Без категории

Оригинал статьи в Живом Журнале

В начале 2018 года компания DJI выпустила необычайно привлекательную модель квадрокоптера DJI Mavic Air: очень компактный аппарат с камерой на гиростабилизированном трехосевом подвесе, способной снимать 4K-видео и 12Мп-фото. В последнее время, благодаря Youtube, видео стало очень популярно. И дрон в большой степени заточен именно на видео. По первым впечатлениям кино получается шикарное. Но меня видеосъемка не привлекает, да и навыков соответствующих нет. А вот фото...

Окрестности Кириллова. Кириллов на горизонте слева


Фото мне гораздо интересней. Но чудес, увы, не бывает. Камера Mavic Air имеет матрицу размером 1/2,3 дюйма. Это маленькая матрица, она в 5,3 раза меньше по размеру стандартного пленочного ...

Он начинающего начинающим

Эту заметку начал писать больше года назад, когда все для меня было ново и необычно. Но не дописал. А теперь уже, пожалуй, не допишу, потому что свежесть ощущений ушла. Публикую как есть. Может, кому будет польза.

Здесь я попробую, пока не забыл, перечислить вещи, которые были мне не понятны перед постройкой и в ходе постройки первого квадрокоптра. Люди, имеющие опыт, часто не понимают (не хотят или не могут понять), что человеку, впервые столкнувшемуся с вертолетной тематикой, бывает непонятно абсолютно все. Его шугают, посылают в фак (который обычно никакой, безбожно устарел и мало что объясняет). А дело не в том, что человек не умеет пользоваться поиском. Дело в том, что ему непонятно все. И не ясно, что собственно искать. Это даже не зависит о предмета. То же самое бывает, когда погружаешься впервые в самые разные темы. Я ...

В предыдущей статье про статический потолок получены очень большие значения потолка - существенно больше 10 км для вполне типичных значений запаса тяги. В форуме и комментариях высказывались разумные соображения по поводу того, что достичь такого потолка на практике затруднительно. Причины - от недостатка энергии батареи до опасности обледенения. Согласен. Но, строго говоря, потолок - это высота, на которой аппарат может висеть, а не на которую он может подняться.

Однако, нашлась причина, по которой и висеть на высоте, полученной в упомянутых расчетах, не ...

Статический потолок - это максимальная высота, на которой вертолет может висеть. Ограничивается потолок тем, что с ростом высоты падает плотность воздуха, а значит и тяга винта. На высоте статического потолка вся мощность мотора, работающего на полном "газе", расходуется на висение.

Баланс мощности и статический потолок вертолета Ми-26Т

Существует и динамический потолок. Дело в том, что при полете по горизонтали эффективность несущего винта оказывается выше, чем в режиме висения и поэтому, двигаясь по наклонной траектории вверх, вертолет может подняться выше статического потолка. Максимальная высота, на которую может подняться вертолет ...

Использование соосного расположения винтов мультикоптера позволяет заметно уменьшить его габарит. При этом, например, соосный октокоптер (самая популярная соосная схема: 8 моторов, 4 луча) сопоставим с несоосным октокоптером (8 моторов, 8 лучей), хотя эффективность нижних винтов несколько снижается. Обнаруживаются, однако, и еще некоторые преимущества соосной схемы, которые для простоты изложения рассмотрим на примере соосного и несоосного октокоптера:

1) 4 коротких луча лучше 8 длинных. При одинаковых размерах пропеллеров у соосного октокоптера лучей вдвое меньше и они короче. Кроме уменьшения габаритов аппарата это облегчает его. Изгибающий момент от силы тяги мотора(ов) пропорционален длине луча, поэтому напряжения, возникающие в основании луча, которые определяют его прочность, оказываются меньше, за счет чего луч может быть облегчен.

2) 4 нагруженных луча лучше 8 малонагруженных. При заданной длине вес луча определяется ...

В заметке про "формулу счастья" был приведен коэффициент 3.8, позволяющий по вертолетному числу H оценить время полета летательного аппарата (ЛА). Этот коэффициент был рассчитан для идеализированной модели вертолета с относительным КПД пропеллеров 50% и КПД электропривода 95%, что является довольно высокими показателями. Более точно этот расчетный коэффициент равен 3.8268. Если вы уверены, что КПД аппарата, который строите, будет сопоставим с приведенными цифрами (например, знаете характеристики аналогов), то такая оценка может быть вполне приемлема. Но это не всегда так. Например, для моделей обычных электрических вертолетов (не мультикоптеров) такая оценка оказывается завышенной.

С другой стороны, если аппарат уже построен и летает, можно оценить его эффективность как отношение фактического времени полета (висения) к вычисленной величине H, которая характеризует потенциал ЛА. Чем больше величина этого отношения, ...

Миниатюры

   

Изображения

 

В нескольких предыдущих статьях были предложены методики оценки времени полета электрического вертолета. Использование этих методик предполагает выполнение вычислений по формулам, использование графиков и таблиц. При этом обычно требуется предварительно перевести величины, используемые в формулах, в систему единиц СИ, а затем - обратно в привычные единицы. Значения по графикам берутся на глазок... В какой-то момент поймал себя на том, что самому эти методики не очень уж удобны - постоянный перевод из дюймов в метры, из секунд в минуты напрягает. ...

Миниатюры

   

В статье "Еще один критерий выбора массы аккумулятора для электрического вертолета" был предложен интегральный критерий, в соответствии с которым рекомендуется брать относительную массу АКБ равной

m = 3/2^(2/3) - 1 ≈ 0.89

(1)

То есть масса АКБ должна составлять около 89% массы ЛА без батареи. Тогда продолжительность полета тоже будет составлять те же 89% максимально возможной, которая достигается при m = 2.

Нетрудно показать, что для двух вертолетов с разной относительной массой батареи отношение мощностей, необходимых для поддержания ЛА в воздухе при прочих равных будет равно

N1/N2 = ((1+m1)/(1+m2))^(3/2)

(2)

Подставляя сюда m1= 2, а m2= 3/2^(2/3) - 1, получим

N1/N2 = ((1+2)/(3/2^(2/3)))^(3/2) = (2^(2/3))^(3/2) = 2

(3)

То есть при использовании аккумулятора оптимальной (в соответствии с (1)) массы мощность, необходимая для поддержания аппарата в воздухе, уменьшается ровно вдвое по сравнению ...

Эта статья продолжает серию предыдущих работ, в которых рассматривались вопросы, связанные с оценкой времени полета электрического вертолета (мультикоптера):

Об эффективности воздушного винта
Проектирование мультикоптера
Продолжительность полета электрического беспилотного вертолета
Аэродинамическое качество пропеллеров APC
Эффективность идеального пропеллера
Сравнительная оценка эффективности пропеллера

Ниже дается простая методика, позволяющая оценить потенциал проектируемого мультикоптера, узнать теоретический предел продолжительности полета. Все данные относятся к режиму висения. Обоснование методики можно найти в упомянутых выше статьях.

На рис. 1 приводятся графики, позволяющие ...

Миниатюры

   

В сети имеется множество таблиц с тестами пропеллеров и винто-моторных групп (ВМГ). Многие делают собственные тесты. Иногда возникают проблемы в сопоставлении этих данных друг с другом и абсолютной оценке эффективности пропеллера и ВМГ. Дело в том, что сравнивать эффективность можно только при одинаковой тяге или одинаковой мощности. А значения тяги и мощности в таблицах результатов разных измерений чаще всего не совпадают. Поэтому сравнение происходит на глазок. К тому же, может оказаться неясно, каков же абсолютный уровень аэродинамического качества.

Ниже предлагается простой способ, позволяющий оценить качество пропеллера. Теоретические основы такого метода изложены в статье Эффективность идеального пропеллера.

1. По величине силы тяги F [г], полученной при испытаниях, и диаметру винта считаем нагрузку на диск: p = F/S [г/кв.дюйм], где S [кв.дюйм] - площадь, ометаемая винтом при вращении (площадь диска). ...

Миниатюры