RX120-2S - Напечатанный вертолет 120 размера с питанием от 2S аккумулятора.

Сегодня хочу рассказать о очередном напечатанном вертолете, с лопастями 120мм и питанием от двухбаночного аккумулятора.
На этот раз это будет вертолет, по большей части основанный на компонентах от вертолетов ХК К120 и ХК К110.

Мне давно хотелось создать вертолет подобного класса, с питанием от двухбаночного аккумулятора, так как увеличение напряжения питания позволяет понизить рабочие токи, снизить нагрузку на аккумулятор, и повысить эффективность силовой части, что очень позитивно сказывается на динамике вертолета. Все это подтверждалось сообщениями от пользователей и многочисленными видео полетов таких вертолетов как ХК К120, НСР100S и Align T-REX150. Однако данные вертолеты имеют ряд недостатков и конечно же, на мой взгляд, самым главным из них - это расположение хвостового мотора на конце хвостовой балки.
Поэтому я решил создать свой вертолет с уже хорошо зарекомендовавшим себя приводом хвоста через вал, и расположением хвостового двигателя внутри рамы, и соответственно питающийся от 2S аккумулятора. И вот что у меня получилось.

Рама вертолета - это уже хорошо знакома рама от однобаночной версии RX120, перерисованная под лыжи от вертолета ХК К120. Рама даже получилась немного легче, чем у однобаночной версии. Расположение основных элементов на раме осталось прежним.
К данному вертолету отлично подошла канопа от модели WL V977. Изнутри она была проклеена скотчем и подрезана сверху и по бокам для того чтобы не рвалась об переднюю тягу и об лыжи.
Это пробная версия вертолета, в финальной версии будут произведены совсем мелкие и незначительные доработки рамы, и надеюсь получится произвести глобальные перемены в электронике. А пока что расскажу из чего состоит данный вертолет.

В качестве полетного контроллера я использую плату от вертолета ХК К110. Данный полетный контроллер рассчитан на питание от однобаночного аккумулятора, поэтому мне пришлось использовать ВЕС banggood.com/5V-12V-Adjustable-Voltage-Dual-BEC-Ou…, для того чтобы снизить питающее напряжение, идущее от аккумулятора, до 5 вольт. Это самый маленький ВЕС с подходящими характеристиками, который мне удалось найти. Весит он 1г. Напряжение на выходе получилось 4.8В, но это даже плюс, так как ходят слухи что сервоприводы 5330, которые использую в этом вертолет, не сильно хорошо переживают питание от 5 вольт.

В качестве основного двигателя используется мотор Oversky HP06V2 на 8200kV. Данный мотор имеет отличные характеристики и очень приятную цену.
overskyrc.com/hp06v2-8200kv-trex-150-brushless-mot…
Причина такой низкой цены как оказалась проста.
This motor is specially designed for Trex 150, it fits the helicopter perfect. we have 1000 pcs of motors in stock, this is why the price is so low
Надежды Oversky, и не только их, на модель T-REX 150, по всей видимости не оправдались.

В качестве хвостового мотора я использовал двигатель BR1103 на 8000kV.
banggood.com/Racerstar-1103-BR1103-8000KV-1S-Brush…
Качество исполнения двигателя на очень высоком уровне, а цена более чем гуманна!

Хвостовой двигатель по традиции расположен между задних сервоприводов. Моторамаунт двигателя был немного доработан, чтобы не мешать установке сервоприводов. Было срезано два боковых крепежных ушка, а на оставшуюся пару крепежных ушек закреплен сам двигатель.
Как и в предыдущих моих вертолетах, приводной вал хвостового ротора закреплен непосредственно в роторе двигателя. Фиксируется вал маленьким болтиком на М1, который видно в торце ступицы ротора. Для этого болтика в ступице было просверлено отверстие и нарезана резьба. На краю вала присутствует шлиц, в который и упирается этот болтик.

В качестве сервоприводов используются всем хорошо известные сервопривода 5330.
Установка их на раме не перетерпела никаких изменений по сравнения с моделями RX100 и RX120.

Голову и лопасти я полностью взял от вертолета ХК К120.
С лопастей, при помощи спирта, стер никому не нужные надписи и логотип ХК, так как он никак не сочетался с синей канопой.
Лопасти довольно тяжелые и дают другое ощущение в полете по сравнению с более узкими и легкими лопастями от ХК К123 или WL V931.
Вертолет с ними боле вальяжный, чувствуется увеличившаяся инерционность ротора.

В цапфах я заменил подшипники. Стоковые подшипники мне совсем не нравятся. Они безсепараторного типа и не отличаются хорошим качеством.
С такими подшипниками у меня уже возникали проблемы с перекашиванием цапф при плотной затяжке межлопастного вала. Это приводило к вибрациям и “бабочке”. Поэтому я сразу их заменил на подшипники из цапф от вертолета WL V977. Они с пластиковым сепаратором, гораздо качественней и надежнее.

Тарелку автомата перекоса я также немного доработал. Заменил латунный “рыбий глаз” на капроновый, который выточил сам. Внутреннюю часть тарелки вклеил на локтейт в подшипник и максимально сточил нижнюю кромку под самый подшипник, для того чтобы она не терлась об основной вал при сильных отклонениях тарелки

Хаб также слегка был доработан, но этого практически не заметно. Со временем, острые кромки ограничителей тяг, стирают сами тяги, идущие от тарелки к цапфам. Я не стал снимать фаску с кромок для того чтобы затупить их, а просто слегка замял эту кромку при помощи обычной тонкой отвертки с хорошо отполированной боковой поверхностью. Для этих целей подойдет любой тонкий металлический стержень с гладкой поверхностью или конец тонкого сверла.
Визуально эффекта замятия практически не видно, но теперь край стал тупым и тяги уже не будут об него так сильно стачиваться.

Основной вал я сделал из карбонового прутка диаметром 2,5мм.

Хвост вертолета также не претерпел никаких изменений по сравнению с предыдущими моделями RX100 и RX120.
В нем использованы все те же конические шестерни от вертолета Walkera V120D02S и обрезанный пропеллер от WL V931.

Ну а теперь начинается самое интересное. Тут и находятся самые большие изменения по сравнению с однобаночной версией.

На фотографиях выше можно увидит уже знакомую укладку проводов от сервоприводов, и хвостового двигателя, она не изменилась, в отличии от всего остального.

Так как мощность вертолета выросла, по сравнению с однобаночной версией, я подумал, что лучше будет использовать основную шестерню от модели ХК К120.
Она боле прочная.
Как и в предыдущих своих моделях, я решил использовать скользящее крепление основной шестерни на валу.
Я срезал шлиц внутри шестерни и одел бандаж в виде латунной трубки на ступицу. Однако тут меня ждало некоторое разочарование, шестерня одевалась на вал не очень плотно. Отверстие под вал в ней оказалось чуть больше чем в шестерни от вертолета WL V977. Только на небольшом участке посадочное место под вал было нужного диаметра и плотно сидело на валу, но его площади было мало для хорошего сцепления с валом. Я уже было подумал использовать шестерню от вертолета WL V977, которая отлично подходила под скользящее крепление, и плотно садилась на вал, но потом решил, что можно и нужно доработать шестерню от К120.
Взяв металлический вал, я посадил на него шестерню от К120 на суперклей. Дождавшись, когда клей высохнет, я аккуратно сбил с него шестерню. Клей остался внутри посадочного отверстия и как раз добавил недостающего материала для плотной посадки на валу. Шестерня плотно села на вал вертолета и скользящее крепление стало работать как нужно.

Лыжи я старался максимально сместить назад, тем самым сместив назад аккумулятор, который в них вставляется, для правильной развесовки вертолета. Поэтому их пришлось немного доработать, сделав небольшой вырез под основную шестерню для того чтоб она могла свободно сползать с вала при авариях.

В качестве основного регуляторов я использовал Diatone D6. Это практически копия регулятора ХР7А. С выбором основного регулятора особых проблем нет, если подключать его к РРМ сигналу. Тут можно выбрать любой современный регулятор. C подключением основного регулятора по PWM дела обстоят похуже. Варианты выбора регуляторов ограничиваются наличием под них старых версий прошивки BLHeli, версии не старше 12.1, которая еще может понимать сигнал PWM. Из доступных вариантов есть регулятор ХР7А, а Diatone D6 который у меня был в единственном экземпляре, мне больше не удалось найти в продаже. Регулятора на 7 ампер должно хватать, так как рабочие токи при питании от 2S будут ниже, чем при питании от 1S.

Самая главная проблема в построении данного вертолета заключалась в поиске нужного хвостового регулятора.
Так как мы ограничены только сигналом PWM, для хвостового регулятора, то и выбор такого регулятора сильно сужается. С одной стороны, мы ограничены наличием под конкретный регулятор старых версий прошивки BLHeli не старше 12.1, которая понимать сигнал PWM, а с другой стороны нам нужен регулятор с быстрыми ключами, который сможет обеспечить нужную скорость отработки сигналов для хвостового двигателя.
И вот как раз с этими условиями все очень сильно усложняется. Регуляторов, отвечающих таким требованием к сожалению, нет. Есть вариант частичного решения данной проблемы путем переделывания регулятора ХР7А, при помощи замены определенных резисторов, и замена его прошивки на боле быструю версию ХР7АFast. Ту же процедуру можно провести с регулятором Diatone D6 и также использовать его для хвостового мотора.
Я в свою очередь, в данной модели, использую боле маленький и легкий регулятор MU3a для управления хвостовым двигателем. Для данного регулятора также подходит прошивка ХР7АFast, но с некоторыми оговорками.
В регулятор, который установлен в вертолете, я просто залил прошивку ХР7АFast, версии 11.2, и он нормально заработал. На более старших версиях, вплоть до версии 12.1, работа его была не стабильна. На последних 14 версиях прошивки данный регулятор также хорошо работал, но использовать их не имеет смысла так как поддержки сигнала PWM в них уже нет.
Однако самым главным открытием для меня стал тот факт, что на запасном регуляторе MU3a, прошивка ХР7АFast и даже обычна ХР7А, версии 11.2 не захотела работать стабильно. При этом на боле поздних прошивках 14 версии, регулятор работает стабильно, но как выяснилось в них занижена скорость отработки силовых ключей. Либо данный регулятор попался из другой партии с другим компонентами и не захотел работать нормально, либо его нужно также дорабатывать для стабильной работы с прошивкой ХР7АFast.
В общем уверенности в том, что любой регулятор MU3a сможет хорошо работать с прошивкой ХР7АFast у меня пока нет. Так же хочу сказать, что на совсем ранних релизах прошивки ХР7АFast, у регулятора выгорели 2 силовых ключа, поэтому экспериментировать сними я вам не рекомендую.
Но даже если все это опустить, то скорости стабильно работающей прошивки ХР7АFast возможно может не хватать для четкой работы хвоста.
Поэтому вопрос с хвостовым регулятором пока что к сожалению, открыт.

Еще одним неприятным открытием для меня стало отсутствие на рынке аккумуляторов такого типа, который используется в вертолетах ХК К120 и T-REX150
Самое интересное, что на момент проектировки все было нормально, а когда я начал собирать вертолет и решил заказать к нему аккумуляторы, то оказалось, что с хоббикинга пропали нанотеки на 330мАч, а альтернативы не появилось. С трудом я нашел нужный тип аккумуляторов на алиэкспрессе, одно порадовало, что по гуманной цене. Аккумуляторы оказались довольно хорошими.

Как можно видеть на фотографиях выше, аккумулятор установлен в корзине не до конца. Это сделано для правильной развесовки вертолета.

По отзывам владельцев вертолета ХК К 120 я понял, что существует проблема с выниманием аккумулятора из корзины, и решил сразу разобраться с этим.
Рассмотрев саму корзину, аккумулятор и разъём, я понял почему аккумулятор у ХК К120 плохо достается.
На это есть 3 причины.

1 - зацепы на самом разъёме.
Их нужно срезать.

2 - расположение разъёма.
Он повернут вырезами для зацепов вниз. Получается сам разъём при таком расположении, находится ниже и дальше от плоскости лыж, к которой он крепится.
При вынимании аккумулятора, даже с обрезанными зацепами разъёма, он все равно плохо достается, потому, что сам разъём находится далеко от плоскости его крепежа, и начинает загибаться во внутрь (вверх, если вертолет стоит). Тем самым становится сложнее разъединить разъём. Плоскость крепежа разъёма нужно совместить с плоскостью пинов внутри него, или как можно ближе к ней, тогда он будет свободно разъединяться. А для этого нужно перевернуть аккумулятор, чтобы сместить вверх ту часть разъема, которая находится на аккумуляторе, и соответственно гнездо на лыжах тоже можно будет сместить.
Как видно на фото, аккумулятор у меня развернут на 180 градусов в корзине, по сравнению с расположением в модели К120. Это позволяет легче разъединять разъём.

3 - на пластиковом корпусе аккумулятора могут быть облои, которые могут цепляться за корзину и мешать свободному движению аккумулятора в ней.
В моём случае данная проблема не актуальна, так как аккумулятор входит в корзину не до конца, и облой не мешает его движению.

Сам разъём, я закрепил на лыжах при помощи полоски текстолита, предварительно вставив и припаяв его к ней. Сама полоска прикручен к лыжам двумя саморезами.

В итоге аккумулятор из корзины, в моём вертолете, достается довольно легко. Сменить аккумулятор гораздо проще чем в однобаночной версии с jst разъёмом.

Ну и самое интересное - это полет.

Заставить вертолёт хорошо летать было не просто. Динамика двухбаночного вертолета заметно отличается от динамики при питании силовой части от одной банки. Самым важным отличием оказалась динамика работы хвостового двигателя. С повышением напряжения питания возросла мощность хвоста и скорость его реакции. И вот как раз с повышение скорости реакции хвостового мотора на сигнал от полетного контроллера связано много трудностей.

Полетный контроллер от вертолета ХК К110 имеет свои PID настройки, под характеристики и возможности конкретной модели. В частности, на скорости отработки сигнала хвостовым двигателем, учитывающие массу и инерционность хвоста, а также мощность и скорость хвостового двигателя.
Так как в моей модели хвост не имеет на конце тяжелого двигателя, а соответственно имеет меньший вес и инерцию, то и отрабатывает сигнал он гораздо быстрее. А если сюда добавить питание от 2S, то скорость ещё возрастет. И если в однобаночной версии PID настройки полётного контроллера еще подходили для хвоста, то на двух банках они уже не совсем подходят. В следствии этого получается перерегулирование хвоста. Чтобы это избежать нужно понизить в настройках хвостового регулятора параметр Motor Gain. Однако понижение данного параметра не проходит бесследно. Слишком низкое значение этого параметра приводи к тому, что хвосту не хватает скорости реакции. В данном вертолете мне пришлось его понизить до минимального значения 0,75, чтобы успокоить хвост и сминимизировать эффект перерегулирования. Хвост стал работать стабильно, однако после испытаний вертолета на новых аккумуляторах выяснилось что, на резких перекладках шага хвост не успевал отрабатывать и его начинало уводить.
Поэтому, для стабильной работы хвоста, пришлось слегка повысить гейн в настройках регулятора и смериться с его небольшой дрожью в работе.
Все эти танцы с бубном конечно не являются решением проблемы, а всего лишь полумерами. К сожалению, они не дают идеального результата. Настройки всех PID параметров как хвоста, так и всех остальных, должны производится непосредственно в полетном контроллере. Настроить их правильно на уровне регулятора практически невозможно.

К моему сожалению у полетных контроллеров от вертолетов ХК К110 или WLV977, нет возможности настройки PID, хотя эта возможность могла быть, это реализовать не сильно сложно и уже реализовано в других полетных контроллерах такого типа.
Поэтому в финальной версии я планирую использовать другой полетный контроллер с возможностью настраивать PID, и надеюсь, что хвост станет работать гораздо стабильнее и четче.

В плане силовой и механической части к вертолету претензий нет вообще. Основной мотор отлично держит обороты и нагрузку.
Для меня этот уровень мощности уже избыточен, и справится мне с ним довольно проблемно. Пришлось даже прикрутить немного шаг в настройках пульта, до 90%.
По сравнению с однобаночной версией, вертолет выстреливает в верх заметно быстрее.

Вес вертолета с лопастями от ХК К 120 получился не маленьким - 58г, однако он все-таки немного легче чем вертолет донор ХК К120.
Вес аккумулятора 18г, итого полетный вес получился 76г. Однако этот вес совершенно не ощущается, так как силовая часть легко с ним справляется.

Ну и напоследок групповое фото всех моих моделей.

По видео полета с лопастями от ХК К120 можно оценить динамику вертолета с питанием от двух банок. На мой взгляд она более чем впечатляющая.

Полетав на тяжелых и широких лопастях от ХК К 120, я решил попробовать поставить на вертолёт старые добрые лопасти от ХК К123. Они такой же длины, но уже и легче. И вот тут меня ждало приятное удивление. С лопастями от ХК К123 вертолёт заиграл новым красками!!! Полет стал более воздушным, а реакция и скорость по цыклику возросла. Вертолёт стал более юрким и лёгким. Летать с лёгкими лопастями от ХК К123 мне понравилось гораздо больше. Я вновь увеличил шаг до 100%, и получил на узких лопастях такой же отклик по шагу, как и на широких.
Так же, по ощущениям, с лёгкими лопастями незначительно увеличилась скорость головы, и снизилась нагрузка на аккумулятор.

Вот видео полёта с более лёгкими лопастями от WL V931, по которому можно будет оценить возросшую скорость по цыклику и общую воздушность полёта.

P.S.
Фото в нормально разрешении можно посмотреть тут.
www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=37229447&po…