Ich wurde kürzlich in die Welt der Miniflugzeuge eingeführt, insbesondere in Quadrocopter - sie zu bauen, sie zu fliegen, sie zu kalibrieren (anscheinend ist dies ein so wichtiger Punkt, dass er einen eigenen Platz auf der Liste verdient :) .
Ich bin dabei, meinen eigenen Quadrocopter fertig zu bauen (sobald ich eine Stromverteilerplatine bekommen kann – schwer zu finden, wie es scheint), und meine Hände jucken, es so schnell wie möglich zu versuchen und zu fliegen. Ich habe viel darüber gelernt, wie Flugzeuge / Hubschrauber / Quads fliegen, während ich eines baue. Aber vielleicht habe ich nicht genug darüber gelernt und hatte gehofft, dass Sie mir bei einer Frage helfen können, die ich habe.
Ich denke , ich habe genug über die in diesen Fahrzeugen verwendeten Propellertypen, Leistungsanforderungen, Steuerungen, Kalibrierung und so weiter gelernt. Als ich im Internet nach diesen Dingen gesucht und ein paar Freunde nach ihren Erfahrungen gefragt habe, kam mir ein Gedanke:
Wäre es nicht schön, wenn ich im Grunde alle Komponenten dieses kleinen 330-mm-Fahrzeugs, das ich baue, skalieren könnte, um etwas Größeres zu machen?
Ich meine, größer als groß genug, um eine, vielleicht 2 Personen herumzutragen ?
Kann ich wirklich sagen "Hey, lasst uns einen X-mal größeren Rahmen aus stärkeren Materialien bauen, lasst uns 4 Motoren X-mal größer bekommen, lasst uns 4 X-große Propeller mit variabler Steigung verwenden" und so weiter und so weiter und tatsächlich in der Lage sein zu bauen ein Quadcopter, der Menschen darin befördern kann?
(Ja, ja, ich weiß, ich sage im Grunde "Lasst uns einen Helikopter in Originalgröße bauen, aber mit 4 Propellern statt einem".)
Halten Sie dies für einen praktikablen Ansatz, um so etwas zu bauen? Ist es auch nur annähernd möglich? Habt ihr Erfahrungen damit gemacht? Alle Kommentare werden sehr geschätzt.
Impeller-Designs wie Quadcopter sind in gewisser Weise tatsächlich etwas einfacher zu entwerfen und zu bauen als Hubschrauber mit einem Rotor, da die Rotoren aufgrund der Art des Designs nicht die komplexen mechanischen Verbindungen des Hauptrotors eines Hubschraubers benötigen. Die vier Rotoren können Pitch und Querneigung einfach durch Variieren der Drehzahl steuern, und so kann jeder ein Propeller mit fester Steigung sein. Das Design wird mit einem Rotordesign mit variabler Steigung stabiler, da die Möglichkeit, den Schub bei konstanter Rotorgeschwindigkeit zu variieren, unerwünschte Rollmomente durch Kreiselkräfte reduziert, aber das wirft das Argument der Einfachheit aus dem Fenster (und Hubschrauber haben potenzielle Rollprobleme während des Gasgebens). auch auf, von denen einige gelöst werden mussten, bevor das Ding überhaupt abheben konnte).
Yaw ist etwas kniffliger und ein potenzieller einschränkender Faktor für die Skalierung des Designs. Das Problem ist, dass mit allen vier Rotoren in einer festen vertikalen Ausrichtung, was mechanisch am einfachsten ist, kein seitlicher Schub erzeugt werden kann, um das Flugzeug um die Z-Achse zu drehen (direkt vom Boden durch den Hubschrauber im Horizontalflug). Zu den Optionen gehören:
Ein seitlich angebrachter Lüfter. Einfach zu entwerfen, aber Sie fügen einem Design mit vielen sich schnell drehenden Teilen bereits einen weiteren Lüfter hinzu, und der Lüfter müsste entweder sehr oft in entgegengesetzte Richtungen anhalten und starten (einfach mit einem kleinen Gleichstrommotor und Kunststoff Lüfter auf einem Modell, viel schwieriger, wenn er vergrößert wird), oder die Blattsteigung müsste variabel sein, um einen variablen Schub zu beiden Seiten zu ermöglichen, während sich der Rotor in eine Richtung dreht), was die Komplexität erneut erhöht.
Zwei seitliche Lüfter, einer in jede Richtung; Indem Sie ihre Leistung variieren (sie drehen sich wahrscheinlich beide im Flug mit niedrigem Leerlauf), sorgen Sie für Gieren. Vorteil ist die mechanische Einfachheit jedes Lüfters, Nachteil ist, dass nicht vier, nicht fünf, sondern mindestens sechs Lüfter vorhanden sind, wodurch die „mittlere Zeit zwischen Ausfällen“ von mindestens einem von ihnen verringert wird, was die erforderliche Wartung umso mehr erhöht, um sicherzustellen, dass dies nicht im Flug passiert .
Anordnen der vier Hauptrotoren so, dass sich jeder Rotor genauso dreht wie der Rotor in der diagonal gegenüberliegenden Ecke und gegenüber den anderen beiden. Indem Sie die Leistung der sich in einer Richtung drehenden Lüfter reduzieren und die Leistung der anderen erhöhen, können Sie ein Gieren hervorrufen, da das Flugzeug aufgrund des Drehmomentungleichgewichts entgegen der Richtung der schnelleren Rotoren giert, ohne dass das Flugzeug auch neigt oder rollt die Gesamtkräfte in diesen Ebenen bleiben konstant. Der Vorteil besteht darin, dass der Bedarf an zusätzlichen Rotoren reduziert wird; Die vier Hauptrotoren können in allen drei Ebenen für Bewegung sorgen. Der Nachteil sind langsamere Gierraten und erhöhte maximale Schubanforderungen jedes Rotors, die es im Grunde ermöglichen, dass zwei beliebige Rotoren den erforderlichen Auftrieb aufrechterhalten (eine gute Anforderung, die man haben muss, keine großartige, auf die man sich jeden Tag verlassen kann).
Setzen Sie die Hauptrotoren in Neigungshalterungen und neigen Sie sie auf rotationssymmetrische Weise, um ein Gieren zu induzieren. Es ist ein intuitiver Weg, um Gieren zu induzieren, und das gleiche Kipprotorsystem würde auch die Neigung reduzieren, die das gesamte Flugzeug benötigt, um eine Vorwärtsbewegung zu erzeugen. Kippen Sie einfach die Rotoren und halten Sie den Rumpf waagerecht. Zu den Nachteilen gehören eine erhöhte mechanische Komplexität und die gyroskopische Präzession, die durch den Versuch, eine rotierende Masse zu kippen, induziert wird, was dazu führen kann, dass das Fahrzeug von seinem Auftriebsvektor abstürzt.
Andere potenzielle Probleme mit dem Quad-Rotor-Design sind die Gewährleistung einer zuverlässigen Leistungsverteilung (einschließlich der Aufrechterhaltung einer gewissen Kontrolle, wenn ein Rotor oder ein Motor vollständig aufgibt), die geringere Trägheit der kleineren Rotoren, die die Wirksamkeit der Autorotation im Notfall verringert, was von vielen benötigt wird potenzielle Kunden, das Design kompakter zusammenzufalten als seine Flugkonfiguration, und die inhärente Zerbrechlichkeit des Designs mit Impeller an Drehpunkten in den Ecken des Flugzeugs, was es anfälliger für tödliche Schäden in "Kampfumgebungen" macht (übersetzt; alle nicht auf deiner Seite schießen, was immer sie auf dich haben). Da das US-Militär ein wichtiger Kunde von Drehflügelflugzeugen und eine Hauptquelle für die Finanzierung von Forschung und Entwicklung ist,
Das letzte Problem, das den Quadrotor plagt, ist grundlegender, und es ist das Fehlen einer Antwort auf diese einfache Frage: Was kann ein "großes" Quadrotor-Flugzeug, das mit einem herkömmlichen Hubschrauber nicht bereits so effektiv und billiger gemacht werden kann? Der Hauptgrund, warum Quadrotoren gute UAVs sind, ist, dass es für ein computergestütztes Fly-by-Wire-System einfacher ist, sie stabil zu halten, aber das ist bis jetzt ihr einziger Vorteil im Vergleich zu einem Einrotor-Hubschrauber, also bis das Aircar ein ernsthaftes legales und legales wird technischen Möglichkeiten und die Leute wollen einen Drehflügler, der so einfach zu fliegen ist wie ein Auto zu fahren (oder zumindest einfacher als ein Hubschrauber, bei dem man das Zyklische so gut wie nie loslassen kann), wird der Quadrotor wahrscheinlich klein bleiben.
Jay Carr