Wie berechnet man die Hubfähigkeiten eines Quadcopters?

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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?

smeeb
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Antworten:

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Ähnliche Antwort auf diesen Beitrag: Motor für einen Trikopter auswählen

Dies hängt davon ab, was Sie mit Ihrem Copter machen möchten.

Schweben: 100-150 Watt / kg
ScaleFlight: 200-300 Watt / kg
Etwas kühler akrobatischer Flug: 350-400 Watt / kg
3D-Akrobatik 500+ Watt / kg
Hardcore 3D 1000 Watt / kg

Nehmen Sie einfach Ihre Motoren und Ihren Flugstil und Sie haben einige Werte für das maximale Gewicht Ihres Hubschraubers

Ich habe auch eine Quelle dafür, aber ich kenne nur eine deutsche: http://www.heli-planet.de/index.php?section=auslegung_von_e_motoren

Diese Werte sind ziemlich genau. Es gibt mathematische Methoden, um den Auftrieb Ihres Quadrotors zu berechnen, aber sie sind ein sehr theoretischer Ansatz. Sie müssen über die Umgebung, den Wind, den Luftdruck, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Kontrollierbarkeit nachdenken.

TobiasK
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Wow - danke @TobiasK (+1)! Ein paar Follow-ups für Sie, wenn Sie nichts dagegen haben: (1) Kann ich nur bestätigen, dass ich Sie richtig verstehe? Angenommen, ich möchte die Flugfähigkeit "Hardcore 3D", und sagen wir, mein Copter wiegt 5 kg. Das wären 1000 W / kg * 5 kg = 5000 W, geteilt durch 4 ergibt ungefähr 1250 Watt / Rotor, richtig? (2) Würde die Propellerlänge hier nicht auch berücksichtigt? Und (3) Skaliert die Gleichung nach Anzahl der Rotoren? Mit anderen Worten, wenn ich beispielsweise 8 Rotoren hätte, würde ich sie einfach durch 8 teilen? Danke noch einmal!
Smeeb
Sind Sie sich jetzt, da ich die Mathematik auf Papier mache, absolut sicher, dass Ihre Gleichung ziemlich genau ist? Dies bedeutet, dass jeder Rotor ungefähr 1250 Watt Leistung liefern müsste . Ich googelte "RC Hubschraubermotor" und fand zufällig diesen, dessen maximale Leistung nur 114 Watt beträgt . Liegt das daran, dass ein 5 kg schwerer Hubschrauber lächerlich schwer ist, oder habe ich irgendwo falsch gerechnet?
Smeeb
Erster Kommentar: (1) ja, (2) sicher kommt es darauf an. Sie benötigen die richtige Requisitengröße. Wenn Sie einen Motor kaufen, erhalten Sie normalerweise ein Datenblatt, auf dem Sie die richtige Propellergröße sehen. (3) Stellen Sie nur sicher, dass die Motoren nicht miteinander interagieren. Zum zweiten Kommentar: Sowohl der Motor ist ziemlich klein als auch fünf Kilo sind viel. Ich baue einen Quadrocopter mit 7000 Watt Motor. Dieser Typ hebt weit mehr als fünf Kilo. Stellen Sie jedoch sicher, dass Sie Quadrocopter dieser Größe starten dürfen.
TobiasK
Danke @TobiasK - (wieder +1 und grüner Scheck) - Gibt es eine Chance, mir einen Link zu einem 7000-Watt-Motor zu schicken? Ich kann sie nirgendwo finden! Danke noch einmal!
Smeeb
www.scorpionsystem.com/catalog/helicopter/motors_4/hk-45_1/HK_4535_500_8/ Seien Sie sehr vorsichtig mit ihnen. Das ist viel Kraft. Wenn Sie vier davon verwenden, können sie eine Person anheben.
TobiasK
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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).

Jacen
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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.

user2776464
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