки и проверки, не выходят ли эксплуатационные параметры за пределы допустимых значений, с последующей проверкой и доводкой в ходе испытаний.

Автор склоняется к третьему варианту.

В качестве примера выполним расчеты для двух реальных наборов компонентов, которые автор успешно использует на своих коптерах несколько лет, и сравним реальные показатели нагрузок и времени полета с расчетными. Без регистрации сайт предоставляет только демоверсию расчетов со сниженной точностью и ограниченным выбором компонентов, поэтому лучше сразу зарегистрироваться.

Набор 1 — рама 450 мм:

• двигатели Turnigy Aerodrive 2213, 1050kV, 56 г, 16 А пиковый ток;

• батарея Turnigy nano-tech, 2200 mAh, 201 г;

• регулятор четырехканальный Skywalker Quattro, 20 А;

• пропеллеры безымянные 10x4,7 дюйма.

Набор 2 — рама 600 мм:

• двигатели AX-2810Q, 750kV, 70 г, 30 А пиковый ток;

• батарея Turnigy nano-tech, 3300 mAh, 317 г;

• регуляторы Afro, 30 А;

• пропеллеры Gemfan 11x4,7 дюйма.

Введем в форму на сайте данные для первого набора компонентов. Вес модели (включая ВМГ) зададим 950 г, потому что именно столько весит полностью снаряженный коптер автора, включая дополнительное оборудование. Если рамы у вас еще нет и оценить полный вес не получается, то можно оставить вес 850 г, предложенный по умолчанию. Вес снаряженного коптера влияет на расчет потребляемого тока и температуры двигателей.

В списке аккумуляторов выберем наиболее близкий по характеристикам вариант: LiPo 2100mAh 30/45C. База данных сайта хранит и отображает вес аккумулятора из расчета на одну банку. Во время расчета этот вес будет автоматически умножен на количество банок.

В списке регуляторов выберем опцию max 20A.

Нужный мотор Turnigy найдем в самом конце списка: 2213-20Т (1050). Его вес на сайте слегка занижен относительно реального.

Нужного нам производителя пропеллеров в списке нет, поэтому можно выбрать один из похожих, АРС Electric E или GWS ЕР размера 10*4,7. Надо особо отметить, что при одинаковом паспортном размере пропеллера на практике тяга и экономичность ВМГ может различаться на 10–15 % в зависимости от производителя и качества пропеллеров и двигателей. Поэтому вам в любом случае впоследствии придется покупать пропеллеры разных производителей и экспериментировать с ними. Автор провел серию измерений тяги различных недорогих пропеллеров размером от 9x5 до 11x4,7 в сочетании с популярным двигателем из набора 1 и установил, что наиболее эффективными оказались пропеллеры 10x4,7 безымянного производителя, которые продаются практически везде по самой низкой цене. К сожалению, среди этих пропеллеров весьма высок процент брака в виде "бабочки" лопастей, поэтому они требуют тщательной балансировки и даже устранения "бабочки" при помощи фена, но распространенность, чрезвычайно низкая цена и высокая эффективность искупают эти недостатки в коптерах для начинающих.