1. Основні поняття
2. Довжина і крок
3. Кількість і форма лопатей
4. Напрямок обертання
5. Матеріал і якість
6. Специфікація
7. методи установки
8. балансування пропелерів
9. калькулятор eCalc
10. RashVinta
11. висновок

Ця невелика стаття містить базову інформацію про пропелер для квадрокоптера (іноді їх називають реквізитами) і розповідає про те, як крок, форма і кількість лопатей впливають на їх продуктивність, тягу і ефективність.

Основні поняття

Параметри реквізитів визначаються їх довжиною, кроком, площею, напрямком обертання, а також формою і кількістю лопатей

Довжина і крок

Ці параметри є головними. Під довжиною розуміють діаметр диска, що утворюється при обертанні пропелера. Крок може бути визначений як відстань, яке пропелер може пройти в якоїсь твердої середовищі за один повний оборот (згадайте, як входить в дошку звичайнісінький шуруп). За інших рівних умов, величина кроку визначається нахилом (кутом атаки) лопатей квадрокоптера.

Тяга гвинтокорилої групи (ВМГ) визначається обсягом повітря, який її гвинти здатні перемістити. Зрозуміло, що збільшення довжини і / або кроку пропелерів при збереженні їх швидкості обертання позитивно позначається на тязі, але, на жаль, збільшує і опір повітря за рахунок зростаючої турбулентності. Для обертання більшого гвинта або гвинта з великим кутом нахилу лопатей буде витрачено більше енергії, що призведе до зниження часу польоту при інших рівних умовах.

Великі гвинти з малим кроком ідеально підходять для аерофотозйомки, а невеликими пропелерами з великим кроком оснащуються гоночні дрони.

Кількість і форма лопатей

Класичним варіантом є наявність у пропелера двох лопатей. Втім, на самих маленьких моделях застосовують повітряні гвинти з трьома, чотирма і навіть п'яти лопатями. Зрозуміло, що багатолопатеву повітряний гвинт знижує рівень турбулентності за рахунок створення більш рівномірного потоку. Більш того, додаткові лопаті збільшують загальну площу гвинта, що благотворно відбивається на підйомній силі квадрокоптера. З цього випливає, що багатолопатеву гвинт меншого діаметра здатний створювати ту ж підйомну силу, що і більший класичний пропелер. Багатолопатеву пропелери роблять літальний апарат більш чуйним, що дуже важливо при польотах в режимі Acro . Основним недоліком таких гвинтів є складність виготовлення і центрування, а також досить висока вартість.

Радимо звернути увагу на різницю в формі закінчення реквізитів. Вони бувають трьох видів - Normal, Bullnose (BN), Hybrid Bullnose (HBN). Гвинти Normal мають загострені на кінцях леза, створюють меншу тягу, але сприяє ефективному витраті енергії акумулятора. Гвинти BN при рівному діаметрі мають велику площу і тягу. Додатковий вагу на кінчиках лопатей збільшує крутний момент і покращує чутливість літального апарату по осі рисканья. На жаль, ці позитивні моменти супроводжуються високим енергоспоживанням і зниженням часу польоту. Пропелери HBN займають проміжну позицію.

Напрямок обертання

На Мультикоптер використовуються два типи двигунів - CW (з обертанням вала за годинниковою стрілкою) і CCW (з обертанням вала проти годинникової стрілки). Схема установки моторів залежить від типу літального апарату. Кілька таких схем показані на малюнку.

На напрямок обертання конкретного пропелера вказує піднесена кромка його лопатей.

Матеріал і якість

Найбільш популярні пластикові гвинти. Вони відрізняються пластичністю, низькою ціною, широким асортиментом і високим ступенем доступності. З одного боку, гнучкість лопатей підвищує їх стійкість до пошкоджень, з іншого - викликає проблеми з балансуванням.

Деякі фірми випускають гвинти з вуглецевого волокна. Карбонові гвинти досить дороги, але володіють необхідною жорсткістю і високою ефективністю без значного збільшення ваги.

Проміжне становище займають пропелери, виконані з пластика, посиленого вуглецевим волокном. Цей тип пропелерів володіє високою жорсткістю і порівняно низькою вартістю.

Якість гвинтів має на увазі точність їх виготовлення. Висококласні пропелери добре збалансовані і практично не вносять додаткову вібрацію в роботу ВМГ. Кращі реквізити випускаються під брендами GWS, APC і EMP.

Специфікація

Дізнатися про параметри конкретного пропелера для квадрокоптера можна по його кодуванні. Виробники використовують два типи позначень: LLPPxB або LxPxB. Тут L позначає довжину, P - крок, а B - кількість лопатей. Для класичних пропелерів параметр B зазвичай не вказується.

Наприклад, пропелер 6045 (або 6 × 4,5) має дві лопаті, шестидюймову довжину і крок 4,5 дюйма. Іншим прикладом є п'ятидюймовий трилопатевий пропелер 5040 × 3 (або 5x4x3), що має крок 4 дюйма.

Іноді в кінці позначення ставиться буква R або C (може бути відсутнім), яка визначає напрямок обертання. Повітряні гвинти R встановлюються на двигуни CW, а C - на мотори CCW. Зрідка до позначення додаються абревіатури BN або HBN (див. Вище).

методи установки

Встановити гвинти на квадрокоптер можна по-різному. Дуже часто вал електродвигуна є простий металевий штир, що не має яких-небудь пристосувань для установки пропелера. У цьому випадку застосовують спеціальні перехідники - пропсейвери і цангові затиски.

Пропсейвер (див. Фото) зручно використовувати для проведення експериментів при створенні саморобних моделей. Він виглядає як втулка, в бічній поверхні якої є два симетричних отвори з встановленими в них гвинтами. Пристосування встановлюється на вал, а гвинти затягуються. Пропелер також надаватися на вал і фіксується двома нейлоновими стяжками або гумовим кільцем.

Більш надійним переходником є ​​цанговий затиск. Він являє собою різьбове з'єднання з розрізної конусоподібної втулкою. Цанга надаватися на вал, далі встановлюється затискна втулка, пропелер і шайба. Вся конструкція фіксується гайкою особливої ​​форми - коком.

Якщо ротор бесколлекторного двигуна знаходиться зовні (мотори класу Outrunner), то на його верхній поверхні зазвичай є кілька різьбових отворів для установки різних перехідників і кріплень.

У виробників готових коптеров з безколекторними моторами дуже популярний варіант з самозатягувальне гайками від компанії DJI . У таких двигунів вал закінчується різьбленням, протилежного напрямку обертання ротора.

балансування пропелерів

Можна з упевненістю сказати, що більшість пропелерів, особливо дешевих, не можна назвати збалансованими на 100%. Такі гвинти не тільки дратівливо сильно шумлять, але і вносять додаткову вібрацію в роботу ВМГ. Через це, зокрема, знижується якість повітряних зйомок (ефект желе). Гірше того, постійні коливання викликають додатковий знос двигунів, підшипників і шестерень, що підвищує вартість обслуговування літального апарату.

Як бачимо, без процедури балансування гвинтів для квадрокоптера нам не обійтися. Для цього знадобляться:

• гвинт;
• Скотч або суперклей (можна замінити лаком для нігтів);
• Наждачний папір;
• Спеціальний балансир пропелерів Du-Bro Tru-Spin - один з кращих, або китайські аналоги.

Перш за все, потрібно виставити саме пристосування для балансування так, щоб його вісь була строго горизонтальної.

Лопать перевіряється на наявність розривів, встановлюється на вісь і злегка відхиляється в ту або іншу сторону. Якщо він не повертається в горизонтальне положення, потрібно полегшити (підчистити наждачним папером) більш важке лезо або наклеїти шматочок липкої стрічки на більш легке. Необхідно повторювати процедуру до тих пір, поки леза не врівноважує. Липку стрічку успішно заміняє мазок суперклею або лаку.

Ось верстата балансування перевертається - потрібно переконатися, що пропелер зберігає рівновагу і в цьому положенні. Відзначимо, що всі підчищення і наклеювання їх необхідно виконувати на внутрішніх (увігнутих) поверхнях лопатей.

Наступним кроком буде балансування маточини. Для цього пропелер встановлюється вертикально. Якщо він відхиляється вправо, потрібно обтяжувати клеєм або лаком ліву частину маточини і навпаки. Добиваємося балансу, перевертаємо пропелер і переконуємося, що в цьому положенні він також урівноважений. Процедура закінчена.

калькулятор eCalc

Багатьом творцям безпілотних моделей відомий on-line калькулятор eCalc, призначений для розрахунку параметрів гвинтокорилої установки літальних апаратів. Сторінка калькулятора, присвячена Мультикоптер, виглядає приблизно так.

На перший погляд, все зрозуміло, але є кілька нюансів, які можуть вплинути на результати обчислень.

Перш за все, вводиться повна злітна вага Мультикоптер (із петлею і камерою, якщо такі є). Якщо буде вказано Without Drive (Без приводу), то вводимо сумарна вага рами, пропелерів, плати контролера, підвісу, камери і обладнання для FPV польотів. Додамо відсотків 10 на масу проводів і отримуємо шукану цифру.

Вводимо кількість роторів, їх схему (одиночна або співісна), максимальну висоту польоту і погодні умови, при яких він буде проводитися (температуру за бортом і атмосферний тиск).

У списку вибирається потрібний акумулятор . Якщо необхідна батарея відсутня, можна вибрати найближчу по ємності і токоотдачи. Програма заповнить інші значення будуть працювати. Здається структура і вага акумулятора. Якщо передбачається паралельна установка декількох АКБ, то в поле P вписується їх кількість, а у вікні Weight задається їх загальна вага.

Далі зі списку вибираються тип ESC або максимальний струм цих регуляторів.

Вибирається фірма-виробник двигунів. З'являється вікно з його оцінкою. За рівнем KV підбирається конкретний зразок.

Переходимо до пропелера. Вибирається тип пропелера, його діаметр і крок. Рекомендується використовувати діаметр повітряного гвинта, максимально можливий для даної рами. Якщо привід має зубчасту трансмісію, то вводиться її передавальне число (відношення числа зубів веденої шестерні до числа зубів ведучої шестірні).

Якщо потрібні компоненти в випадних списках відсутні, можна перейти в рядок Custom і ввести всі необхідні дані у відповідних полях калькулятора. Відзначимо, що параметри батареї задаються для одного осередку.

Всі поля заповнені, можна виконувати обчислення. Результат розрахунків буде представлений у вигляді циферблатів, списків і графіків.

RashVinta

RashVinta- програма розрахунку діаметра повітряного гвинта для квадрокоптера.

Програма RashVinta дозволяє робити обчислення за наступними вихідними даними:

• Потужність двигуна і діаметр гвинта;
• Потужність двигуна і частота обертання гвинта;
• Діаметр гвинта і його крок.

У першому варіанті відмітка ставиться тільки в поле «Розрахунок по діаметру гвинта». Здається розмір пропелера (в сантиметрах), потужність двигуна (в кінських силах), максимальна і середня швидкість літального апарату. Натискається кнопка «Розрахунок». Результатом обчислень будуть крок і частота обертання гвинта.

У другому варіанті забираються всі галочки. У відповідні вікна вводимо потужність двигуна, частоту обертання гвинта, максимальну і середню швидкість літального апарату. Натискаємо кнопку «Розрахунок». Результатом обчислень будуть діаметр гвинта і його крок.

Третій варіант розрахунків призначений для професіоналів. Мітка ставиться в поле «Вказати параметри гвинта». У відповідні вікна записуються діаметр і крок гвинта. Натискається кнопка «Розрахунок». Результатом є профіль лопаті повітряного гвинта, який можна вивчити в вікні перегляду, змінюючи його масштаб і видалення від маточини. У вигляді таблиць результат зберігається в файлі Date.html, присутньому в каталозі програми.

Крім того, програма може показати, як виглядає профіль лопаті під реальним кутом нахилу (галочка в полі «Профіль з кутом»), а також продемонструвати точки, за якими проводився розрахунок (мітка в полі "Показувати розрахункові точки»).

Отриманий профіль можна роздрукувати в масштабі 1: 1.

висновок

Як бачимо, підбір і коригування пропелерів для квадрокоптера є досить непростим завданням. Сподіваємося, що наш текст допоможе любителям безпілотної авіації правильно вибрати, збалансувати і встановити пропелери на літальний апарат власної конструкції, а також усунути огріхи в роботі гвинтокорилої групи серійних моделей .

Будемо вдячні вам, якщо поділіться з друзями:

Всіх вітаю на своєму сайті. Моє хобі - дрони. Тут я описую моделі, їх характеристики, ділюся новинами, викладаю інструкції. Вступай в наше співтовариство любителів дронів!