Для подачи совместной заявки на грант Сколково (1,5млн) ищем специалиста по системам электропитания винтомоторной группы, инверторам.
цель - построить и испытать демонстратор масса 10кг, размах 2м
rutube.ru
Предлагаемый формат постройки: собрать демонстратор на базе готовых серийных планеров (китов), имеющихся в продаже
Volantex RC Ranger 2000 (или Phoenix 2400)
В чем плюс: У этих планеров фюзеляж сделан из практически неубиваемого, дутого пластика (полиэтилен низкого давления), а крылья — из плотного EPO-пенопласта, уже усиленного внутри углепластиковыми лонжеронами.
первый лётный демонстратор (масштаб 1:4) будет воспроизведен по методу агрегатно-блочной компоновки (китбашинга) на основе двух серийных сертифицированных планеров-доноров размерности 2000 мм (класса Volantex Ranger / Believer). Consoli крыльев доноров интегрируются в пространственную замкнутую коробку PrandtlPlane посредством силового лонжеронного моста из авиационного дюраля Д16Т и вертикальных законцовок, а фюзеляж подвергается внешнему обжатию до минимального миделя 100 мм под габариты хвостового толкающего винта.
Архитектура системы рулевого управления лётного демонстратора оптимизирована за счет агрегатного параллеливания исполнительных механизмов. Рулевые поверхности (элероны) переднего нижнего и заднего верхнего крыльев сопрягаются электронно по схеме Y-сплиттеров в единый контур элевонов, управляемый стандартным Delta-микшером полетного контроллера. Синхронизация секторов газа маршевой силовой установки и 6 GaN-инверторов КВП-модуля реализована на уровне программных каналов EdgeTX с возможностью дискретного отключения КВП-модуля в крейсерском режиме.
Энергетическая архитектура БПЛА-демонстратора выполнена по раздельной двухконтурной электрической схеме с фиксированными векторами векторов тяги для обеспечения безаэродромного базирования. Маршевый контур интегрирован в хвостовое кольцо фюзеляжа с углом наклона оси -2,0° (носком вниз), имеет мощность 1,5 кВт и питается от центральной фюзеляжной АКБ емкостью 0,88 кВт·ч.
Контур КВП-модуля мощностью 5,1 кВт состоит из 6 электромоторов со складными 22-дюймовыми винтами, оси которых имеют фиксированное склонение назад на +2,5° (носами вверх) относительно хорды крыла. КВП-модуль монтируется на жестких пилонах-гребнях, интегрированных в единую опорную плиту-обойму, обжимающую пенопластовые консоли планера-донора для равномерного распределения крутящих моментов. Питание КВП-модуля распределено автономно: внутрь каждого пилона заложен картридж высокотоковых ячеек Molicel 21700-P45B по схеме 7S1P, непрерывно подзаряжающихся от GaN-инверторов в режиме авторотации при планировании БПЛА
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ДЛЯ ИНЖЕНЕРА-ЭЛЕКТРОНИКА
Раздел: Система раздельного электропитания и режимы работы аккумуляторных сборок БПЛА «PrandtlPlane» (Демонстратор, MTOW 10 кг)
🔋 1. Архитектура и параметры сборки двух контуров батарей
Система питания разделена на два гальванически развязанных силовых контура, чтобы пиковые пусковые токи КВП не вызывали просадку напряжения в цепи маршевого двигателя и бортовой авионики.
Контур А: Распределённая система питания КВП-модуля (6 автономных сборок в пилонах-обоймах)
Элементная база: Высокотоковые Li-Ion ячейки Molicel INR21700-P45B (4500 мА·ч, максимальный непрерывный ток разряда 45 А, импульсный до 60 А).
Конфигурация: 6 отдельных картриджей по схеме 7S1P (по одному в каждом пилоне крыла).
Параметры каждого картриджа: Номинальное напряжение — 25,9 В (полный заряд — 29,4 В, порог отсечки — 21,0 В), ёмкость — 4,5 А·ч (116,5 Вт·ч). Суммарная энергоёмкость 6 пилонов — 0,70 кВт·ч.
Габаритный допуск: Строго вписаться в размер пенала 22 × 22 × 285 мм (с учётом никелевой шины, текстолитовых прокладок и термоусадки).
Контур Б: Центральная маршевая батарея (В обжатом фюзеляже)
Элементная база: Энергоёмкие Li-Ion ячейки Molicel INR21700-M50A (5000 мА·ч, рабочий ток до 15–20 А на ячейку).
Конфигурация: Единый блок 12S4P (48 ячеек), размещаемый в центре масс фюзеляжа.
Параметры блока: Номинальное напряжение — 44,4 В (полный заряд — 50,4 В, порог отсечки — 36,0 В), ёмкость — 20,0 А·ч (0,88 кВт·ч), максимальный рабочий ток — до 60–80 А.
Питание авионики: От центрального блока 12S4P через дублированный понижающий DC-DC преобразователь (BEC 5.3В / 5А) запитываются полётный контроллер Cube Orange+, лидар Benewake, приёмник ELRS и сервоприводы элевонов.
⚡ 2. Четыре рабочих режима, которые должны обеспечивать батареи
необходимо настроить платы защиты (BMS) и силовые линии так, чтобы батареи штатно отрабатывали следующую циклограмму без ухода в защиту:
Режим 1: Форсированный пиковый разряд (Взлёт, длительность 15–20 сек)
Нагрузка на Контур А (Пилоны): Каждый из 6 картриджей 7S1P должен без перегрева и просадки напряжения ниже 23,5 В отдавать ток 33–35 А (мощность ~850 Вт на канал, суммарно 5,1 кВт на 6 винтов).
Нагрузка на Контур Б (Фюзеляж): Отдача тока 34 А (мощность 1,5 кВт) на маршевый импеллер.
Требование к BMS: Плата BMS в пилонах устанавливается только на балансировку и контроль заряда (силовой разряд идёт в обход ключей BMS напрямую на инвертор T-Motor Alpha через силовой разъём XT60, чтобы исключить аварийное отключение моторов на взлёте).
Режим 2: Крейсерский набор высоты и флюгирование (Длительность цикла 2,5 мин)
Контур А (Пилоны): Ток потребления минимальный (0,5–1,0 А на пилон) — поддержание электронного флюгирования жёстких винтов в потоке.
Контур Б (Фюзеляж): Стабильная разрядная нагрузка 34 А (1,5 кВт) до набора заданной высоты.
Режим 3: Режим приёма рекуперативного заряда (Планирование, длительность 4 мин)
Задача: На спуске все 7 винтов переводятся инверторами в режим ветрогенераторов и отдают ток обратно в батареи.
Требования к приёму тока: Ячейки в пилонах и фюзеляже должны принимать обратный зарядный ток до 4–6 А на каждую параллель при напряжении на шине не выше 29,2 В (для пилонов) и 50,0 В (для фюзеляжа).
Защита от перезаряда: Если батарея заряжена на 95–100%, инвертор или балластный ключ должен сбрасывать избыток энергии (переводить винт в холостой ход), не допуская превышения порога 4,20 В на ячейку.
Режим 4: Импульсный щадящий реверс при посадке (Длительность 3–4 сек)
Нагрузка: При получении сигнала от лидара Benewake батареи должны обеспечить быструю переполюсовку и работу 7 инверторов на уровне 35–40% реверсивной мощности (рабочий ток 10–13 А на каждый картридж пилона и 12–15 А на фюзеляжную батарею).
Защита от обратной ЭДС: На входе каждого из 7 инверторов необходимо впаять блок низкоимпедансных конденсаторов (Low ESR 1000–1500 мкФ, 63 В) и супрессоры (TVS-диоды), чтобы погасить импульсный скачок напряжения при переходе винтов через ноль оборотов и не повредить ячейки Molicel.
📋 3. Требования к монтажу и сдаче (Чек-лист приёмки)
Все сварные соединения ячеек Molicel 21700 выполняются лентой из чистого никеля (толщина 0,15–0,2 мм) методом точечной сварки (пайка напрямую к корпусам банок запрещена).
На каждую из 7 сборок выводятся стандартные балансировочные разъёмы JST-XH для контроля напряжения по банкам перед каждым запуском.
Перед установкой на планер все батарейные сборки проходят контрольный стендовый прогон на электронной нагрузке с фиксацией температуры ячеек (не выше +45 °C при взлётном токе 35 А).
Будем благодарны за любые советы и соображения!
цель - построить и испытать демонстратор масса 10кг, размах 2м
Комплекс АФАР на беспилотнике КВП
Беспилотный АФАР короткого взлета и посадки схемы крыло замкнутого контура с распределенной электрической тягой и эффектом Коанда.
rutube.ru
Volantex RC Ranger 2000 (или Phoenix 2400)
В чем плюс: У этих планеров фюзеляж сделан из практически неубиваемого, дутого пластика (полиэтилен низкого давления), а крылья — из плотного EPO-пенопласта, уже усиленного внутри углепластиковыми лонжеронами.
первый лётный демонстратор (масштаб 1:4) будет воспроизведен по методу агрегатно-блочной компоновки (китбашинга) на основе двух серийных сертифицированных планеров-доноров размерности 2000 мм (класса Volantex Ranger / Believer). Consoli крыльев доноров интегрируются в пространственную замкнутую коробку PrandtlPlane посредством силового лонжеронного моста из авиационного дюраля Д16Т и вертикальных законцовок, а фюзеляж подвергается внешнему обжатию до минимального миделя 100 мм под габариты хвостового толкающего винта.
Архитектура системы рулевого управления лётного демонстратора оптимизирована за счет агрегатного параллеливания исполнительных механизмов. Рулевые поверхности (элероны) переднего нижнего и заднего верхнего крыльев сопрягаются электронно по схеме Y-сплиттеров в единый контур элевонов, управляемый стандартным Delta-микшером полетного контроллера. Синхронизация секторов газа маршевой силовой установки и 6 GaN-инверторов КВП-модуля реализована на уровне программных каналов EdgeTX с возможностью дискретного отключения КВП-модуля в крейсерском режиме.
Энергетическая архитектура БПЛА-демонстратора выполнена по раздельной двухконтурной электрической схеме с фиксированными векторами векторов тяги для обеспечения безаэродромного базирования. Маршевый контур интегрирован в хвостовое кольцо фюзеляжа с углом наклона оси -2,0° (носком вниз), имеет мощность 1,5 кВт и питается от центральной фюзеляжной АКБ емкостью 0,88 кВт·ч.
Контур КВП-модуля мощностью 5,1 кВт состоит из 6 электромоторов со складными 22-дюймовыми винтами, оси которых имеют фиксированное склонение назад на +2,5° (носами вверх) относительно хорды крыла. КВП-модуль монтируется на жестких пилонах-гребнях, интегрированных в единую опорную плиту-обойму, обжимающую пенопластовые консоли планера-донора для равномерного распределения крутящих моментов. Питание КВП-модуля распределено автономно: внутрь каждого пилона заложен картридж высокотоковых ячеек Molicel 21700-P45B по схеме 7S1P, непрерывно подзаряжающихся от GaN-инверторов в режиме авторотации при планировании БПЛА
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ДЛЯ ИНЖЕНЕРА-ЭЛЕКТРОНИКА
Раздел: Система раздельного электропитания и режимы работы аккумуляторных сборок БПЛА «PrandtlPlane» (Демонстратор, MTOW 10 кг)
🔋 1. Архитектура и параметры сборки двух контуров батарей
Система питания разделена на два гальванически развязанных силовых контура, чтобы пиковые пусковые токи КВП не вызывали просадку напряжения в цепи маршевого двигателя и бортовой авионики.
Контур А: Распределённая система питания КВП-модуля (6 автономных сборок в пилонах-обоймах)
Элементная база: Высокотоковые Li-Ion ячейки Molicel INR21700-P45B (4500 мА·ч, максимальный непрерывный ток разряда 45 А, импульсный до 60 А).
Конфигурация: 6 отдельных картриджей по схеме 7S1P (по одному в каждом пилоне крыла).
Параметры каждого картриджа: Номинальное напряжение — 25,9 В (полный заряд — 29,4 В, порог отсечки — 21,0 В), ёмкость — 4,5 А·ч (116,5 Вт·ч). Суммарная энергоёмкость 6 пилонов — 0,70 кВт·ч.
Габаритный допуск: Строго вписаться в размер пенала 22 × 22 × 285 мм (с учётом никелевой шины, текстолитовых прокладок и термоусадки).
Контур Б: Центральная маршевая батарея (В обжатом фюзеляже)
Элементная база: Энергоёмкие Li-Ion ячейки Molicel INR21700-M50A (5000 мА·ч, рабочий ток до 15–20 А на ячейку).
Конфигурация: Единый блок 12S4P (48 ячеек), размещаемый в центре масс фюзеляжа.
Параметры блока: Номинальное напряжение — 44,4 В (полный заряд — 50,4 В, порог отсечки — 36,0 В), ёмкость — 20,0 А·ч (0,88 кВт·ч), максимальный рабочий ток — до 60–80 А.
Питание авионики: От центрального блока 12S4P через дублированный понижающий DC-DC преобразователь (BEC 5.3В / 5А) запитываются полётный контроллер Cube Orange+, лидар Benewake, приёмник ELRS и сервоприводы элевонов.
⚡ 2. Четыре рабочих режима, которые должны обеспечивать батареи
необходимо настроить платы защиты (BMS) и силовые линии так, чтобы батареи штатно отрабатывали следующую циклограмму без ухода в защиту:
Режим 1: Форсированный пиковый разряд (Взлёт, длительность 15–20 сек)
Нагрузка на Контур А (Пилоны): Каждый из 6 картриджей 7S1P должен без перегрева и просадки напряжения ниже 23,5 В отдавать ток 33–35 А (мощность ~850 Вт на канал, суммарно 5,1 кВт на 6 винтов).
Нагрузка на Контур Б (Фюзеляж): Отдача тока 34 А (мощность 1,5 кВт) на маршевый импеллер.
Требование к BMS: Плата BMS в пилонах устанавливается только на балансировку и контроль заряда (силовой разряд идёт в обход ключей BMS напрямую на инвертор T-Motor Alpha через силовой разъём XT60, чтобы исключить аварийное отключение моторов на взлёте).
Режим 2: Крейсерский набор высоты и флюгирование (Длительность цикла 2,5 мин)
Контур А (Пилоны): Ток потребления минимальный (0,5–1,0 А на пилон) — поддержание электронного флюгирования жёстких винтов в потоке.
Контур Б (Фюзеляж): Стабильная разрядная нагрузка 34 А (1,5 кВт) до набора заданной высоты.
Режим 3: Режим приёма рекуперативного заряда (Планирование, длительность 4 мин)
Задача: На спуске все 7 винтов переводятся инверторами в режим ветрогенераторов и отдают ток обратно в батареи.
Требования к приёму тока: Ячейки в пилонах и фюзеляже должны принимать обратный зарядный ток до 4–6 А на каждую параллель при напряжении на шине не выше 29,2 В (для пилонов) и 50,0 В (для фюзеляжа).
Защита от перезаряда: Если батарея заряжена на 95–100%, инвертор или балластный ключ должен сбрасывать избыток энергии (переводить винт в холостой ход), не допуская превышения порога 4,20 В на ячейку.
Режим 4: Импульсный щадящий реверс при посадке (Длительность 3–4 сек)
Нагрузка: При получении сигнала от лидара Benewake батареи должны обеспечить быструю переполюсовку и работу 7 инверторов на уровне 35–40% реверсивной мощности (рабочий ток 10–13 А на каждый картридж пилона и 12–15 А на фюзеляжную батарею).
Защита от обратной ЭДС: На входе каждого из 7 инверторов необходимо впаять блок низкоимпедансных конденсаторов (Low ESR 1000–1500 мкФ, 63 В) и супрессоры (TVS-диоды), чтобы погасить импульсный скачок напряжения при переходе винтов через ноль оборотов и не повредить ячейки Molicel.
📋 3. Требования к монтажу и сдаче (Чек-лист приёмки)
Все сварные соединения ячеек Molicel 21700 выполняются лентой из чистого никеля (толщина 0,15–0,2 мм) методом точечной сварки (пайка напрямую к корпусам банок запрещена).
На каждую из 7 сборок выводятся стандартные балансировочные разъёмы JST-XH для контроля напряжения по банкам перед каждым запуском.
Перед установкой на планер все батарейные сборки проходят контрольный стендовый прогон на электронной нагрузке с фиксацией температуры ячеек (не выше +45 °C при взлётном токе 35 А).
Будем благодарны за любые советы и соображения!
