Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Ввод данных окончен, нажимаем кнопку Рассчитать и проверяем результаты. Сразу можно отметить, что полетное время сильно занижено. В реальности среднее полетное время квадрокоптера #1 при наличии новой полностью заряженной батареи составляет 12–14 минут, при спокойном висении — до 17 минут. Зато прочие параметры, такие как потребляемый ток, температура двигателей и т. д., весьма близки к реальным. Мы видим, что ни один из параметров не выходит за рамки допустимого, а регуляторы можно покупать на ток 15 А.

Теперь рассчитаем второй вариант комплектации. Зададим реальный вес снаряженной рамы 1200 г, включая дополнительное оборудование. Если вы еще не знаете вес готовой рамы, можете для оценочного расчета ограничиться весом 1000 г.

Далее выбираем: батарея LiPo 3300mAh — 35/5 °C, регулятор max 30A, двигатель AX-2810Q-750, пропеллеры АРС Electric E 11*4,7. Запускаем расчет и анализируем результат. Расчетное время полета вновь занижено. В реальности среднее время смешанного полета этого коптера на свежей батарее 3300 mAh составляет 13–15 минут. Но главное, что мы видим — большой, почти двукратный запас по току для регуляторов, моторов и батареи. Расчетные значения тока и температуры весьма точно соответствуют реальным. О недогруженное™ моторов говорят и графики внизу страницы. В данном случае автор этого и хотел, приобретая компоненты "на вырост", для более крупной рамы и большей цолезной нагрузки.

Обратимся к столбцу Коптер в результатах расчета. При общем весе ВМГ 788 г расчетная полезная нагрузка составила 955 г, т. е. максимальный расчетный полетный вес, при котором ток и температура не выходят за пределы допустимых, составляет 788 + 955 = 1743 г. Полетный вес имеющегося коптера 1200 г, значит, мы можем добавить еще 543 г полезной нагрузки. Надо полагать, что если полетный вес коптера будет соответствовать предельному, мы как раз получим расчетное укороченное время полета.

Теперь проведем эксперимент. Увеличим размер пропеллера до 12x4,7. Мы видим, что потребляемый от батареи ток несколько увеличился, но при этом время полета возросло. Это говорит о том, что повысилась эффективность работы ВМГ. И действительно, для двигателя AX-2810Q с kV = 750 пропеллер 11x4,7 слишком мал и не позволяет развить оптимальную тягу. Полевые испытания с. пропеллерами 12x4,5 полностью подтвердили расчеты. Среднее время смешанного полета увеличилось примерно на 3 минуты.

Дальнейшее увеличение размера пропеллера до 14x4,7 приводит к возрастанию времени висения, но снижает время активного полета. Это связано с большой инерцией вращений винтов. Стабилизация коптера, как вы знаете, происходит за счет быстрого и точного управления оборотами двигателей. С увеличением размера быстро нарастают пиковые токи через двигатели и регуляторы, которые вынуждены резко разгонять и тормозить тяжелые "маховики" пропеллеров. Это увеличивает расход энергии при активном пилотировании. Увеличивается гироскопический эффект пропеллеров. В целом коптер становится более плавным и вялым в управлении. Поэтому пропеллеры большого диаметра применяются в основном для аэровидеосъемки при стабильном и плавном полете.

Примечание

Когда работа над книгой подходила к завершению, возобновил свою работу сайт российского калькулятора www.rc-calc.com Интерфейс этого сайта проще и понятнее для новичков; сайт позволяет авторизоваться через аккаунты в соцсетях или Google, хранить данные своих коптеров и обмениваться ссылками на результаты расчетов. К тому моменту, когда вы будете читать эту книгу, сайт наверняка будет наполнен достаточным количеством исходных данных для расчетов.

Теперь, когда вы поняли основные принципы подбора компонентов, поэкспериментируйте с различными пропеллерами, моторами и батареями. Обратите особое внимание на то, в каких случаях нагрузки выходят за пределы допустимого. Постепенно вы начнете интуитивно чувствовать оптимальное сочетание компонентов и без программы расчета. Простое увеличение емкости батареи не обязательно увеличит время полета, т. к. возрастет вес батареи. Соответственно, для новой батареи может понадобиться изменить ВМГ.

Стойкость конструкции к авариям

Выбор конструкционных материалов во многом зависит от разумно заданной стойкости к авариям. Мы исходим из того, что аварии случаются даже у опытных пилотов, а в период обучения без них не обойтись.