двигатели + винты= характеристики (для мультикоптеров и других ла)
Просто и быстро (набросок)
А теперь теперь попробуем немного теорию скрестить с практикой и попробуем вывести некоторые правила, упростив утомительные расчеты и соединив их с практической стороной, полученной из многочисленных опытов и мытырных формул
Как все же подобрать двигатель из сегодняшнего многообразия под конкретные задачи, под конкретную схему (Х3-Х8 или больше), что выбрать, с чего начать, как прикидывать, от чего отталкиваться и при этом максимально получить нужный эффект, не имея базовых знаний и не желая читать кучу страниц этого форума и тем более ее анализировать. Задача не из простых и довольно напряженная со всех сторон подхода, включая и финансовую как последний форпост. И все это особенно актуально для тех, кто в мир много роторов с прямым приводом пришел совсем недавно. И таких не мало.
Полетит или нет аппарат??? Это первый вопрос. Для ответа на него можно обратится к программе е-калькулятору www.ecalc.ch/xcoptercalc_e.htm?ecalc. Она дает представление о возможности оторваться от земли и как то полететь. Проблемы лишь в том, как долго оно летать будет и другая проблема - лишь немногие умеют этой программой правильно пользоваться. Ну не хотим Мы учится. Нам все и сразу давай. Тогда продолжаем.
Оторваться от земли и преодолеть ее притяжение сегодня не сложно. Сложности в другом. Какая эффективность такого отрыва, как долго продлится этот отрыв и что сможем нести из полезной нагрузки на борту боле менее рационально и эффективно
Полет на 5-10 минут - это очень мало. И это становится очевидным для любого пилота-конструктора-самоделкина. Когда полетаем с месячишко или чуть больше, захочется действительно летать долго, а не подпрыгивать. Но, а если подпрыгивать до 10-12 минут, то уже конкретно с увесистой полезной нагрузкой и не малой
Есть простой способ оценки возможностей моторов и их перспективы применения. Он очень простой, но дающий конкретное представление даже неосведомленному в вопросах много роторной тяги. Как говорится – одной прикидкой. Метод оценки применим к сегодняшнему типу бес коллекторных моторов. Проверен как расчетами, так и опытным путем
Итак.
- Сперва наперво нужно определится что приоритетней, продолжительность полета или грузоподъемность. Далее подход такой. Для продолжительного полета наиболее целесообразно применять схемы Х3-Х4 . А для носителя грузов - Х6-Х8 , но и здесь можно выжимать полетное время и сохранять при этом грузоподъемность (все касаемо и соосных вариантов компоновки). Выигрышная схема для такого результата Х-6 (хороший полезный вес + время), но а для веса , как понимаем – Х8 и даже больше.
- Следующий этап – это ориентировочный полетный вес, который сообразуется с задачами и установленным оборудованием, этот вес берется без учета веса моторов.
Теперь мы уже подошли к вопросу выбора мотора. Решение задачи простое, нужно полный полетный вес (без учета веса моторов) разделить на количество моторов в схеме. Полученное значение определяет значение тяги на мотор в точке зависания, без учета собственного веса мотора. Точка зависания - это точка, в которой аппарат проводит большую часть времени в полете, где его вес уравновешен силой тяги моторов. И какой оптимальный мотор под эту тягу подобрать??? Очень просто. Для этого достаточно выбрать мотор с массой одной пятой– шестой от значения тяги на один двигатель. Таковы на сегодня моторы и в этой точке тяги они обеспечивают наибольший экономичный режим. И этот коэф. жестко привязан к массе.
пример:
Планируется аппарат с полетным весом около 2,5 кг (рама, АКБ, навесное оборудование, мозги, ESC (средний вес одного ЕSC выбирается в пределах 30 грамм для упрощения расчетов для не сверх тяжелых аппаратов)). Приоритетная задача для аппарата – получить хорошее полетное время и определится с моторами, уточнить их количество, способным уверенно носить этот вес в 2,5кг и, причем долго, выводя моторы в экономный режим.
Выбираем схему Х4 , как оптимально простую и экономную. Определяем чистую тягу на один двигатель. 2,5:4=0,650 кг. Далее определяем линейку моторов по весовому числу. 650гр:5=130гр.650:6=108грамм. Теперь нам ясно, что моторы массой менее 108-130 грамм ставить на эту машину нецелесообразно в силу меньшей эффективности. Из веса нам уже понятно, что ставить и определился класс мотора. Теперь общий полетный вес аппарата составит ориентировочно 2,5+(0,130*4)=3,020 кг около 3-х кг не считая веса пропеллеров
Ну, уж больно крупноват двигатель. Попробуем подобрать мотор под схему Х6 и посмотрим что нам удобнее.
2500/6=416,6 416,6/5=83 2500+83*6= 2998
Аналогично можно попробовать и под вариант Х8
2500/8=312,5 312,5/5=62,5 2500+62,5*8=3000
Почему выбирается коэффициент 5 или 6. Для очень качественных моторов он 6(крайне редко и больше). Для более дохлых (среднего уровня) естественно 5. Моторы с плохим качеством мы и не рассматриваем. Этот. коэф у них может, опустится и до 4.
В общем, не сложно.
Здесь не рассматривается вопрос оптимизации под пропеллер, Кв., напряжение питания, емкость АКБ. Это уже следующие шаги проектирования. Задача стояла сделать первый шаг, в выборе мотора сообразуясь с задачей и мы его уже сделали.
Если кому поможет простейшая оценка выбора, то только порадует.
Спорить ,опровергать, соглошаться или нет…дело каждого в силу набранного опыта. Главное не превращать в базар. Проше просто некуда:)
Александр спасибо, очень познавательно!
К сожалению, я не до конца понял самый главный момент - что такое режим эффективности мотора?
На каких именно оборотах от максимальных он находится, и от чего еще зависит? Почему жестко привязан к массе?
Для этого достаточно выбрать мотор с массой одной пятой– шестой от значения тяги на один двигатель. Таковы на сегодня моторы и в этой точке тяги они обеспечивают наибольший экономичный режим. И этот коэф. жестко привязан к массе.
Интересно, на как то спорно … Вы считаете массу мотора (привязав это напрямую к эффективности, без учёта оптимального винта и расхода) для разных конфигураций, но от массы зависят напрямую и характеристики (кв, связь с винтами и следовательно тяга) … может всёж танцевать от оптимальных соотношений кв+винт, туда добавлять массу и отсюда нарисуется как раз схема под условия, общий вес и тд. и тп … ?
p/s вообще конечно все эти танцы с бубном только ради нахождения точки пересечения кривых полётное время и масса …
что такое режим эффективности мотора?
Это когда на удержание в воздухе 1 кг (да и любого другого веса) с помощью связки пропеллер-мотор тратися наименьшее количество энергии. Чем меньше нужно энергии, тем выше эффективность. Для каждой пары (мотор-винт) есть свой эффетивный вес. И если его превысить, то время полета резко падает.
ИМХО как по мне, так 97% форумопосетителей выбирают моторы “с запасом”, который ну никак не нужен.
Если не хотите вначале ставить дорогую технику на коптер(ах это волшебное слово “зеркалка” 😃 , хотя, имхо, давно уже беззеркальные аппараты доказали своё превосходство в данном хобби(меньший вес при тех же(если не лучших) возможностях), нагрузите полезной нагрузкой-ДОП АККУМ
Не буду спорить и не буду опровергать и доказывать и тем более здесь на форуме, так как главный смысл средней оптимальной точки (формулы, многочисленные опыты приводить нет необходимости… понятно, почему надеюсь) но смысл средней эффективности использования мотора пришел к коэф. 5-6. Если вдруг получается что он выходит на 6-8 то значит, вы вводите мотор в максимальный режим нагрузки. Если это меньше 5 массового числа - ТО ЭТО КРАЙНЕ СБАЛАНСИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПО ЭКОНОМИИ ЭНЕРГОЗАТРАТ
Но это только на сегодня и ближайший год - полтора
P.S/ Без мотор мы не полетим…😉
привязав это напрямую к эффективности, без учёта оптимального винта и расхода)
Не прочитал и не уловил сразу…
О винтах , регуляторах, кв, кол банок и напруги есть пояснение. Читайте внимательнее. Эти величины только для тех, кто пойдет дальше (просто не рассматривается здесь…ППР возникнет 😃 ), если есть необходимость и цель- выжать максимум из среднего и уйти дальше, но не промахнуться на первом этапе. Смысл только в этом
Попробуйте и проверте то , что у Вас сейчас летает и под рукой. И вопросов не возникнет. Возникнет только один вопрос… можно лучше или все в номе или все так плохо…вот тогда пропы, и т.д. Возможно Будет чем занятся
Как быть в ситуации когда возникает дельта?
Коптер 1000г. /4= 250 / 5 = 50г.
Есть моторы - 56г. 1000кв или 45г. 1200кв.
По какому принципу сделать выбор? Екальк показывает очень схожие результаты…
такое внимание весу моторов и ни слова о KV, размере и шаге винта и отношении KV/ к числу банок
а ведь делая первичный выбор это неотъемлемые вопросы
халява не прокатит)) либо читай неск тем по 50+ стр, либо бери за основу уже существующие конфиги!
Есть моторы - 56г. 1000кв или 45г. 1200кв. По какому принципу сделать выбор? Екальк показывает очень схожие результаты…
А тут все просто, на этот вопрос даст ответ, для каких целей вам нужна леталка. Если нужна юркость, то 1200кв если менее юркая, но чуть с большей грузоподъемностью то 1000кв
весу моторов и ни слова о KV, размере и шаге винта и отношении KV/
Если коротко, то тягу производимую ВМГ можно выразить так:
F= Rate*Velocity
rate - расход воздуха, зависит от диаметра пропеллера, чем он больше, тем больше расход
velocity - скорость истечение струи воздуха, зависит от оборотов и шага пропа
для увеличение тяги можем увеличивать или расход воздуха или скорость его истечения но если увеличиваем скорость струи, то получаем квадратичное увеличение потребляемой мощности.
Это следует из этой формулы:
P = 0.5 * rate * velocity^2
Для получение экономичной ВМГ нужно увеличивать F и при этом уменьшать мощность P. То есть нужно уменьшать обороты и увеличивать диаметр пропа.
Но уменьшать обороты нельзя до бесконечности коптер потеряем маневренность, и увеличивать пропы тоже нельзя потеряется способность ЛА к стабилизации. От сюда следует, что экономичный коптер никогда не будет шустрый и маневренный у него то обороты низкие, а пилотажка никогда не будет экономичной.
Многие наверно видели видео где коптер взлетал на ножной тяге, где пилот крутил педали и лопасти еле еле вращались и коптер взлетел, это как раз тот случай.
По этому КВ, банки на аках это все направлено на уменьшение оборотов ВМГ. А увеличение шага увеличивает скорость истечения струи равноценно увеличению оборотов.
Да и кстати выбирать между грузоподъемностью и временем полета не совсем корректно так как экономичный коптер может быть очень тяговитым, дополнительная нагрузка просто выведет ВМГ из оптимальной производительности и приведет к перерасходу энергии.
Любой аппарат хорошо летает если обороты не опустится ниже 3500-3800 об/минуту. От этого и нужно плясать. Кроме того с ростом оборотов падает эффективность. Посему выше был выбор между моторами на 1000 кв и 1200. Естественно 1000 лучше и экономичнее.
но если увеличиваем скорость струи, то получаем квадратичное увеличение потребляемой мощности.
Все верно. Отсюда и направление к выбору. Сюда же добавляем возрастанее сопротивления лопасти ( от скорости этой кромкилопасти). С увеличением Кв она растет. И функция зависимости сопротивления не линейная. Это ведь школьный курс. Ничего нового. Просто простой анализ для оценки.
Очень жду результатов. Если можете, снимите видео с борта.
Вчера полетал и поснимал немного техническое видео.
Выложить могу, но зачем?
С расколбасом разобрался- проблема была в одном из двигателей.
Похоже на межвитковое к.з.- не ожидал я такого от хваленых тайгеров.
Сейчас расколбас пропал, на GoPro просто прикрепленной скотчем к раме желе нет.
11-е винты все равно не нравятся: время полета значительно меньше, меньше маневренность.
Пищалка, настроенная на 3,7 В на банку с аккумуляторами 2200мАч начинает пищать почти сразу после взлета.
Вообщем, буду ставить 10-е винты…
Просто и быстро (набросок)
…
Определяем чистую тягу на один двигатель. 2,5:4=0,650 кг. Далее определяем линейку моторов по весовому числу. 650гр:5=130гр.650:6=108грамм. Теперь нам ясно, что моторы массой менее 108-130 грамм ставить на эту машину нецелесообразно в силу меньшей эффективности. Из веса нам уже понятно, что ставить и определился класс мотора. …
Проше просто некуда:)
О! Помнится, пару лет назад я предлагал отталкиваться при выборе комплектующих от общего веса коптера. Тогда многие не были со мной согласны. С опытом - пришло.
. моторы одинаковой мощности и эффективности не отличаются по весу в разы …
Вообщем, буду ставить 10-е винты…
И я заказал 10х4,7 карбона с РС-ТАймера. С 11-ми пропами эти моторы не раскрывают весь свой потенциал, хотя вполне работоспособны.
Тогда многие не были со мной согласны
с удовольствием почитал возражения … по ссылке 😃
там и “… просто вызывает улыбку” и про “Буду лично рад…” …
сорри за ОФФтоп
О! Помнится, пару лет назад я предлагал отталкиваться при выборе комплектующих от общего веса коптера. Тогда многие не были со мной согласны. С опытом - пришло.
Увы, через грамм/ватт после анализа, сопоставляя вес двигателя (магнитосердечник-корпус) было полученно соотношение конкретное приметильное к значению 7.8-9.0 грамм/ватт. И из этого коэф. конкретный. В этом наверно и разница в подходе. Каждому со школы ясно, что для подъема одного кг веса нужно затратить определенное колличество энергии. Но вот сколько энерги и в какой зависимости она привязанна к источнику энергии и рабочему узлу нужно найти и обосновать:)
Можно очень четко через формулы проводить такие расчеты с очень большой точностью. Пример е-кальк. Но там есть одно , но. … Но и такие дотошные методы для хобби пока не приемлимы и бессмысленны. Посему просто коэф:) Он понятен и прост. Кому же нужем максимальный эффект , тот сам углубится в методы расчетов
У нас здесь до сих пор некоторые товарищи пытаются описывать законы одной величиной - Амперы. 😁 И чего говорить…смысла нет
многие заявляют, что летать 30-40 минут не проблема, но никто так и не привел в пример такой сетап. Может есть у кого идеи хотя бы в теории как это осуществить использую то что можно купить?
кстати vis.asta так и не раскрыл секрет долгого полета?
и ни кто не пробовал использовать hivolt движки? hivoltmotors.ru , я с ними связывался как то, цена одного движка около 3000 руб, о качестве отзывы самые положительные.
форум не читаем, попробывать купить хайвольты самому и попробывать не хотим, с учетом всех факторов поэтому видимо и не летаем по 30-40 минут.
формула проста, 30-40 минут полета=легкий коптер (все нафиг ненужное убрать, включая шасси)+высококачественные моторы кв ниже 800+качественные пропеллеры от 11"+легкая высокоемкостная батарея с низкой токоотдачей.
это конечно понятно, но конкретно какие моторы, какие пропы?
40 минут летать на пустых телегах? Смысла в этом нет никакого. Пока реально 20-25 на загруженных , если с умом подойти. 20 минут вообще нет проблем и для тяжеловозов с чистой полезной нагрузкой в 600-1000 грамм до предела разряда в 80%. Можно и дальше время выжимать разряжая больше 90%, но это чревато и бессмысленно