Пилотируемый квадракоптер

[Splice]

Моторы 40 кг

Дополню, не только в управляемости дело.
ДВС - 1
МоторЫ - 40кг.

А если поставить турбинку, типа Capstone.....

Вот реально, если двигателей несколько, то напрашивается гибридная схема..   Я уж молчу про самолеты, но на воде - точно.
Есть мысли попробовать. Вот представьте, катамаран. Два ДВС, две подрульки, генератор для электрики..   Вот нахрена огород городить, если можно поставить турбинку-генератор или дизель-генератор, а всю СИЛУ на электро? Тем более, что управление, включая дистанционное, гораздо проще сделать. Чем троса тянуть (рулевые, газ-реверс), да еще, если рулевой пост не один, так вообще заморока..


Так и со всем летающим. Пока один двигатель, еще куда ни шло, как мульти, особенно квадро, гекса и прочее О, так уж явно гибрид.

 

[questioner]

Так в чем смысл гибридной установки

Теперь по массе батареи:

Приблизительный расход бензина ДВС при максимальном КПД  300 мл/кВт*ч из бака 40 литров можно получить 133 кВт*ч энергии, которой хватит на несколько часов полета.

Li-pol батарея соответствующей емкости весит 940 кг   ;D и стОит 50 000 баксов. Только поэтому электролеты до сих пор не летают (и даже volocopter только несколько минут)

Гибридная установка на базе ДВС полностью решает проблему + с появлением более емких/легких/дешевых аккумуляторов никто не мешает выбросить двс+генератор и поставить 130 кг этих замечательных, но пока несуществующих батареек.

Дополню, не только в управляемости дело. 

Конечно не только, замена трансмиссии на провода несколько технологичней, чем тянуть карданы, не правда ли? Но для летательных аппаратов именно управляемость и возможность аварийного полета от акб - самые решающие факторы. Такой летательный аппарат будет иметь мало общего с традиционными - взгляните на тот же волокоптер, он легко управляется джойстиком. В перспективе можно установить лазерные сканеры местности (к стати ничего сложного - технология лазерного дальномера, совмещенная с технологией лазерного принтера) тогда полетный контроллер сможет уберечь от любых столкновений даже самого неопытного пилота.

Что я, что немцы не просто так пришли к гибриду - на сегодняшний день это единственная ИЗ ДОСТУПНЫХ технология, позволяющая полноценно летать на электроприводе.

 

[vert]

Смысл ТОЛЬКО!!! в управлении ...Полетный контроллер, оснащенный трехосевыми электронными гироскопами и инерционными датчиками самостоятельно, без участия пилота следит за положением летательного аппарата в пространстве.

По мне так лучше подсоединить этот контроллер к рулевым машинкам  и с ДВС получить гораздо более эффективный по стоимости,массе полезной нагрузки и продолжительности полета беспилотный вертолет с пассажиром на борту! Чем он хуже то?

замена трансмиссии на провода несколько технологичней, чем тянуть карданы, не правда ли?

А что можно сделать легкий электромотор 100квт  и с оборотами 400 об/мин?
Да и управлять только оборотами на большом вертолете нельзя, только на маленьких винтах, также как и летать на скорости на жестком винте без управления автоматом перекоса.  Пока это все мечты, недостижимые на современном этапе развития авиации. Немцы то три года на волокоптере от взлета без пилота с пилотному варианту шли, да и на скорости пока не могут еще летать.

 

[Anatoliy.]

Электродвигатель может давать максимальную мощность на любом режиме и изменяться она может несколько [highlight]МИЛЛИЛНОВ[/highlight]! раз в секунду, так, как нужно.

Вы это пошутили или "завернули" покрасивше?
Вы представляете что такое несколько миллионов раз в секунду?
Вы что нибудь слыхали про индуктивное сопротивление не аэродинамическое, а электрическое?

Вот сейчас передо мной стоит проблема. Надо узнать максимальную скорость вращения шагового электродвигателя. И эту максимальную скорость ограничивает именно индуктивное сопротивление.

Так что Ваше заявление о[highlight] "МИЛЛИОНАХ"[/highlight] несколько преувеличено.
Но и это не всё.
То что возможно для модельного двигателя не возможно для 100 кВт двигателя по причине инерционности.
Намного проще и быстрее управлять не оборотами двигателя, а углом атаки лопастей воздушных винтов.

Надежды на некую выгоду в гибридной энергетической установки как Вы её представили так же эфимерны. Проще поставить два или три двигателя как ставят на "порядочных" вертолетах и проблема будет решена многократно проще, надежнее и легче по весу.
Вес механической трансмиссии так же будет заметно меньше чем генератор + электродвигатели+ схемы управления + электропровода.
Так что в авиации гибридность по схеме ДВС - генератор - электродвигатель бесперспективны.
А вот гибридность по типу топливные элементы - электродвигатели имеет все права на существование. КПД такой гибридной установки может превысить традиционный ДВС более чем в два раза.

 

[questioner]

беспилотный вертолет! Чем он хуже то?

;D для каких целей? Для тех, которым посвящена тема он хуже тем, что беспилотный - создавайте новую тему, мы обсудим + и - вашей идеи.

А что можно сделать легкий электромотор 100квт  и с оборотами 400 об/мин?

Можно! Но мы здесь обсуждаем квадро или мультикоптеры, там обороты около 1500.

Да и управлять только оборотами на большом вертолете нельзя

никто большой вертолет здесь не обсуждает.

Немцы то три года на волокоптере от взлета без пилота с пилотному варианту шли

Так и я об этом же, что вся загвоздка в том, что никому не охота разрабатывать с нуля то, что никто еще не делал. Дело не в отсутствии технологий и их доступности.

да и на скорости пока не могут еще летать.

Батарейки у них нет, позволяющей такой полет при приемлемой массе. То что на ролике - все, на что способна их сегодняшняя батарейка. Как только обкатают гибрид - полетят на достаточных скоростях.

 

[vert]

А вот гибридность по типу топливные элементы - электродвигатели имеет все права на существование. КПД такой гибридной установки может превысить традиционный ДВС более чем в два раза. 

Все равно не понимаю при чем тут кпд?
С ДВС я перемещаю 100кг полезной нагрузки со скоростью 150 км/час  на допустим 300км. С топливным элементом на водороде аппарат под ту же полезную нагрузку  и его эксплуатационные расходы  будут дешевле из-за какого -то высокого КПД? Сказки! 🙂

 

[vert]

Но мы здесь обсуждаем квадро или мультикоптеры, там обороты около 1500

никто большой вертолет здесь не обсуждает.

Тогда понятно, извините. удаляюсь, авиамодельки мне не интересны. Я думал  тема была  про пилотируемый аппарат?

 

[questioner]

Так что Ваше заявление о "МИЛЛИОНАХ" несколько преувеличено.

Вы поняли так, как вам хотелось. Речь шла о скорости корректировок.

Надежды на некую выгоду в гибридной энергетической установки как Вы её представили так же эфимерны

- постулируете! 😡

Намного [highlight]проще[/highlight] и быстрее управлять не оборотами двигателя, а углом атаки лопастей воздушных винтов.

[highlight]Проще[/highlight] поставить два или три двигателя как ставят на "порядочных" вертолетах и проблема будет решена многократно [highlight]проще[/highlight], надежнее и легче по весу.

Проще, проще... Проще совсем ничего не делать. Компьютер, с которого вы пишете комментарии очень технически сложен, но он работает, надежен и дешев в производстве, повторяем и имеет стабильные четкие характеристики, тогда как каждый традиционный ЛА требует постоянного кропотливого и дорогого ковыряния, чтобы он мог хоть немного безопасно летать.
Я наверное зря вступил с вами в холивар, предлагаю закончить его в самом начале (я почитал ваши посты на форуме - мне достаточно)  :-X

 

[Anatoliy.]

Все равно не понимаю при чем тут кпд?
С ДВС я перемещаю 100кг полезной нагрузки со скоростью 150 км/часна допустим 300км. 

Я на все 100 % разделяю Ваше мнение и сам пока не вижу перспектив для топливных элементов в массовой авиации. Уж больно дороги эти катализаторы и пока тяжелы сами топливные элементы.
Про аккумуляторы вообще можно забыть.
Стоит посчитать количество электронов в отрицательном электроде и прибавить вес положительного электрода гипотетического аккумулятора, так все розовые мечты на некий супер-пупер аккумулятор будущего растает как утренний туман.

 

[Anatoliy.]

Anatoliy. писал(а) Сегодня :: 20:36:59:
Так что Ваше заявление о "МИЛЛИОНАХ" несколько преувеличено.

Вы поняли так, как вам хотелось. Речь шла о скорости корректировок.

Видать Вы в школе прогуляли практически всю физику, так что Ваше предложение вполне можно переадресовать в Ваш адрес.

Я наверное зря вступил с вами в холивар, предлагаю закончить его в самом начале (я почитал ваши посты на форуме - мне достаточно) 

Как Вам уже сказали

Тогда понятно, извините. удаляюсь, авиамодельки мне не интересны. 

 

[questioner]

Ну вот и славненько !!!  [smiley=2vrolijk_08.gif]

Обратите внимание, в последнем видео, насколько резко мотор меняет скорость вращения на слух вполне понятно
http://www.en.net.ua/diaz/emotor/?var=motor2

8 таких моторов с такими же винтами дадут 200 кг тяги при потребляемой мощности менее 50 кВт. При этом каждый двигатель имеет 5 кратный запас мощности, который и обеспечивает столь быстрые переходы оборотов. Еще - каждый мотор может мгновенно переходить в генераторный режим настолько же резко снижая обороты винта. Выработанная мощность может при этом перераспределяться на те винты, на которых необходимо повысить обороты для стабилизации ЛА.

 

[questioner]

Я думал  тема была  про пилотируемый аппарат?

Пилотируемый, но не вертолет. Название темы написано над каждым постом, в чем проблема просто взять и прочитать?

 

[kamuta]

...Прикинем на 100 кВт-ную системуПо массе:BLDC 2,5 кВт/кг * 2 т.к. генератор+моторыСиловой контроллер 11 кВт/кгДВС поршневой 1.3 кВт/кгLi-pol АКБ 200 Вт*ч/кгПолучаем грубо:Моторы 40 кгГенератор 40 кгКонтроллер 10 кгДВС 80 кгАКБ 10 кг - 1 минута на полной мощности 100 кВтИтог 180 кг - вес силовой установки, трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВтЕсли использовать в качестве ДВС турбину- вес будет еще меньше, а КПД выше + выхлопная струя турбины направленная вниз даст немалый прирост КПД.Правда все это нужно разрабатывать, считать, изготавливать...

В реальности всё ещё легче - Моторы 40 кг, "Чумаданчик" FC STACK  20 кг, Контроллер 4 кг,  Бак с топливом на 5 часов 40 кг, АКБ 10 кг - 1 минута на полной мощности 100 кВт
Итог 114 кг - вес силовой установки (с топливом на 5 часов), трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВт 🙂

P.S. кстати - из моторов постоянные магнитики я повыкидывал за ненадобностью...

 

[Anatoliy.]

Итог 114 кг - вес силовой установки (с топливом на 5 часов), трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВт 

Что Вы называете спас-системой?
Это тот режим работы электродвигателей в течении одной минуты?

Но это только режим работы силовой установки.

И на какой высоте можно будет летать с такой "спас-системой"?

А если оторвется проводок от аккумулятора?
А если лопасти оторвутся?
А если заклинят пару электродвигателей?
А если "гавкнется" контроллер"?

 

[Anatoliy.]

В реальности всё ещё легче - Моторы 40 кг, "Чумаданчик" FC STACK20 кг, Контроллер 4 кг,Бак с топливом на 5 часов 40 кг, АКБ 10 кг - 1 минута на полной мощности 100 кВт
Итог 114 кг - вес силовой установки (с топливом на 5 часов), трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВт 

Выкидываем электродвигатели, контроллер, провода, аккумулятор и заменяем это на механическую трансмиссию с весом не более 20 килограмм.
В итоге получаем силовую установку легче, надежнее и дешевле, а летательный аппарат сможет либо дольше летать, либо больше поднимать в воздух.
А спас-систему надо ставить ту, которая предназначена для спасения.

В байку о том, что скорость электродвигателя под 10 кВт можно изменять со скоростью в миллион раз в секунду забудьте.
Банальный автомат перекоса вертолета изменяет циклический угол лопастей со скоростью около 10 раз в секунду.
Ни один электродвигатель с мощностью порядка 10 кВт  не сравнится с автоматом перекоса (канал общего шага) по скорости изменения скорости вращения для отработки силы тяги воздушного винта как это делает общий шаг в автомате перекоса.
И не слушайте авиамоделистов.
У них инерциальные силы в сотни раз меньше, чем в человекообитаемом летательном аппарате.

 

[questioner]

Как Вам уже сказали
vert писал(а) Вчера :: 18:55:16:
Тогда понятно, извините. удаляюсь, авиамодельки мне не интересны. 

Как-то не по-мужски: сказал и не сделал  :exclamation  :-?

 

[questioner]

В реальности всё ещё легче

Легче-легче, я при грубых расчетах (прикидках) всегда делаю большой запас в худшую сторону. Многолетняя привычка, которая помогает в практике. Найдется что-то, что не учел, а у тебя запас процентов 30 )) приятно.

 

[kamuta]

Что Вы называете спас-системой?Это тот режим работы электродвигателей в течении одной минуты?

Это не мое выражение - просто скопировал у questionerа... но роль парашюта этот режим автопилота вполне может сыграть...

Я на все 100 % разделяю Ваше мнение и сам пока не вижу перспектив для топливных элементов в массовой авиации. Уж больно дороги эти катализаторы и пока тяжелы сами топливные элементы.Про аккумуляторы вообще можно забыть.Стоит посчитать количество электронов в отрицательном электроде и прибавить вес положительного электрода гипотетического аккумулятора, так все розовые мечты на некий супер-пупер аккумулятор будущего растает как утренний туман. 

ТЭ конечно дорогие, но вертолеты ещё дороже 🙂
Могу назвать несколько аккумуляторов СЕГОДНЯшнего дня, которые не превысят вес бензина на ту же дальность (причем именно электронов в них меньше миллиграмма)...

 

[questioner]

Могу назвать несколько аккумуляторов СЕГОДНЯшнего дня которые не превысят вес бензина на ту же дальность

Ну, это скорее всего фейки, которых масса в сети. Энергоемкость горючего топлива пока значительно выше ЛЮБОЙ из официально существующих батарей.

Гибридная установка - доступный с технической точки зрения компромисс. С развитием топливных элементов ДВС может быть заменен на них. Пока и топливные элементы не блещут ни долговечностью, ни массо-габаритными характеристиками. Опять же в сети масса фейков и на тему "английские ученые создали топливный элемент весом 1 грамм и мощностью 1 мегаватт!!!"

 

[questioner]

Насчет инерционности, якобы не позволяющей управлять ЛА, изменяя лишь обороты несущих винтов:

НИ ОДИН "умник" не привел расчетов, даже приблизительных. Те расчеты, и отрицательные результаты испытаний, которые делались в прошлом веке справедливы для СУ на базе ДВС того времени.
При большом количестве легких винтов, приводимых в движение легкими и мощными двигателями доступные скорости смены режимов в десятки раз выше. Кроме того, многое зависит от реализации системы управления.

Не будем уподобляться крикунам, давайте грубо прикинем, используя нехитрый расчет, как тру инженеры:

Возьмем за прототип тот же волокоптер VC-200, но суммарная номинальная мощность пусть будет не 45 как у оригинала, а 100 квт.

Так BLDC - двигатель, массой 2 кг, номинальной мощностью 5 кВт кратковременно может выдавать как минимум двухкратную мощность без ущерба для обмоток.

Для расчетов нам потребуется момент инерции ротора с винтом. Чтобы особо не париться я накидал 3D модель в Solid-е. Винт из стеклопластика, ротор двигателя из стали.
Момент инерции винта диаметром 150 см - 0.55 кг*м кв
Ротора - 0.2 кг*м[sup]2[/sup]
Итого 0.75 кг*м[sup]2[/sup], едем дальше

Пиковая мощность нашего мотора = 10 кВт = 10000 Дж/с

Соответственно за 1 секунду наш мотор может, не напрягаясь, изменить кинетическую энергию ротра с винтом  на 10000 дж.

дельта Ек=(I*дельта w[sup]2[/sup])/2 , где I - момент инерции ротора с винтом, а дельта w - изменение угловой скорости =>

дельта w= корень (2*10000/0,75) ~ 163 рад/с ~ [highlight]1557 об/мин[/highlight]

Итог - если не учитывать силу инерции потока, то за секунду мотор может ПОЛНОСТЬЮ ОСТАНОВИТЬ несущий винт!!!
Какого еще быстродействия надо? Засуньте ваш автомат перекоса прямо себе в вертолёт - там ему самое место.

Тут многие хвастаются знаниями физики, а кто их применять будет, БАТЕНЬКИ?! [highlight]Сферический школьный курс в вакууме!!![/highlight]  :STUPID

P.S. Предчувствуя опусы по поводу возникновения некомпенсированных реактивных моментов при резком торможении/разгоне винтов опишу выход из положения: при многовинтовой схеме, диаметрально (относительно центра ЛА) противоположные винты должны иметь одинаковое направление вращения, а система управления при торможении одного винта создает такой же по величине разгоняющий момент на противоположном - реактивные моменты симметрично компенсируют друг друга.

В свете вышеизложенного Возможность существования эффективного гибридного мультикоптера с управлением лишь оборотами считаю доказанной  (см. также предыдущую стр.)  С эмоциональной болтовней просьба не беспокоить, с конструктивной критикой - велкам !!!