Квадрокоптер, устойчивость и крупные аппараты.

    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?
     

    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

    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

    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
     

    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?
     

    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 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:

    Lesstok

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

    Kwispel

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

    Radar360

    Новичок

    Полагаю, что у Airbus должно получиться реализовать такой проект. Уже прошло 4 года... как правило любой вертолет может разрабатываться 5-10 лет, а тут такой беспилотник, точно надо время...
     

    Radar360

    Новичок
    Вот еще что вспомнил, вот тут прочитал helicopter.kyiv.ua/blog/luna о системе управления вертолетом с планшета, по аналогии с бпла, но это вертолет, вообще крутая штука. Кому интересно, почитайте...
     

    floatplane

    Местный
    А вот эти ребята уже полетели А вот эти, прилепили балон водорода и говорят что пару часов летать нет проблем
     

    A_Z

    Старожил
    А вот эти ребята уже полетели
    И как далеко / долго?

    А вот эти, прилепили балон водорода и говорят что пару часов летать нет проблем
    Суммарная выделяемая мощность - два киловатта. С соответствующими размерами и грузоподъёмностью ЛА.