Квадрокоптер, устойчивость и крупные аппараты.

L

lfhswkrv

Новичок
С развитием микроэелектроники и компьютерной техники стало возможным решать задачи устойчивости таких прикольных аппаратов как квадрокоптеры.
Они летают дома, на улице даже есть размером с корову.
Вопрос, а могут ли они быть совсем большими? Заменить вертолет? Как я понимаю - это родственные души вертолет и квадрокоптер. По экономичности и скоростям как минимум.
И если могут, то инерция мышления и промышленности не позволяет?
Или квадрокоптер круто пока он маленький?
 
Реклама
Eduard_AB

Eduard_AB

Старожил
инерция мышления и промышленности не позволяет?
Нет, это инерция мышления и отсутствие знаний пытаются идти по пути увеличения их размеров.
квадрокоптер круто пока он маленький?
Круто-не круто, а такая конструкция имеет смысл до определенного веса/размера.
Собственно она изначально появилась как альтернатива классической вертолетной схеме в микро-БПЛА.
Поскольку в миниатюрном исполнении механика несущего ротора получается заведомо малонадежной и уязвимой.
Ну и такая схема управления больше соответствует динамике миниатюрного объекта управления.
 
gourry

gourry

Старожил
Нет, это инерция мышления и отсутствие знаний пытаются идти по пути увеличения их размеров.

Круто-не круто, а такая конструкция имеет смысл до определенного веса/размера.
Собственно она изначально появилась как альтернатива классической вертолетной схеме в микро-БПЛА.
Поскольку в миниатюрном исполнении механика несущего ротора получается заведомо малонадежной и уязвимой.
Ну и такая схема управления больше соответствует динамике миниатюрного объекта управления.
Плюс бонусом еще то, что электричек полноценного размера пока что нет, а последовательный гибрид под вертолетную нагрузку будет иметь тот еще сухой вес...
 
Eduard_AB

Eduard_AB

Старожил
электричек полноценного размера пока что нет
Ну, вообще то вертолет с электроприводом уже был.
При "полноценном размере" несущие винты уже не сделать как простые пропеллеры.
Придется ставить шарниры лопастей и уже нет смысла отказываться от нормального вертолетного несущего винта, который будет всяко эффективней нескольких мелких.
Для примера можете сравнить суммарную мощность двигателей какого нибудь мультикоптера, способного поднять человека, с мощностью двигателей на вертолетах Ка-8,10,56
 
  • Спасибо
Reactions: SDA
E

ExoCore

Местный
Такой теоретический вопрос.
Если сравнить две винтовые системы:
первая с двумя соосными винтами и
вторая с N =2k соосных винтов
с одинаковой суммарной эффективной площадью S, одинаковой суммарной тягой P и одинаковой нагрузкой на площадь P/S, то теоретически тяга винтов P = ro*S*V/2*V и нагрузка на площадь P/S = ro*V^2/2, а мощность затрачиваемая на создание тяги (ускорение воздушного потока) будет одинаковой N = P*V.
При этом диаметры роторов D1 = 2*SQR(S1/Пи) и D2 = 2*SQR(S2/Пи) = 2*SQR(S1/Пи)*SQR(1/N) = D1/SQR(N) .
Т.е. маленьнкий винт должен либо вращаться быстрее либо иметь больший шаг. При этом корневое сечение маленького винта может быть тоньше так как лопасть короче и нагрузки меньше.
Но как будут различаться КПД винтов из-за силы сопротивления лопастей, т.е какая система будет более эффективной по полной затрачиваемой мощности?
 
E

ExoCore

Местный
Теоретически получается, что для геометрически подобных винтов потребная мощность и потери будут пропорциональны площадям диска как и предполагалось.
Т.е. если шаг/установочный угол лопастей одинаковый, то различаются только угловые скорости, причем скорости конца лопасти тоже равны.
При таких условиях: что один винт с площадью S, что 4 винта с площадью S/4, будут иметь одинаковую суммарную тягу и потребную мощность (на режиме висения).

Винт даметром 2м, частота вращения 600 об/мин.
Тяга - 39.87Н. (x4 =159.48)
Мощность - 121.47W. (x4 = 485.88)
rot1.png
Винт диаметром 4м, частота вращения 150 об/мин.
Тяга - 159.48Н.
Мощность - 485.87W.
rot2.png
И многовинтовую схему имеет смысл делать на электрической тяге. Не нужно делать множество промежуточных редукторов и валов.
Достаточно протянуть провода питания и управления, а ПЧ установить прямо на двигателе.
Основная проблема откуда брать энергию. Аккумуляторы в качестве накопителя энергии тут малоперспективны.
 
Jam_One

Jam_One

Jam one fox two
...Ты помнишь, как всё начиналось?

Для полноты картины тут ещё нужен экскурс в историю -- как мы дошли до жизни такой, откуда пришли к тому, к чему пришли.

На заре квадро/окто коптероплавания, когда в Северо Американских Соединённых Штатах ещё требовалось удостоверение пилота, чтобы им управлять, стоял вопрос:
Если ты его хочешь делать не в единичном экземпляре для себя одного любимого, чтобы с ним потом целоваться, а для многих других на продажу -- то из чего ты его его будешь делать??? Тебе, daring aeronaut-у, нужны серийно выпускаемые компоненты. Которые может купить не только NASA. А сам ты таких компонентов серийно не выпускаешь. Потому что ты, романтик, не работаешь на заводе, подобно тому, как "daring Диггеры" не работают в городской службе канализации. Ну и не владелец ты завода, потому что был бы владельцем -- была бы у тебя голова забита не тем, как запустить в облака фото-видеокамеру, а чем-то более осязаемым и гарантированно продаваемым уже сегодня.

Итак. Два фактора. Фантазии и реальность.
Желание отправить в полёт как раз только-только в это время появившиеся "качественные" фото-видео камеры осмысленно компактных размеров, к отправке в полёт которых уже может серьёзно отнестись daring Дигг Видеограф-фильммейкер. Готовый тебе заплатить.
Имение той материальной базы, что серийно начала выпускать, по случайности, примерно в это же время, промышленность, в объективной реальности, данной нам в ощущениях. И которую ты можешь купить.

Между квадро-пента-гексо-окто-фигопто коптерами и старшими их братьями-вертолётами разрыв определяемый тем, какие задачи при каких имеющихся ограничениях они выполняют.

Одного серийного электромоторчика было недостаточно, чтобы тащить Canon 5D mk2. А четырёх уже хватало. А с шестью моторчиками уже не так стрёмно провожать взглядом удаляющийся мультитесячедолларовый шедевр оптики, с шестью уже можно думать об успешной "посадке с одним отказавшим".

Бензиновые же, или любые другие двигатели в количестве один шт. -- (не)надёжность, дым, шум, вибрации -- просто совсем не вариант.

Вибрации тоже заслуживают рассмотрения, так как у абсолютного большинства фото-видеокамер по сию пору ещё снятие данных с матрицы построчное, а не мгновенно-вся-картинка-сразу, то вибрации делают изображение абсолютно тошнотворным и "неремонтопригодным". А в системе нескольких двигателей можно фантазировать, что виброподвес погасит разрозненные мелкие, не находящиеся в резонансе, вибрации легче и качественнее, чем "одну большую вибрацию" одного двигателя, которая сама себе "периодический закон".

Чтобы ответить на вопрос "имеет ли смысл увеличивать квадро/окто коптеры" надо... надо... надо найти, собственно, этот смысл, в конкретном контексте системы "цели-возможности", определить оправданность затрат сил, времени и денег на разработки в этом направлении вместо классических вертолётов. Имманентного универсального вселенского преимущества у этой конструкции нет.

Как говорят те же "видеографы": Каждой задаче свой инструмент.
.
 
Последнее редактирование:
L

Lesstok

Новичок
Какая отличная тема! А есть тут кто-то из пилотов, кто владеет fpv квадриком? Желательно dji goggles
 
Реклама
Kwispel

Kwispel

Летучий галландец
Lesstok, был DJI Mavic Mini но я его вернул обратно, слегка поигравшись