Ich suche nach einer Gleichung (oder einem Satz von Gleichungen), mit der ich (mit angemessener Genauigkeit) vorhersagen kann, wie schwer eine Nutzlast ein Quadcopter heben kann.
Ich gehe davon aus, dass die Hauptvariablen das Gewicht des Copters sowie die Größe + Leistung der 4 Rotoren sind. Welchen allgemeinen Ansatz kann man verwenden, um eine solche Bestimmung vorzunehmen?
quadcopter
smeeb
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Ich würde weiter gehen als TobiasK, auch wenn die Größenordnung korrekt ist.
Das Hauptmerkmal einer Drohnen-Dynamik ist das Schub-Gewichts-Verhältnis (TWR). Um fliegen zu können, muss Ihre TWR mindestens gleich 1 sein. Um starten zu können, benötigen Sie TWR> 1. Meiner Meinung nach ergibt TWR = 2 einen ziemlich dynamischen Quadcopter.
Für einen bestimmten Propeller können Sie das Verhältnis von Schub zu Drehzahl (Runde pro Minute) ermitteln, sodass Sie die Zieldrehzahl erhalten können (wenn Sie 4 Motoren haben und TWR = 2 möchten, sollte jeder Motor einen Schub erreichen, der der Hälfte des Drohnengewichts entspricht ). Sie können auch die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie und das mechanische Drehmoment erhalten, das Sie bei der Solldrehzahl erhalten.
Dann können Sie Ihren Motor auswählen. Die Zieldrehzahl gibt Ihnen den Kv Ihres Motors an. Der Kv gibt die Amplitude der Gegen-EMK Ihres Motors entsprechend seiner Drehzahl an. Wenn Sie einen 3S LiPo-Akku verwenden, kann der Akku auf 9,6 V sinken. Wenn Sie also während des gesamten Flugs Ihre Dynamik beibehalten möchten, müssen Sie einen Motor auswählen, der das Drehzahlziel bei 9,6 V erreichen kann. Angenommen, Sie benötigen 10k U / min, um Ihre TWR = 2 zu erhalten. Die Kv Ihres Motors muss mindestens 1040 U / min / V betragen. Sie sollten Ihren Kv etwas höher wählen, da Kv ohne Last angegeben wird und die tatsächliche Geschwindigkeit unter Last etwas langsamer ist.
Das Ausgangsdrehmoment Ihres Motors ist proportional zu dem Strom, den Sie einspeisen. Ich habe bei Google nach "Quadcopter-Motor" gesucht und schnell einen Motor mit 1300 kV und maximal 19 A gefunden (ich kenne diesen Motor nicht und kann nicht sagen, ob er es ist gute Qualität oder nicht). 10 k U / min geteilt durch 1300 U / min / V ergeben 7,7 V. 7,7 V ist die durchschnittliche Spannung am Ausgang Ihres Reglers, wenn Sie den Motor mit 10 k U / min antreiben. Der maximale Strom beträgt 19A, dh die maximale Leistung bei 10 k U / min beträgt 7,7 * 19 = 146 W. Diese Art von Motor hat unter Last einen typischen Wirkungsgrad um 0,7 (wenn Sie einen Motor mit einem viel höheren Kv nehmen, verringern Sie normalerweise seinen Wirkungsgrad unter Last). Daher erwarte ich eine mechanische Ausgangsleistung von 100W. Die mechanische Leistung ist Geschwindigkeit mal Drehmoment (überprüft die von Ihnen verwendeten Einheiten). Das maximale Drehmoment muss höher sein als Ihr Propellermoment bei TWR = 2.
"Hardcore 3D" wurde erwähnt. Meiner Meinung nach ist ein intensiver 3D-Flug mit einer 5-kg-Drohne verrückt. Ich denke, Sie sollten ein Gesamtgewicht unter 1 kg anstreben (400 g sind gut für 3D-Akrobatik). Der 3D-Flug weist einen weiteren Nachteil auf: Propeller sind normalerweise so optimiert, dass sie in einer Richtung laufen, und Sie möchten sie normalerweise in beiden Richtungen verwenden, sodass Sie entweder eine viel schlechtere TWR in umgekehrter Richtung oder eine schlechtere Effizienz in beiden Richtungen (symmetrisch) haben und trotzdem besser als ein klassischer Propeller in umgekehrter Richtung).
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Kurze Antwort ist: es kommt darauf an. Variablen wie Motoren, Propeller und Karosseriebau sind sehr wichtig. Ich baue seit Jahren Drohnen in meiner Garage als Hobby. Sie wären überrascht, welchen Unterschied Propeller machen können.
Da der Bau von Schwerlastdrohnen extrem schwierig sein kann, sollten die meisten Menschen mit dem Kauf einer Schwerlastdrohne zufrieden sein . Es gibt mehrere Modelle bei Amazon, daher ist es wahrscheinlich eine gute Idee, zu prüfen, was der Markt zu bieten hat.
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