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

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...
 
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...
 
А вот эти ребята уже полетели А вот эти, прилепили балон водорода и говорят что пару часов летать нет проблем
 
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.
 
А вот эти, прилепили балон водорода
По комментарию я сначала подумал, что они типа дирижабля сделали. И вот мне подумалось: а почему бы, действительно, часть подъёмной силы не получить за счёт баллона с газом? Для увеличения времени полёта.
Никто не слышал о подобных проектах? Имею в виду не чисто дирижабли, а некие гибриды.
 
По комментарию я сначала подумал, что они типа дирижабля сделали. И вот мне подумалось: а почему бы, действительно, часть подъёмной силы не получить за счёт баллона с газом? Для увеличения времени полёта.
Никто не слышал о подобных проектах? Имею в виду не чисто дирижабли, а некие гибриды.
Все уже украдено до нас! ))
Нами, Маёвцами! ))
 
Ну, коли ветку вспомнили:
Теоретически получается,...что один винт с площадью S, что 4 винта с площадью S/4, будут иметь одинаковую суммарную тягу и потребную мощность (на режиме висения).
Это очень теоретически, на установившихся режимах. Т.е. когда винты расходуют потребляемую мощность просто на создание какой то постоянной тяги.
Только вот у мультикоптеров тягой обеспечивается не только подъемная сила, но и стабилизирующие/управляющие моменты. А поскольку мультикоптеры статически неустойчивые ЛА, тягу всех ВМГ приходится менять постоянно/непрерывно с достаточно большой частотой. И вот тут то, с увеличением размеров/веса, мультикоптерам приходит опа. Потому как в динамике на все эти "игры" с оборотами ВМГ требуется значительная избыточная мощность (растут моменты инерции вращающейся части ВМГ и демпфирующие моменты винтов). Ну и, как следствие, наступает момент, когда динамические характеристики ВМГ уже не могут соответствовать характеристикам динамической устойчивости/управляемости ЛА.
 
Реклама
Назад