Электронный автомат перекоса.(Фантазия)
Идея управления лопастями непосредственно р/м всплывала у
меня давно,но как только я предсавил в каком режиме будет
работать р/м, я тут-же её утопил.
Недавно эта идея опять всплыла, но несколько в другом обличии.
И так суть идеи.
В цапфе каждой лопасти установлены шаговые двигатели и
энкодеры(датчики угла поворота). На главном валу так-же
установлен энкодер для определения положения лопасти по отношению
к оси фюзеляжа.Кроме этого не гл.валу установлен ротор генератора
с контроллером питания шаговых двигателей.
Таким образом ротор является автономной системой,которая
получает сигналы через последовательный( например-инфракрасный)
порт о коллективном шаге и крен/тангаже.
Эти сигналы поступают в контроллеры шаговых двигателей лопастей.
Через энкодер на цапфе осуществляется обратная связь об угле лопасти.
Т.к эта система имеет ОЧЕНЬ хороший обдув, то можно получить очень
хорошее соотношение мощность/вес.
Для справки. Современные шаговые двигатели как правило имеют стандартно
200 полных шагов на оборот.Однако контроллеры позволяют получать до
2000 микрошагов на оборот.
В принципе шаговый двигатель+энкодер - это таже р/м но без редуктора
(самой слабой её части).
Мне кажется эта идея имеет право перейти из области фантазии в реальность.
Не, не имеет она такого права. Идея утопична и вот почему:
Автомат перекоса не только управляет углами установки лопастей. Он еще МЕХАНИЧЕСКИ уравновешивает моменты инерции (по оси лопасти) лопастей при изменении циклического шага. В Вашем проекте предлагается эти моменты инерции уравновешивать сервоприводом. Вы прикинте мощность, потребную для этого. И что произойдет с КПД?
Только по этой причине в большой авиации от автомата перекоса отказаться не могут.
добавлю еще.
- прикиньте стоимость - станет очень грустно.
- пока генератор не заработает - управления шагом нет. стремно.
- микрошаги - замечательно. а каково разрешение углового датчика? :)
- лучше всего летают модели по схеме ротора с серволопатками. из-за мехонического гироскопа, в частности. и из-за усилителя, позволяющего маломощным сервам ворочать циклическим шагом. прямой привод лишен обоих достоинств.
Автомат перекоса не только управляет углами установки лопастей.
Он еще МЕХАНИЧЕСКИ уравновешивает моменты инерции (по оси лопасти)
лопастей при изменении циклического шага.
Ничего не понял.
Я думал что АП - это управляющая тарелка и система рычагов. Как они механически
уравновешивают момент инерции?? Если не сложно, объясните попроще “на пальцах”
to toxa:
Зачем управлять лопастями, когда рортор не вращается?
У меня на столе лежит абсолютный (13разрядный оптический)
энкодер-точность 360/8192.Конечно он не миниатюрный (D=60,
L=70),но техника на месте не стоит.
Эта система предназначена для промышленных аппаратов весом
в десяток и более кг.,а не для “Жабы”.Элекронный гиро будет держать
верт гораздо точнее,чем механические серволопатки.К тому же электронные
системы всегда более надёжны и гибче в части переналадок, чем механические.
И куда ставить серволопатки на 3х и более лопастные ротора.
Ну а о цене здесь совсем неуместно говорить, когда речь идёт об идее.
Это всё равно что лет 10-15 назад обсуждать стоимость тепершних наворотов
сотовых телефонов.
В автомате перекоса лопасть за один оборот несущего винта должна плавно и очень быстро менять свой угол. Например, при частоте вращения ротора 1400 об/мин лопасть делает один оборот за 0.000714286 сек. Допустим, что при отклонении ручки управления кольцо автомата перекоса наклонилось так, что изменение шага лопасти за один оборот составляет ±1 градус. Получаем в сумме 2 градуса за один оборот. Сразу видно, что серво должна за 0.000714286 секунды менять положение лопасти на 2 градуса. Т.е. требования к скорости, только в этом режиме автомата перекоса для сервы составят 60 градусов за 0.021428571 сек ☕ Впечетляет? Увы …
Казаков Alexandr, для большей наглядности положите в форум пример расчета усилия для одного серво, по вашей идее.
И другой вопрос, почему Вы не хотите использовать обычный автомат перекоса?
www.rcdesign.ru/reviews/heli/keyence_revolutor
А про этот “автомат перекоса” Вы читали? (Первая модель)? Весьма оригинально!
Ничего не понял.
Я думал что АП - это управляющая тарелка и система рычагов. Как они механически
уравновешивают момент инерции?? Если не сложно, объясните попроще “на пальцах”
Пардон, не все можно объяснить на пальцах.
Если хоть чуть знакомы с физикой, то можете и сами посчитать. Лопасть надо поворачивать по синусу. Период известен. Вот и посчитайте потребную мощность. В тарелке перекоса эта мощность отбирается для двухлопастного винта от маршевого мотора, а для многолопастных идет уравновешивание моментов. Нарисуйте, к примеру, для четырехлопастного винта картинку сил, действующих на тарелку. Там и увидите, как они взаимно компенсируются.
Если с физикой не знакомы, лучше просто поверить на слово. 😃
www.rcdesign.ru/reviews/heli/keyence_revolutor
А про этот “автомат перекоса” Вы читали? (Первая модель)? Весьма оригинально!
Похоже на развитие автодинамической втулки ротора автожира Сиерва С-30 😃
Мне кажется здесь компромисс между простой механикой автомата перекоса и понижением маневренности модели. Известно, что угол отставания лопасти может достигать величины 10-12 градусов на различных режимах полета вертолета. Интересно, какой процент мощьности двигателя кушается этим автоматом перекоса на создание пиковых ускорений изменяющих угол атаки лопасти?
to Denis G:
Денис, надо аккуратнее обращатся с цифрами. Следите за мной. 1400 об/мин - это
23 об/сек. т.е. 1об за 0.04сек. Соответственно лопасть принимает значение
противоположной стороны через 0.02сек. Предположим невероятное, лопасть за пол оборота
меняет значение с +10 на -10 за 0.02сек. 20град. =1/13 оборота,т.е. скорость
вращения лопасти вокруг оси цапфы =1об за 0.26сек или менее чем 4об/сек. Впечатляет?
Денис, расчёты нагрузок на серво можно делають только под конкретный проект, а я
выдвивнул всего лишь идею, и пытаюсь обсудить её принципиальную возможность.
to BALAL:
Я читал когда-то, но так и не понял как ЭТО работает, к тому-же эта система не имеет
коллективного шага. Не представляю как на ДВСном верте за один оборот несколько
раз менять скорость вращения.
to vovik:
Наверно я бестолковый,никак не пойму в чём вы нашли проблему? Может всё-таки обьяснить на пальцах,
а то фраза типа “лопасть надо поворачивать по синусу” как-то напрягает.Я думал лопасть надо повора
чивать на оси (не обижайтесь, шутка типа юмора). Я понимаю что в ваши планы не входит в чём-то меня
убеждать или разубеждать, просто хочется докопатся до истенны.
Денис, надо аккуратнее обращатся с цифрами. Следите за мной…
Да, 23.(3) об/сек или один оборот за 0.042857 сек.
И изменение на 20 градусов за 0.021429 сек. Или 360 гр. за 0.385714 сек, что соответствует частоте вращения 2.592593 об/сек или 155.5556 об/мин.
Теперь впечатляет 😃 Но все таки… 😃 Идея идеей и объектно-ориентированные методики построения систем это хорошо, но хочется увидеть хотябы оценку нагрузок на серво ☕ У Вас сейчас какая любимая модель вертолета? сделайте оценку на ее базе… И еще, какую точность позиционирования лопасти для электронной системы управления Вы видите в своей идее?
to BALAL:
Я читал когда-то, но так и не понял как ЭТО работает, к тому-же эта система не имеет
коллективного шага. Не представляю как на ДВСном верте за один оборот несколько
раз менять скорость вращения.
Справедливые замечания, особенно про ДВС.
… Не представляю как на ДВСном верте за один оборот несколько
раз менять скорость вращения.
Скорее всего на ДВС можно дать свободный ход втулке ротора относительно оси ротора, скажем градусов на 180. Тогда при вращении основной оси втулка ротора с лопастями сможет запаздывать или опережать ±90 гр. основной момент задающейся редуктором.
Чтобы втулка ротора сама могла делать прирощение скорости или запаздывание(±90 гр.) можно использовать дополнительный электропривод с компьютерным управлением и противовесами соединенный непосредственно с втулкой ротора и задающей ей дополнительное ускорение или замедление относительно вращения основного редуктора. Эту конструкцию проще смонтировать с верху на втулке ротора. В качестве противовесов можно попробовать использовать дополнительные лопасти. Что думаете о таком решении? 😃
Другой вопрос, что такой электронный автомат перекоса не настолько универсален, как Ваша идея, плюс остается вопрос с нерешенным коллективным шагом. ☕
Другой вопрос, что такой электронный автомат перекоса не настолько универсален, как Ваша идея, плюс остается вопрос с нерешенным коллективным шагом. ☕
Такой автомат ничем не лучше тарелки. А хуже - многим.
Зачем же он нужен?
to Denis G:
Я совершенно не представляю как эта система работает (в орегинальном варианте), поэтому ничего вам по этому поводу не мого сказать. К томуже
жизнь показала,что это тупиковая идея.Так стоит ли дальше забиратся в тупик.
Такой автомат ничем не лучше тарелки. А хуже - многим.
Зачем же он нужен?
Это была идея автомата перекоса для ДВС после прочтения статьи на
www.rcdesign.ru/reviews/heli/keyence_revolutor. ☕
Он действительно во многом уступает классическому автомату перекоса. Его даже опастно ставить на модели предназначеные для высшего пилотажа, 😃 разве что для спокойных полетов, без сильных внешних воздействий.
По скорости отработки, точности позиционирования и в итоге
правильности установки углов лопастей, электронная система
запросто уделает любую механику. Вспомните телевизионные
развёртки, системы управления головками CD, системы управления
лазерными графическими установками, системы позиционирования
вообще с исполнительными механизмами на развёрнутых двигателях.
Так что идея вполне жизнеспособна. Ложка дёгтя заключается в том
что от механических узлов - тяг, шарниров, всё равно никуда не
денешься, и самый главный минус - большое энергопотребление.
Ну и как уже было сказано - вес и стоимость будут в проигрыше.
Минусов пока многовато, но идея интересная.
Классический автомат перекоса, как и предложенная идея, тоже может управляться электроникой. Что собственно и делается на взрослых вертушках. Оба варианта не лишины сложной механики. Нельзя сказать классический автомат перекоса не “электронный”, поставьте компьютер и он такой же электронный, как предложенная идея. ☕ Но плюс предложенния в том, что новый автомат имеет универсальное, абсолютно раздельное управление лопастями, т.е. теоритически возможность адаптации вертолета к самым разным режимам полета.
Теперь вопрос, насколько важно иметь абсолютно раздельное управление лопастями ❓ ❓ ❓ Стоит ли такая задача перед разработчиками вертолетов или всех сто процентов устраивает классический автомат перекоса? Потому что это единствеенный возможный плюс, из-за которого стоит поломать голову над этой идей.
Угу а теперь вспомним почему Мерседес тихо мирно похоронил систему электронной педали тормоза с отзывом и снятием ее с уже выпущенных машин?
И почему в Автомате калашникова нет батареек?
У кого со слухом порядок тот замечал как падают обороты ротора той же жабы при при резком изменении наклона ротора при этом основная работа идет именно на ворочанье лопостей.
На техже вертолетах есть системы стабилизации оружия например пушки на томже “апачи”. дак вот там где эта система электрическая бортовая электросеть грузится при ее работе глобально. Так и здесь преобразовать мех усилие на генераторе в электричество а затем его в мех усилие? зачем, проще механнику преобразовывать в механику что и используют в системе перекоса с серволопатками . Хотя кто его знает куда все катится скажи комунибудь в 60е годы что из себя будет представлять компъютер… поживем увидим.
to DjAndy:
Вся фишка идеи и состоит в том, чтобы отказатся от тяг и рычагов,
чтобы получить “голый” вал в верхней половине.Хотя в нижней половине будет
тихий ужас (генератор,электроника,система передачи информации).
Но в принципе это всё решаемо.
to DjAndy:
Вся фишка идеи и состоит в том, чтобы отказатся от тяг и рычагов,
чтобы получить “голый” вал в верхней половине.Хотя в нижней половине будет
тихий ужас (генератор,электроника,система передачи информации).
Но в принципе это всё решаемо.
Решаемо 😃 И ни какого ужаса. Можно подобрать микрокомпьютер, запрограммировать. Это то что сейчас реально продается. На то что электронный модуль повлияет на цену модели, пока закроем глаза. Потому что производительный компьютер на борту это хороший задел для других функций.
А зачем голый вал в верхней половине? Какой главный акцент идеи - повысить летные качества модели, или в том, чтобы упростить самостоятельное изготовление автомата перекоса?
Сейчас вопрос в механическом приводе лопасти, чтобы он не дороже и не сложней конструкции классического автомата перекоса получился.
Если делать в лоб для ротора с двумя лопастями и двумя серволопатками, то:
- Серво управления коллективным шагом заменяется на два на каждую лопасть, крепится непосредственно на роторе. Так убрали часть механики с вала. Режим работы серво что и раньше.
- Делаем тоже с серволопатками, на каждую по серво с креплением на ротор. Единственное “но”, нужно установить быстрые цифровые серво. В начале темы уже дали оценку быстродействия… ☕ Получили автомат перекоса с приемлимыми нагрузками на серво.
Итак цель - голый вал в верхней половине 😲 Осталось посчитать в деньгах какая реальная выгода. Бортовой компьютер не плюсуйте, разве что маленький микроконтроллер для управления автоматом перекоса 😃
Денис, вы наверно не очень внимательно прочитали моё первое сообщение.
Применение р/м в такой системе исключено. Через 5 минут “дрыгания”
их редуктора выработают свой ресурс. Поэтому только шаговые двигатели
с непосредственным приводом на цапфу лопасти.
Главный акцент идеи - по возможности максимально уйти от механики.
В массовом производстве электроника всегда дешевле и надёжнее
механики. О самостоятельном изготовлении с “0” не может быть и речи.
Во всяком случае мне слабо.