Направисисамдрон

Направи си сам дрон: Урок 8. Самолети..

Съдържание

Въведение

Използването на малки дронове за FPV и автономно картографиране става все по -популярно, особено като популярността на дроновете за летене в режим от първо лице и наличието на подробности. Тази статия изследва няколко съображения относно това дали даден самолет е подходящ за използване като дрон и ако да, как да изберем правилния тип.

Мултикоптер срещу самолет

Какви предимства може да предложи самолет пред мултикоптер? Докато мултикоптерът е чудесен за забавно FPV / автономно летене, неговият полезен товар и времето за полет все още са ограничени, тъй като роторът трябва да се върти постоянно (и по този начин да губи енергия), за да се бори с гравитацията и да държи дрона във въздуха. Самолетите, от друга страна, използват крилата си, за да създадат повдигане. И така, кой тип е по -добър? Освен електронните пълнежи, като предавател, приемник, FPV оборудване, полетен контролер, следните характеристики изглеждат най -подходящи за отговора на поставения въпрос:

Мултикоптер

  • Може да приема изключете и кацнете вертикално, както и задръжте на място.
  • Те не изискват много място за полет и по същество са „всепосочни“, способни да променят много бързо посоката и скоростта.
  • Тягата, генерирана от витлата, е това, което поддържа лодката във въздуха.
  • По -малко интуитивен по време на полет, като се има предвид, че корабът може да промени ориентацията и да лети почти във всяка посока, а карданите могат лесно да предизвикат дезориентация.
  • „Средните“ мултикоптери с диаметри от 400 до 600 мм са най-често срещаните и обикновено струват между 200 и 1000 щатски долара за (персонализирана) готова за употреба платформа.
  • Въпреки факта, че мултикоптерите имат значително по -малко движещи се части от хеликоптерите, почти всяка неизправност на квадрокоптер води до злополука.

Самолет

  • Стартира се ръчно от писта или катапулт и обикновено каца на относително равна трева или писта...
  • За полет е необходимо голямо открито пространство, тъй като маневреността на самолета е ограничена (т.е. винаги е необходимо да се движи напред).
  • Крилата създават повдигане.
  • По -висок товароподемност.
  • Моделите от пяна могат да бъдат снизходителни в случай на злополука и повечето могат да бъдат ремонтирани / ремонтирани.
  • Моделите с размах на крилата от 500 мм до 1,8 м са най -често използваните за хоби, а пълната инсталация обикновено струва между 200 и 1000 щатски долара.
  • В случай на повреда на двигателя, все още е възможно кацане, без да повредите самолета.

VTOL (вертикално излитане и кацане)

  • Конструкциите включват крила и витла (в момента няма много търговски / производствени продукти).
  • Контролите все още са доста трудни за превключване от вертикален към хоризонтален полет.
  • Дизайнът е много различен от квадрокоптерите с крила или от използването / удължаването на опорни рамена (греди) на безпилотни летателни апарати за активиране на профилите на крилата.
  • Няма да се обсъжда допълнително в тази статия.
    • ​​

Съображения

  • Място на изстрелване: увреждане или увреждане на лице или имущество, на БЛА / дронове е забранено да летят над сгради, в гъсто населени райони или на места с много хора. В идеалния случай самолетите изискват големи открити площи, докато мултикоптерите могат да работят в по -ограничени пространства. Ако нямате свободно пространство за полет, тогава е най -добре да използвате малък мултикоптер.
  • Приложение: Мултикоптерът е по -подходящ за въздушна / FPV фотография от всякога. Картирането и полетите на дълги разстояния се извършват най-добре с помощта на самолет.
  • Интерес: Това трябва да е фактор при избора, ако се интересувате от един тип дронове повече от друг.
  • Бюджет: Най -често срещаният мултикоптер (500 мм) вероятно ще бъде малко по -скъп от подобен самолет (≈ 1,5 м размах на крилата), но не много. Колко сте готови да загубите дрона поради внезапна катастрофа или загуба на контрол, причинявайки неконтролирано отстраняване?
  • Време на полет: Среден квадрокоптер, средният размер ще остане на височина за 10-15 минути (въпреки че някои производители могат да увеличат това време до 30-40 минути), докато средната средно- електрически самолет с размери ще осигурява около 20-60 минути на минута при „нормална“ употреба (т.е. не при пълна газ), но и в двата случая трябва да се вземат предвид много различни фактори.
  • Контролер на полета: Не всички контролери са способни да летят във всички видове въздухоплавателни средства. Преди да изберете един от няколкото, уверете се, че типът на самолета, който ви интересува, се поддържа от полетния контролер (ако сте възнамерявали да използвате такъв). Как да настроите полетен контролер няма да се обсъжда в тази статия.

Общи типове крила за безпилотни летателни апарати / безпилотни летателни апарати

Има много различни самолети, използвани за изграждане на дронове, но някои конструкции се използват много по -често от други. Тъй като все повече и повече производители започват да произвеждат персонализирани аеродинамични рамки за самостоятелна употреба, ненужните части, като например оформлението на пилотската кабина, например, които обикновено се срещаха в самолетите RC в миналото, изчезват.

Делта крило

Летящото крило е далеч най -простото (и може би най -популярното) дизайн. Проста / елементарна рамка може да бъде произведена с използване на евтина експандирана полипропиленова пяна (EPP) и обикновен профил Kline-Fogleman (Kline-Fogleman или KFm). Традиционно те имат само две контролни повърхности, което означава, че всички завои се правят с ролки. Витлото обикновено е отзад (позволява камерата да се монтира отпред), но лети по същия начин с мотора в центъра или отпред, при условие че центърът на тежестта е правилен. Превъзходна конструкция заради своята простота и има тенденция да лети с високи скорости.

Моторизиран планер / планер

Ако искате да останете във въздуха възможно най -дълго (т.е. най -дълго време на полет), това дизайнът е най -добрият избор. Обикновено тя може да има средно или високо крило, а опашката често е с Т или V-образна форма. Всички рамки, показани тук, могат да се използват за забавен полет (или повече), но ако искате дронът да остане във въздуха възможно най -дълго, трябва да помислите за самолет с голямо крило и тук са планерите отлично. Те не са проектирани да бъдат най -бързите (по -скоро най -бавните) и да носят най -много полезен товар (те трябва да са възможно най -леки), но добрият дизайн може да остане във въздуха с часове. Почти всички имат пропелер, инсталиран отпред, така че в случаите, когато се изисква камера, тя обикновено се монтира от долната страна / корема на фюзелажа.

„Скайуокър“

пречат, разположени точно под. Крилото обикновено е трапецовидно или правоъгълно. Алтернативен дизайн използва две стрели за поддържане на опашката (по една от всяка страна на витлото, тип " Twin Boom

Стандарт

Конвенционалните RC самолети все още често се преобразуват за използване като безпилотни самолети, като дизайнът варира от Mustangs (Sport) до Piper Детски (Треньор). Почти всички имат монтирано отпред витло (дърпащо или издърпващо). Крилата обикновено имат прав преден / заден ръб (правоъгълен), но за изтребители крилото може да бъде по -трапецовидно. Такива конструкции се използват най -често, защото са най -често срещаните и лесно достъпни RC самолети. За съжаление самолетът не е подходящ за модификация и включва естетически елементи, които не са необходими, когато се използват като БЛА. Освен това това не е най -удобният дизайн по отношение на избора на безпрепятствено място за инсталиране на камерата. Повечето са базирани на дърво, което не прощава инциденти.

Персонализиран

Има няколко персонализирани дизайна, единият от които е „Drak“ (почти обърната делта). Този конкретен дизайн има крила в почти преместена напред позиция и витло отзад. Предимствата и недостатъците варират в зависимост от модела, въпреки че уникалният им вид често привлича много внимание.

Размер

И така, колко голям трябва да е вашият самолет? Критерий, който определя бъдещия начин на транспортиране, който често се споменава още преди употреба. Самолетите са (почти) винаги по -големи от мултикоптерите и тъй като пространството, което планирате да летите, може да не е близо до вашия дом или бизнес, през повечето време транспортът ще трябва да се извършва с кола. Поради това размерът на рамката за този тип дронове има тенденция да бъде ограничен до 2 метра (размах на крилата) и в повечето случаи крилата трябва да се разглобяват. Ако летящото крило не може да има подвижни крила, тогава размахът на крилата ще бъде по -малък от 1,2 метра, така че да могат лесно да бъдат поставени на задната седалка на превозно средство. Класически RC самолетите със стандартен размер имат размах на крилата от 0,5 - 2 м, така че наличността на части за този размер (двигател, ESC, акумулатор, серво и др.) Е много добра.

Продължителност на полета

Вторият въпрос, който може да си зададете, е колко дълго самолетът трябва да остане във въздуха. Ако планирате дистанционно управление на самолета, струва си да се има предвид, че след около 20-30 минути пилотиране повечето хора се уморяват физически / психически и се опитват да завършат полета. За дългосрочни полети се препоръчва да се помисли за планер с размах на крилата най-малко 2 метра (с нисък полезен товар).

Приложение

И третото съображение, разбира се, е потенциалното приложение. Списъкът на често срещаните: FPV полет, картографиране, както и напълно автономен полет с помощта на сензори. За автономен полет се нуждаете от GPS полетен контролер, а също така е възможно да добавите сензори.

Видове комплекти

Проектирането на самолет по поръчка рядко е приоритет за тези, които просто искат да излетят за първо лице или автономен полет. тъй като това обикновено изисква или сериозни изследвания, или адекватни познания по аеродинамика. Поради тази причина рамките, проектирани специално за FPV / UAV, стават все по -популярни. Въпреки това, предвид широката популярност на конвенционалните RC самолети, много ентусиасти все още се обръщат към съществуващите модели RC (не непременно мащабни модели) и ги адаптират за FPV / автономна употреба.

RTF (Ready to Fly) - този комплект включва всичко необходимо, за да използвате продукта по предназначение, и като правило включва напълно сглобена рамка (за по-компактна доставка крилата могат да бъдат демонтирани) с предварително инсталирана работна пълнеж (двигател, ESC, серво, клапани и т.н.), както и предавател и приемник, батерия и зарядно устройство. Обикновено свързвате фюзелажа към крилото (или крилата), зареждате, инсталирате и свързвате батерията и сте готови за полет. Това е най -бързият начин да се качите във въздуха, но в същото време такива комплекти не позволяват последващи надстройки.

BNF (Bind and Fly) - Дронът се доставя почти напълно сглобен (за по -компактна доставка крилата могат да бъдат демонтирани). Комплектът не включва приемник / предавател. Сглобяването е много бързо, като се има предвид, че всички части вече са сглобени / сглобени. Ще трябва да свържете приемника към сервомоторите и задвижването, да инсталирате батерията и да проверите CG (Center of Gravity), след което да преминете през контролния списък за стартиране преди полета, да извършите калибрирането. Моля, обърнете внимание, че може да се наложи да персонализирате вашето оборудване за управление за този модел БЛА. Това е вторият най -бърз начин да се качите във въздуха.

PNF (Plug and Fly) - самолетът е предимно напълно сглобен (за по -компактна доставка крилата могат да бъдат демонтирани). Комплектът включва ESC, витла и серво. Комплектът не включва предавател, приемник, батерия или зарядно устройство. Ще трябва да свържете приемника към сервомоторите и задвижването, да изберете и инсталирате батерията (проверете CG) и след това да преминете през контролния списък за стартиране преди полета, да извършите калибрирането. Моля, обърнете внимание, че може да се наложи да персонализирате вашето оборудване за управление за този модел БЛА.

PNP (Plug and Play) - Същото като PNF комплект.

ARF (Почти готов за полет) - продуктите в тази конфигурация обикновено включват рамка и малко хардуер. Доставя се частично сглобен с почти всички части / компоненти на рамката, необходими за сглобяването на рамката. Може да се изисква известно сцепление. Потребителят трябва да избере собствен предавател, приемник, двигател, ESC, витло и серво, тъй като те не са включени.

KIT - Тези дни самолетите на KIT включват планове за сглобяване, но ще отнеме много време, преди самолетът да е достоен за полет. Препоръчително е да имате опит в летенето, преди да летите с самолет KIT, тъй като една авария (обикновено при първия полет) може да доведе до много часове на възстановяване на БЛА.

DIY (Направи си сам / Изграден от нулата) - което, говорейки за самолети, обикновено означава напълно нестандартна конструкция, която може да е проектирана от Пилотът. Обикновено дизайнерът трябва да избере всички подходящи компоненти и често сглобяването се извършва чрез опит и грешка.

Конструкция

Има много различни материали, използвани за създаване на рамката, калниците и опашката на RC самолети / дронове. Докато пилотираните самолети често използват фибростъкло, алуминий и дори въглеродни влакна, производителите на БЛА все още не използват такива материали в малки плавателни съдове. Следните са най -често срещаните материали, които ще намерите в индустрията:

EPO (експандиран полиолефин) - Този тип пяна е лека, по -твърда и по -здрава от експандиран полистирол (EPS)). Когато правите форми, това ви позволява да постигнете доста гладка повърхност. В случай на инцидент такава пяна се компресира и ако силата е прекомерна, най -слабите точки ще бъдат подложени на разрушаване. По правило части, изработени от EPO, остават непокътнати и ако инцидентът не е сериозен, повредените елементи могат да бъдат залепени по -късно.

EPP (експандиран полипропилен) - Този тип пяна е гъвкава и еластична и макар и малко по -тежка от EPO, на практика е неразрушима (за практически цели).

EPS (експандиран полистирол) - Този тип пяна обикновено се използва като опаковъчен материал за телевизори, електрически уреди, при производството на каски, вътре в кутии за лед и за строителство на пътища и жилища. EPS съдържа около 95-98% въздух.

Balsa Wood - В миналото повечето RC самолети са използвали балса като основен материал. Това е невероятно лека, но показателна здрава и лесна за работа дървесина, оптимално подходяща за рамки, калници и наклон. По време на строителството трябва да се инвестират невероятни грижи и време, а дори и най -леките удари могат да причинят сериозни повреди на рамката (по -тежките катастрофи водят до пълно разрушаване).

Издухана пластмаса - Процесът на формоване с пластмасово издухване включва затворена матрица, в която се издухва полуразтопена пластмаса и след това се охлажда, за да запази формата си. Резултатът е здрава куха черупка. Издуханата пластмаса най -често се използва за създаване на фюзелаж (за разлика от крилата), след като потребителят трябва да направи съответните изрези. Издуханите конструкции / комплект могат също да включват предварително нарязана балса като армировка. Издуханата пластмаса може да издържи на леки удари и има склонност да се вдлъбна, а не да се срути.

Вакуумирана пластмаса - Процесът на вакуумно формоване включва нагряване на тънък пластмасов лист до такава степен, че да стане гъвкав, но не напълно разтопен, и поставянето му върху покрития матрица; докато остава гъвкав, въздухът между матрицата и листа се отстранява (т.е. изпомпва), което кара листа да придобие формата си. Пластмасата се охлажда и от околния материал се изрязва триизмерна форма. Има много различни видове пластмаси, които могат да се образуват във вакуум и техните свойства могат да варират. Поликарбонатът е добър компромис между тегло и устойчивост на удар.

Гофрирана пластмаса - въпреки че малко самолети го използват за фюзелажа или крилата, той често се използва за втвърдяване на врати или където се налагат равни плоскости. Гофрираната пластмаса прилича на велпапе, направена само от пластмаса. Той е много устойчив на удари и удари, лесен за работа без специални инструменти и много елегантен (аеродинамика).

Кой материал е по -добър?

И така, какъв материал да изберете за самолета? По -голямата част от FPV общността използва EPO пяна, защото:

  • В сравнение с balsa, отнема експоненциално по -малко време за сглобяване и следователно се издига по -бързо във въздуха.
  • Относително лек в сравнение с други материали и прилично здрав*, но може лесно да се модифицира / нарязва.
  • „Прощаващ“, в смисъл, че е в състояние да издържи на инциденти и малки удари, а също така може да бъде залепван многократно; и отново в полет.
  • Добро качество; Моделите от пяна са доста скъпи, защото дизайнерът трябва да компенсира разходите за конструкцията, прототипите и матрицата, а цената на рамката обикновено е пропорционална на нейния размер.
  • Не изисква специални инструменти като нагрята ламинатна ютия.
  • Повечето пълни рамки включват основните необходими компоненти (моделите balsa често изискват допълнителна покупка на ламинат, повечето хардуер и др.).

*Моделите от пяна рядко са достатъчно твърди сами по себе си и за да издържат натоварванията, действащи върху крилата по време на полет, последните изискват допълнителна армировка под формата на „лостове“ (дълги и тънки пръти, обикновено изработени от фибростъкло или въглеродни влакна) за увеличаване на твърдостта. Тези лагери, замислени, трябва да бъдат залепени на различни стратегически места, както над, така и под крилото (залепени в предварително изрязаните канали). Размерът на моделите от пяна по правило ограничава само практичността, поради което е доста рядко да се видят модели с размах на крилата над 2 м.

Сграда

  • Пяна: Важно е да се отбележи че далеч не всяко лепило може да се използва за залепване на пяната, тъй като някои от съществуващите могат да корозират и разрушат материала. Най -често използваните лепила за залепване на EPO пяна са Goop (търговска марка) и Gorilla Glue (търговска марка). Goop е прозрачен и има плътна консистенция и отлично свързване. Gorilla Glue - изисква малко вода за активиране, първоначалната консистенция е гъста. След взаимодействие с вода, той се пени до около 400% от първоначалния си размер и има жълт цвят. Лепилото Gorilla може да се нарязва на места, където е нежелателно, но е необходимо да се предотврати изтичането на лепилото в области, където не трябва да бъде (например с помощта на маскираща лента), а след нанасяне, закрепените части трябва да са неподвижни, докато лепилото се разширява и втвърдява. Пяната обикновено се отрязва с остър нож, запояващ пистолет (за разлика от поялник) или нагрята жица. Ръчният трион има тенденция да разбива пяната и да оставя много груба повърхност. Плоскостите от пяна често са бели, рядко черни и още по -рядко сиви или други цветове. Персонализирането на външния вид е свързано с добавяне на цвят или шарки, които могат да бъдат направени с помощта на специална боя, ламинат или винил. Моля, обърнете внимание, че не всички бои са подходящи за оцветяване на пяната, някои могат да я унищожат.
  • Balsa: Цианоакрилатното лепило най -често се използва за свързване на балсаво дърво - обикновено вискозна течност (почти като вода), осигурява много силна връзка между повърхностите, които трябва да бъдат залепени. След като рамката е готова, тя трябва да бъде покрита с ламинат (пластмасов лист с термоактивирано лепило от едната страна), за да се създаде аеродинамична повърхност. Ламиниращият филм се нагрява / нанася с ламиниращото желязо, осигурявайки твърда / твърда повърхност на изхода. Ламинатът е подходящ само за залепване към дърво от балса - не може да се използва за създаване на 3D форми.
  • Композити: ​​Все още рядко се срещат композитни материали, използвани за създаване на малки самолети (въглеродни влакна). Тези части са на базата на епоксидна смола (или специален свързващ агент) и са по -трудни за рязане на ръка, по -често се налага фрезова машина с ЦПУ. Създаването на 3D форми също е доста сложно. Самолетите обикновено използват композитни материали за подсилване.

Мощност

  • Електроцентралата на самолета се състои от двигател, витло (витло), ESC и батерия... Изборът на подходящите части за рамка не трябва да е „предположение“ и е най -добре да се види дали производителят на рамката има препоръки относно мотор, витло или обхват за даден полезен товар.
  • Тези дни повечето ентусиасти са склонни към електрически двигатели, а не към горива (като керосин) поради най -ниската им цена на собственост и лекотата на използване. Слънчевата енергия се използва рядко, тъй като мощността, която слънчевата енергия осигурява, в сравнение с добавеното тегло на слънчевите панели (които се използват за зареждане на батерии), все още не е от полза.
  • Изберете комбинация от мотор / витло, която може да осигури необходимата тяга за вашия планер при определен товар. Няколко производители на планери предлагат редица изисквания за тяга въз основа на собствените си експерименти, за да дадат обща представа за необходимия обхват.
  • Недостатъчната мощност на самолета може да доведе до нестабилност или катастрофа. Претоварен самолет може да бъде напълно нестабилен по време на полет. Като се има предвид, че почти всички технологии, използвани за създаване на дронове, идват от индустрията за радиоуправление, има достатъчно информация за избора на правилните тягови и серво задвижвания за различни приложения.
  • Център на масата: Центърът на масата е точката, около която може да се постави рамката, така че тежестта да е еднаква от всички страни. Съотношение център на повдигане / въртящ момент. Това е точката, където се добавя целият подемник, генериран от крилата и контролните повърхности, обикновено в най -високата точка на профила. Желателно е центърът на масата да съответства на центъра на повдигащата сила.

Изстрелване / кацане

  • Стартиране / кацане на писта: за използване на пистата, дронът се нуждае от колела, а пистата трябва да е възможно най -равна и перфектно павирана.
  • Ръчно задействане: Има два основни метода за ръчно задействане: люлка в ръка или люлка отгоре. Методът на почистване е подобен на изстрелване на диск (или хвърляне на камъни през вода), където операторът се опитва да ускори дрона до максимална скорост, използвайки ъглова скорост. Като алтернатива има метод за режийни режими, при който операторът изстрелва самолета нагоре (за предпочитане с втори оператор / помощник).
  • Изстрелване на катапулт: За да ускори дрона възможно най -бързо, катапултът използва един от няколкото различни метода: бънджи кабел, лебедка или дори сгъстен въздух. Катапултите не са лесни за транспортиране и изискват допълнителни инвестиции и диагностика.
  • Дръжка за ръка: Не е трудно да хванете малък дрон с ръка, при условие, че витлото не се върти, но по някакъв начин методът изисква известни умения.
  • Кацане: Най -често използваният метод за кацане е плъзгащо кацане на прилично равна повърхност като трева. Този метод е от значение, тъй като все по -малко дронове имат приспособления за кацане (а пистата не е налична), принуждавайки самолета просто да кацне на всеки възможен самолет. Обикновено преди полет пилотът намира подходящо място за кацане. В идеалния случай самолетът трябва да има сменяеми защитни плочи поради прогресивно износване.
  • Мрежово „улавяне“: Въпреки че този метод за кацане най -често се използва от военните за малки дронове, използването на мрежа за улавяне на дрон е много ефективно, когато други методи за кацане са трудни. Като се има предвид това, създаването на мрежова система отнема много време и други видове засаждане са за предпочитане за повечето ентусиасти.
.
Подобни статии