Твой первый квадрокоптер: теория и практика - [39]

Важно иметь в виду, что цифровые сервомашинки питаются от более высокого напряжения, чем аналоговые: 6 или 7,4 В вместо 5 В. Попытка включить обычную машинку вместо цифровой приведет к выходу аналоговой машинки из строя. Потенциометр сервомашинки подвержен механическому износу, истиранию резистивного слоя в районе центрального положения, поэтому по мере эксплуатации возрастает погрешность сервомашинки и джиттер. Но это становится заметно по прошествии минимум десяти часов непрерывной эксплуатации. Как правило, раньше происходит разрушение пластикового редуктора машинки вследствие аварии. Сервомашинки, рассчитанные на повышенные механические нагрузки, делают с металлическими редукторами.

Часть II. ПРАКТИКА

Глава 4. Подготовка к изготовлению квадрокоптера

Прежде всего, необходимо определиться с размером конструкции, который принято выражать в расстоянии между осями моторов по диагонали. При изготовлении самого первого коптера лучше избегать крайних проявлений — наладонных нанокоптеров или конструкций с диагональю более 700 мм и весом более 2 кг. Размер диагонали рамы самых распространенных коптеров для обычного любительского применения лежит в пределах от 250 до 600 мм.

Типоразмер 450 мм оптимален с точки зрения экономичности компонентов и простоты изготовления. В свою очередь, коптеры размером 600 мм более стабильны в полете, способны нести больше полезной нагрузки и дают больше возможностей для развития конструкции в перспективе, ими легче управлять визуально, потому что они крупнее. Рамы размером менее 450 мм нежелательно использовать для обучения пилотированию "с нуля", т. к. неопытному пилоту сложно визуально определить положение небольшого коптера в пространстве.

Важным фактором в подборе компонентов коптера являются финансовые возможности пилота, поэтому дать универсальный рецепт невозможно. Мы будем исходить из скромных возможностей школьника или студента, а читатель может масштабировать меру своих затрат самостоятельно.

Примечание

С точки зрения экономии средств и времени обычно выгоднее покупать узлы и компоненты в виде целевых наборов: набор для сборки рамы, набор моторов и регуляторов, набор из передатчика и приемника и т. д. Как правило, наборы стоят на 20–30 % дешевле, чем при покупке компонентов по отдельности.

На основе опыта автора и обсуждений на тематических форумах можно предложить следующий экономичный алгоритм построения и развития конструкции в условиях ограниченных средств.

1. Если нет возможности за один сезон закупить полный комплект дополнительного оборудования — видеокамеры, видеоканал, OSD, GPS, то имеет смысл приобрести с прицелом на будущее качественный полетный контроллер, хорошие регуляторы оборотов на рабочий ток не менее 30 А, комплект аппаратуры радиоуправления не менее, чем на 8 каналов (лучше на 12) и построить первую раму размером 450 мм. Оснастить эту раму недорогими двигателями и пропеллерами.

2. После успешного обучения, к следующему сезону приобрести более мощные двигатели, пропеллеры и батареи, построить раму размером 600 мм и переставить на нее уже имеющиеся контроллер, регуляторы и приемник радиоуправления. Если будет возможность, то оснастить эту раму приемником GPS и видеооборудованием.

Подбор силовых компонентов

К силовым компонентам конструкции относятся все узлы и детали, непосредственно участвующие в создании тяги, позволяющей коптеру оторваться от земли: двигатели и пропеллеры (винтомоторная группа, ВМГ), регуляторы оборотов, силовая батарея. Они требуют тщательной взаимной оптимизации параметров, не допуская при этом выхода за рамки допустимых значений тока и температуры.

Примечание

Общепринятым и универсальным критерием оценки качества подбора компонентов является время полета коптера. Если использовать силовые компоненты среднего ценового сегмента, применяемые в большинстве любительских конструкций, то обычное время комбинированного полета — движение + висение — составляет 14–18 минут.

Резкие акробатические эволюции и ускорения сокращают время полета, Также уменьшается время полета в ветреную погоду, когда квадрокоптер вынужден непрерывно компенсировать порывы ветра скачками оборотов двигателей.

Расчеты и оптимизация

Для оптимизации конструкции можно использовать популярный онлайн-сервис www.ecalc.ch, позволяющий производить расчет и оптимизацию параметров самолетов, вертолетов, квадрокоптеров и импеллерных моделей. По отношению к компьютерной оптимизации авиамоделисты делятся на три категории:

• те, кто тщательно обсчитывают всевозможные сочетания параметров и безусловно доверяют результату;

• те, кто не признают компьютерную оптимизацию вообще;

• те, кто используют компьютерные расчеты для оценки и проверки, не выходят ли эксплуатационные параметры за пределы допустимых значений, с последующей проверкой и доводкой в ходе испытаний.

Автор склоняется к третьему варианту.

В качестве примера выполним расчеты для двух реальных наборов компонентов, которые автор успешно использует на своих коптерах несколько лет, и сравним реальные показатели нагрузок и времени полета с расчетными. Без регистрации сайт предоставляет только демоверсию расчетов со сниженной точностью и ограниченным выбором компонентов, поэтому лучше сразу зарегистрироваться.