Dron DIY: Lekcija 8. Letala..

Vsebina

Uvod

Uporaba majhnih brezpilotnih letal za FPV in avtonomno kartiranje postaja vse bolj priljubljena, zlasti zaradi priljubljenosti brezpilotnih letal za letenje v prvi osebi in razpoložljivosti podrobnosti. Ta članek raziskuje več premislekov o tem, ali je letalo primerno za uporabo kot brezpilotna letala, in če je tako, kako izbrati pravi tip.

Večkopter proti letalu

Kakšne prednosti lahko letalo ponudi pred večkopterjem? Medtem ko je večkopter odličen za zabavno FPV / avtonomno letenje, sta njegova nosilnost in čas letenja še vedno omejena, saj se mora rotor nenehno vrteti (in s tem zapravljati energijo), da bi se boril proti gravitaciji in ohranil dron v zraku. Letala pa s svojimi krili ustvarjajo dvig. Katera vrsta je torej boljša? Poleg elektronskega polnjenja, kot so oddajnik, sprejemnik, oprema FPV, krmilnik leta, se zdijo naslednje lastnosti najbolj pomembne za odgovor na postavljeno vprašanje:

Večkopter

  • Sposoben sprejeti off in pristati navpično ter lebdeti na mestu.
  • Za letenje ne potrebujejo veliko prostora in so v bistvu "vsesmerne", sposobne zelo hitro spreminjati smer in hitrost.
  • Potisk, ki ga ustvarijo propelerji, drži čoln v zraku.
  • Manj intuitiven med letom, glede na to, da lahko plovilo spremeni orientacijo in leti v skoraj vseh smereh, kar lahko zlahka povzroči dezorientacijo.
  • "Srednji" multikopterji s premerom od 400 do 600 mm so najpogostejši in običajno stanejo med 200 USD in 1000 USD za (prilagojeno) ploščad, pripravljeno za letenje.
  • Kljub temu, da imajo večkopterji bistveno manj gibljivih delov kot helikopterji, skoraj vsaka okvara štirikopterja povzroči nesrečo.

Letalo

  • Ročno izstreljeno z vzletno -pristajalne steze ali katapulta in običajno pristane na relativno ravni travi ali vzletno -pristajalni stezi...
  • Za let je potreben velik odprt prostor, saj je okretnost letala omejena (tj. Vedno se je treba premakniti naprej).
  • Krila ustvarjajo dvig.
  • Večja dvižna zmogljivost.
  • Modeli iz pene so v primeru nesreče lahko popustljivi, večino pa jih je mogoče popraviti / obnoviti.
  • Modeli s razponom kril od 500 mm do 1,8 m so najpogostejši za hobi, celotna namestitev pa običajno stane med 200 in 1000 USD.
  • V primeru okvare motorja je še vedno mogoče pristati brez poškodb letala.

VTOL (navpični vzlet in pristanek)

  • Konstrukcije vključujejo krila in propelerje (trenutno ni veliko komercialnih / proizvodnih izdelkov).
  • Krmiljenje je še vedno precej težko preklopiti z navpičnega na vodoravni let.
  • Zasnove se zelo razlikujejo od štirikopterjev s krili ali od uporabe / podaljšanja podpornih ročic (nosilcev) brezpilotnih letal za omogočanje profilov kril.
  • V tem članku ne bo več razprave.
  • ​​

Premisleki

  • Kraj izstrelitve: škoda ali škoda oseb ali premoženja, brezpilotnim letalom / brezpilotnim letalom je prepovedano leteti nad stavbami, v gosto poseljenih območjih ali na mestih z gnečo. Letala v idealnem primeru zahtevajo velike odprte površine, medtem ko lahko večkopterji delujejo v bolj zaprtih prostorih. Če nimate odprtega prostora za let, je najbolje uporabiti majhen večkopter.
  • Uporaba: Večkopter je kot kdaj koli prej primeren za fotografiranje iz zraka / FPV. Kartiranje in lete na dolge razdalje je najbolje opraviti z letalom.
  • Obresti: To bi moralo biti dejavnik pri izbiri, če vas ena vrsta brezpilotnih letal zanima več kot druga.
  • Proračun: Najpogostejši večkopter (500 mm) bo verjetno nekoliko dražji od primerljivega letala (≈ 1,5 m razpona kril), vendar ne veliko. Kako pripravljeni ste izgubiti dron zaradi nenadne nesreče ali izgube nadzora, ki povzroči nenadzorovano odstranitev?
  • Čas letenja: Povprečen kvadrokopter, povprečna velikost ostane v zraku 10-15 minut (čeprav se nekateri proizvajalci lahko ta čas povečajo na 30-40 minut), povprečje pa sredi električna letala velike velikosti bodo pri "normalni" uporabi (tj. brez polnega plina) zagotavljala približno 20-60 minut na minuto, vendar je v obeh primerih treba upoštevati veliko različnih dejavnikov.
  • Kontrolor letenja: Vsi kontrolorji ne morejo upravljati vseh vrst zrakoplovov. Preden izberete enega izmed nekaj, se prepričajte, da tip letala, ki vas zanima, podpira kontrolor leta (če ste ga nameravali uporabiti). V tem članku ne bomo razpravljali o tem, kako nastaviti krmilnik leta.

Skupne vrste kril UAV / Drone

Za izdelavo brezpilotnih letal se uporablja veliko različnih letal, vendar se nekateri modeli uporabljajo veliko pogosteje kot drugi. Ker vedno več proizvajalcev začne izdelovati aerodinamične okvirje po meri za samostojno uporabo, nepotrebni deli, na primer postavitev v pilotski kabini, ki so jih v preteklosti običajno našli na letalih RC, izginjajo.

Krilo Delta

Leteče krilo je daleč najpreprostejše (in verjetno najbolj priljubljeno) oblikovanje. Preprost / osnovni okvir lahko izdelate z uporabo poceni ekspandirane polipropilenske pene (EPP) in osnovnega Kline-Foglemanovega profila (Kline-Fogleman ali KFm). Tradicionalno imajo samo dve nadzorni površini, kar pomeni, da so vsi zavoji izvedeni z zvitki. Propeler je običajno zadaj (kar omogoča, da je kamera nameščena spredaj), vendar leti na enak način z motorjem na sredini ali spredaj, pod pogojem, da je težišče pravilno. Vrhunska konstrukcija zaradi svoje preprostosti in ponavadi leti pri velikih hitrostih.

Motorno jadralno letalo / jadralno letalo

Če želite ostati čim dlje v zraku (tj. Najdaljši čas leta), to oblikovanje je najboljša izbira. Običajno ima srednje ali visoko krilo, rep pa je pogosto v obliki črke T ali V. Vse okvirje, prikazane tukaj, lahko uporabite za zabaven let (ali več), če pa želite, da dron čim dlje ostane v zraku, morate razmisliti o letalu z velikim krilom in tu so jadralna letala. odlično. Niso zasnovani tako, da so najhitrejši (najhitrejši) in nosijo največjo obremenitev (morali bi biti čim lažji), vendar lahko dobra zasnova ostane v zraku več ur. Skoraj vsi imajo propeler nameščen spredaj, zato je v primerih, ko je potrebna kamera, običajno nameščen na spodnji strani / trebuhu trupa trupa.

"Skywalker"

moti, nahaja se tik spodaj. Krilo je običajno trapezno ali pravokotno. Druga možnost uporablja dva nosilca za podporo repa (po enega na vsaki strani propelerja, tip " Twin Boom

Standard

Konvencionalna letala RC se še vedno pogosto pretvarjajo za uporabo kot brezpilotna letala, katerih modeli segajo od Mustanga (Sport) do Piperja Mladiči (trener). Skoraj vsi imajo spredaj nameščen propeler (vlečni ali vlečni). Krila imajo običajno raven prednji / zadnji rob (pravokotne oblike), pri lovskih letalih pa je krilo lahko bolj trapezno. Takšni modeli se najpogosteje uporabljajo, ker so najpogostejša in lahko dostopna letala RC. Na žalost letala niso primerna za predelavo in vključujejo estetske elemente, ki niso potrebni pri uporabi kot UAV. Poleg tega to ni najbolj priročen dizajn v smislu izbire neoviranega mesta za namestitev kamere. Večina jih temelji na lesu, ki ne odpušča nesreč.

Po meri

Na voljo je več modelov po meri, od katerih je eden "Drak" (skoraj obrnjena delta). Ta posebna oblika ima krila v skoraj naprej obrnjenem položaju in propeler zadaj. Prednosti in slabosti se razlikujejo od modela do modela, čeprav njihov edinstven videz pogosto pritegne veliko pozornosti.

Velikost

Kako veliko bi moralo biti vaše letalo? Merilo, ki določa prihodnji način prevoza, na katerega se pogosto sklicuje že pred uporabo. Letala so (skoraj) vedno večja od večkopterjev, in ker prostor, ki ga nameravate leteti, morda ni v bližini vašega doma ali podjetja, bo treba večino časa prevoz opraviti z avtomobilom. Zaradi tega je velikost okvirja za to vrsto brezpilotnih letal običajno omejena na 2 metra (razpon kril), v večini primerov pa morajo biti krila snemljiva. Če leteče krilo ne more imeti snemljivih kril, bo razpon kril manjši od 1,2 metra, tako da jih je mogoče enostavno postaviti na zadnji sedež vozila. Klasično imajo letala RC standardne velikosti razpon kril 0,5 - 2 m, zato je razpoložljivost delov za to velikost (motor, ESC, baterija, servomotorji itd.) Zelo dobra.

Trajanje leta

Drugo vprašanje, ki bi si ga lahko zastavili, je, kako dolgo mora letalo ostati v zraku. Če nameravate daljinsko upravljati letalo, velja upoštevati, da se po približno 20-30 minutah pilotiranja večina ljudi fizično / psihično utrudi in poskuša dokončati let. Pri dolgotrajnih poletih je priporočljivo upoštevati jadralno letalo z razponom kril najmanj 2 metra (z nizko nosilnostjo).

Vloga

In tretji premislek je seveda možna uporaba. Seznam pogostih: let FPV, kartiranje in popolnoma avtonomni let s senzorji. Za avtonomni let potrebujete krmilnik leta GPS, možno pa je tudi dodajanje senzorjev.

Vrste kompletov

Oblikovanje letala po meri je redko prednostna naloga za tiste, ki želijo vzlet za prvo osebo ali samostojen let. saj to običajno zahteva bodisi resne raziskave bodisi ustrezno poznavanje aerodinamike. Zato so okvirji, izdelani posebej za FPV / UAV, vse bolj priljubljeni. Kljub široki priljubljenosti običajnih letal z daljinskim upravljalnikom se mnogi navdušenci še vedno zatekajo k obstoječim modelom RC (ne nujno lestvic) in jih prilagajajo za FPV / avtonomno uporabo.

RTF (Ready to Fly) - ta komplet vsebuje vse, kar potrebujete za uporabo izdelka po predvidenem namenu, in praviloma vključuje popolnoma sestavljen okvir (za kompaktnejšo dostavo je mogoče krila razstaviti) z vnaprej nameščenim delovnim nadevom (motor, ESC, servomotorji, lopute itd.), pa tudi oddajnikom in sprejemnikom, baterijo in polnilnikom. Običajno trup priključite na krilo (ali krila), napolnite, namestite in priključite baterijo in ste pripravljeni na let. To je najhitrejši način za dvig v zrak, hkrati pa takšni kompleti ne dopuščajo kasnejših nadgradenj.

BNF (Bind and Fly) - Dron je dobavljen skoraj popolnoma sestavljen (za kompaktnejšo dostavo je mogoče krila razstaviti). Komplet ne vsebuje sprejemnika / oddajnika. Montaža je zelo hitra, saj so vsi deli že sestavljeni / sestavljeni. Sprejemnik boste morali povezati s servomotorji in pogonskim sklopom, namestiti baterijo in preveriti CG (Center gravitacije), nato pa iti skozi kontrolni seznam pred poletom, opraviti kalibracijo. Upoštevajte, da bo morda potrebno prilagoditi vašo krmilno opremo za ta model UAV. To je drugi najhitrejši način za dvig v zrak.

PNF (Plug and Fly) - letalo je večinoma v celoti sestavljeno (za kompaktnejšo dostavo je mogoče razstaviti krila). Komplet vključuje ESC, propelerje in servomotorje. Komplet ne vsebuje oddajnika, sprejemnika, baterije ali polnilnika. Sprejemnik boste morali povezati s servomotorji in pogonskim sklopom, izbrati in namestiti baterijo (preverite CG), nato pa pojdite skozi kontrolni seznam pred poletom, opravite kalibracijo. Upoštevajte, da bo morda potrebno prilagoditi vašo krmilno opremo za ta model UAV.

PNP (Plug and Play) - Enako kot komplet PNF.

ARF (Skoraj pripravljen za letenje) - izdelki v tej konfiguraciji običajno vključujejo okvir in nekaj strojne opreme. Dobavljeno delno sestavljeno s skoraj vsemi deli / komponentami okvirja, potrebnimi za montažo okvirja. Morda bo potrebno nekaj oprijema. Uporabnik mora sam izbrati oddajnik, sprejemnik, motor, ESC, propeler in servomotorje, saj niso vključeni.

KIT - V teh dneh letala KIT vključujejo načrte montaže, vendar bo trajalo dolgo, preden bo letalo vredno leteti. Pred letenjem z letalom KIT je priporočljivo imeti nekaj letalskih izkušenj, saj lahko ena nesreča (običajno na prvem letu) povzroči veliko ur okrevanja z UAV.

DIY (Naredi sam / zgrajen iz nič) - kar, ko govorimo o letalih, običajno pomeni popolnoma nestandardno zasnovo, ki jo je morda zasnoval pilot. Običajno mora oblikovalec izbrati vse ustrezne komponente, pogosto pa sestavljanje izvede s poskusi in napakami.

Konstrukcija

Za izdelavo okvirja, blatnikov in repa letal / letal RC se uporablja veliko različnih materialov. Medtem ko letala s posadko pogosto uporabljajo steklena vlakna, aluminij in celo ogljikova vlakna, proizvajalci UAV še ne uporabljajo takih materialov pri majhnih plovilih. V industriji so najpogostejši materiali:

EPO (ekspandirani poliOlefin) - Ta vrsta pene je lahka, trša in močnejša od ekspandiranega polistirena (EPS)). Pri izdelavi kalupov vam omogoča, da dosežete precej gladko površino. V primeru nesreče se takšna pena stisne, če pa je sila prevelika, bodo najšibkejše točke uničene. Praviloma deli iz EPO ostanejo trdni, če pa nesreča ni hujša, lahko poškodovane elemente pozneje lepimo.

EPP (ekspandirani polipropilen) - Ta vrsta pene je prožna in elastična, čeprav je nekoliko težja od EPO, je praktično neuničljiva (zaradi praktičnih ciljev).

EPS (ekspandirani polistiren) - Ta vrsta pene se običajno uporablja kot embalažni material za televizorje, električne naprave, pri izdelavi čelad, v ledenih škatlah in za gradnjo cest in domov. EPS vsebuje približno 95-98% zraka.

Balsa Wood - V preteklosti je večina letal RC uporabljala balzo kot osnovni material. To je neverjetno lahek, a hkrati okvirno trden in enostaven za obdelavo les, ki je optimalno primeren za okvirje, blatnike in odboje. Med gradnjo je treba vložiti neverjetno nego in čas, tudi najmanjši udarci lahko povzročijo resne poškodbe okvirja (hujše nesreče povzročijo popolno uničenje).

Pihana plastika - Postopek brizganja plastike vključuje zaprto matrico, v katero se vpiha poltoljena plastika in nato ohladi, da ohrani svojo obliko. Izhod je močna votla lupina. Pihana plastika se najpogosteje uporablja za izdelavo trupa trupa (v nasprotju s krili), po izdelavi mora uporabnik narediti ustrezne izreze. Napihnjene konstrukcije / komplet lahko vključujejo tudi predhodno izrezano balzo kot ojačitev. Prepihana plastika lahko prenese udarce svetlobe in se nagiba k rahlim in ne k propadanju.

Vakuumirana plastika - Postopek vakuumskega oblikovanja vključuje segrevanje tanke plastične pločevine do te mere, da postane fleksibilna, vendar ne popolnoma stopljena, in jo položimo na pokrito matrika; medtem ko ostane fleksibilen, se zrak med matrico in pločevino odstrani (tj. izčrpa), kar povzroči, da list prevzame obliko. Plastika se ohladi in iz okoliškega materiala se izreže tridimenzionalna oblika. Obstaja veliko različnih vrst plastike, ki jih je mogoče oblikovati z vakuumom, njihove lastnosti pa se lahko razlikujejo. Polikarbonat je dober kompromis med težo in odpornostjo na udarce.

Valovita plastika - čeprav ga le nekaj letal uporablja za trup trupa ali krila, se pogosto uporablja za utrjevanje vrat ali povsod, kjer je potrebna ravna površina. Valovita plastika je videti kot valovit karton, samo iz plastike. Je zelo odporen na trke in udarce, enostaven za uporabo brez posebnega orodja in zelo eleganten (aerodinamika).

Kateri material je boljši?

Kakšen material torej izbrati za letalo? Velika večina skupnosti FPV uporablja EPO peno, ker:

  • V primerjavi z balso vzame eksponentno manj časa za montažo in se zato hitreje dvigne v zrak.
  • Relativno lahek v primerjavi z drugimi materiali in spodobno trden*, vendar ga je mogoče enostavno spremeniti / razrezati.
  • "Odpušča", v smislu, da lahko prenese nesreče in manjše udarce, poleg tega pa ga je mogoče tudi večkrat lepiti; in spet v letu.
  • Dobra kakovost; Modeli iz pene so precej dragi, ker mora oblikovalec nadomestiti stroške konstrukcije, prototipov in plesni, stroški okvirja pa so običajno sorazmerni z njegovo velikostjo.
  • Ne zahteva posebnih orodij, kot je ogrevano laminatno železo.
  • Večina popolnih okvirjev vključuje osnovne potrebne komponente (modeli balsa pogosto zahtevajo dodaten nakup laminata, večine strojne opreme in več).

*Modeli pene so le redko dovolj trdni sami, zato, da prenesejo obremenitve, ki delujejo na krila med letom, slednji zahtevajo dodatno ojačitev v obliki "drogov" (dolgih in tankih palic, običajno iz steklenih vlaken ali ogljikovih vlaken) za povečanje togosti. Te lopatice, zasnovane, je treba lepiti na različnih strateških mestih, tako nad kot pod krilom (zlepljene v vnaprej izrezane kanale). Velikost modelov iz pene praviloma omejuje le praktičnost, zato je precej redko videti modele z razponom kril več kot 2 m.

Zgradba

  • Pena: Pomembno je omeniti da za lepljenje pene ni mogoče uporabiti vsakega lepila, saj lahko nekatera obstoječa korodirajo in uničijo material. Najpogostejša lepila za lepljenje EPO pene sta Goop (blagovna znamka) in Gorilla Glue (blagovna znamka). Goop je prozoren in ima gosto konsistenco in odlično vez. Gorilla Glue - za aktiviranje potrebuje malo vode, začetna konsistenca je gosta. Po interakciji z vodo se peni do približno 400% prvotne velikosti in ima rumeno barvo. Lepilo Gorilla je mogoče rezati na mestih, kjer to ni zaželeno, vendar je treba preprečiti, da bi lepilo ušlo na območja, kjer ne bi smelo biti (na primer z uporabo maskirnega traku), po nanosu pa morajo biti pritrjeni deli mirujoči, lepilo se širi in strdi. Peno običajno odrežemo z ostrim nožem, spajkalno pištolo (v nasprotju s spajkalnikom) ali ogrevano žico. Ročna žaga ponavadi razbije peno in pusti zelo hrapavo površino. Penaste ravnine so pogosto bele, redko črne, še manj pogosto sive ali drugih barv. Pri prilagajanju videza gre za dodajanje barv ali vzorcev, ki jih je mogoče narediti s posebno barvo, laminatom ali vinilom. Upoštevajte, da vse barve niso primerne za barvanje pene, nekatere pa jo lahko uničijo.
  • Balsa: Cijanoakrilatno lepilo se najpogosteje uporablja za lepljenje lesa balze - običajno viskozna tekočina (skoraj kot voda), zagotavlja zelo močno vez med površinami, ki jih je treba lepiti. Ko je okvir pripravljen, ga je treba prekriti z laminatom (plastična folija s toplotno aktiviranim lepilom na eni strani), da se ustvari aerodinamična površina. Laminatna folija se segreva / nanese z laminiranim železom, kar zagotavlja čvrsto / trdo površino na izhodu. Laminat je primeren le za lepljenje na balsa les - ni ga mogoče uporabiti za ustvarjanje 3D oblik.
  • Kompoziti: ​​Še vedno je redko videti kompozitne materiale, ki se uporabljajo za izdelavo majhnih letal (ogljikova vlakna). Ti deli temeljijo na epoksidni smoli (ali posebnem vezivu) in jih je težje ročno razrezati, pogosteje je potreben CNC rezkalni stroj. Ustvarjanje 3D oblik je tudi precej zapleteno. Letala običajno uporabljajo kompozite za ojačitev.

Moč

  • Letalska elektrarna je sestavljena iz motorja, propelerja (propelerja), ESC in baterije... Izbira pravih delov za okvir ne sme biti "ugibanje" in najbolje je preveriti, ali ima proizvajalec okvirja kakšna priporočila glede motorja, propelerja ali dosega za določeno nosilnost.
  • Danes se večina navdušencev zaradi svojih najnižjih stroškov lastništva in enostavne uporabe nagiba k elektromotorjem in ne gorivom (kot je kerozin). Sončna energija se redko uporablja, ker moč, ki jo daje sončna energija, v primerjavi z dodano težo sončnih kolektorjev (ki se uporabljajo za polnjenje baterij) še vedno ni koristna.
  • Izberite kombinacijo motorja / propelerja, ki lahko pri določeni obremenitvi zagotovi zahtevani potisk za vaše jadralno letalo. Več proizvajalcev jadralnih letal na podlagi lastnih poskusov ponuja številne zahteve glede potiska, ki dajejo splošno predstavo o zahtevanem dosegu.
  • Nezadostna moč letala lahko povzroči nestabilnost ali nesrečo. Preobremenjeno letalo je lahko med letom popolnoma nestabilno. Glede na to, da skoraj vse tehnologije, ki se uporabljajo za ustvarjanje brezpilotnih letal, prihajajo iz industrije radijskega upravljanja, obstaja veliko informacij o izbiri ustreznih potisnih in servo pogonov za različne aplikacije.
  • Središče mase: Središče mase je točka, okoli katere je mogoče postaviti okvir, tako da je teža na vseh straneh enaka. Središče razmerja dviga / navora. To je točka, kjer se doda vse dviganje, ki ga ustvarijo krila in krmilne površine, običajno na najvišji točki profila. Zaželeno je, da središče mase ustreza središču dvižne sile.

Zagon / pristanek

  • Zagon / pristanek vzletno -pristajalne steze: za uporabo vzletno -pristajalna steza, dron potrebuje kolesa, vzletno -pristajalna steza pa mora biti čim bolj ravna in popolnoma tlakovana.
  • Ročni sprožilec: Obstajata dva glavna načina ročnega sproženja: nihanje v roki ali nihanje nad glavo. Metoda pometanja je podobna izstrelitvi diska (ali metanju kamenja skozi vodo), kjer operater poskuša pospešiti dron do največje hitrosti z uporabo kotne hitrosti. Druga možnost je, da operater spusti letalo navzgor (po možnosti z drugim operaterjem / pomočnikom).
  • Izstrelitev katapulta: Za čim hitrejše pospeševanje brezpilotnega letala katapult uporablja eno od več različnih metod: kabel bungee, vitel ali celo stisnjen zrak. Katapulti niso enostavni za transport in zahtevajo dodatne naložbe in diagnostiko.
  • Ročaj: Ni težko ujeti majhnega drona z roko, pod pogojem, da se propeler ne vrti, vendar je za to potrebno nekaj spretnosti.
  • Pristanek: Najpogosteje uporabljena metoda pristanka je drsenje na dostojno ravni površini, kot je trava. Ta metoda je pomembna, ker ima vedno manj brezpilotnih letalnikov podvozje (vzletno -pristajalna steza pa ni na voljo), zato mora letalo preprosto pristati na katerem koli možnem letalu. Običajno pred poletom pilot najde primerno pristajalno mesto. V idealnem primeru bi moralo imeti letalo zaradi postopne obrabe zamenljive zaščitne plošče.
  • "Zajemanje" omrežja: Čeprav vojska najpogosteje uporablja to metodo pristanka za majhne brezpilotne letalnike, je uporaba mreže za ulov drona zelo učinkovita, kadar so druge metode pristanka težke. Ob tem je vzpostavitev omrežnega sistema zamudna, druge vrste sajenja pa so za večino navdušencev boljše.
.