Эффективность 110х brushless моторов

Если кто-то собирается построить или купить коптер, его ждут непростые размышления. С одной стороны, он атакуем платными обзорами (все супер) и многочисленными бессмысленными видео где в течении 1-2 минут оператор показывает летающий коптер, но никаких цифр не дает. В лучшем случае комментарий будет типа “время зависит от того, как летать”. Частично верно, но бесполезно. С другой стороны, человека преследует еще больший враг, т.н. “common sense” (обобщение его личного опыта). которое часто не соответствует действительности.

В предыдущих постах (1 2 3) я описывал как любой летающий коптер может легко быть оценен исходя из всего 3х параметров: диаметер пропеллера, вес коптера и эффективность моторов.

Здесь я рассматриваю 110х brushlesss моторы, которые на сегодняшний день являются одними из самых распространенных моторов для больших tiny whoop.

Вкратце, теоретически возможное время висения vs энергии батареи определяется только а) весом коптера, b) диаметром пропеллера.  В приближении, что нет ограничений на ток батареи и мощности моторов.

image004(1)

Далее мы берем требуемые данные веса коптера и диаметер пропеллера и строим кривую (1). Это будет теоретически возможное время висения в зависимости от энергии батареи. Совершенно не важно, будет это 1S, 2S, 3S, 4S.. батарея, нас интересует общая энергия.

Потом берем экспериментально наблюдаемые результаты для времени весения (или медленного полета) и смотрим во сколько раз эта величина будет меньше теоретической. Это и будет совокупная эффективность мотора, пропеллера и ESC (в приближении, что эффективность слабо зависит от мощности). Самое трудное найти экспериментальные данные. Послe нудных поисков по форумам я нашел данные для нескольких конфигураций.

110x_motors

Сплошные линии – это расчет по формуле (1), пунктирные линии – это те же кривые, но умноженные на указанный коэффициент, который является совокупной эффективностью мотора, пропеллера и ESC. Точки – экспериментальные данные.

Данные взяты отсюда, (все, что я смог найти из заслуживающего доверия):

A), B) https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=37890245&postcount=29 https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=38492079&postcount=963
https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=38988805&postcount=1648

C) https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=38537523&postcount=1440

D) https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=38963196&postcount=303

Итак,

для моторов 1103-1108 и пропеллеров 50-60мм общая эффективность составляет 0.13 – 0.17.

Теперь, наоборот, как это использовать для новых конфигураций: берем вес W(kg) (без батареи) и диаметр пропеллера (м), неважно, сколько ячеек будет в батарее, надо знать лишь Ncell*3.5*(EmAh/1000) (Wh). Например батарея 2S, 400mAh будет иметь энергию E(Wh)=2*3.5*400/1000=2.8Wh.

Используем формулу T=0.17 (the best)*60*(E(Wh)*(4*3.14*1.22/2)^0.5*D(m))/((W(kg)+(0.0075)*E(Wh))^1.5*9.8^1.5)

0.0075 (kg/Wh) – это средняя плотность энергии литиевых батарей используемых для tiny whoop.

Конечно, это все работает в приближении, что батарея может отдать необходимый ток и мотор может эту мощность освоить. Короче говоря, для пропеллеров 1.8 – 2.5 дюйма это должно работать. Несмотря на многочисленные допущения этот подход дает удивительно верные предсказания, существенно лучше, чем оценка через обычно используемый g/W.

Теперь немного о “подрыве”, т.е. ускорении. Мне кажется, что прикинуть запас можно исходя из следующего: в точке максимума кривой (1) (где, согласно великой теореме коптеров, вес батареи в точности равен удвоенному весу коптера), коптер не имеет запаса тяги вообше. И потенциал для ускорения будет грубо определяться насколько далеко находится текущая точка от максимума.

110x_acceleration.png

 

Я бы сказал, что легкий коптер с батареей ~3Wh (2s 400 mAh) будет грубо иметь такой же подрыв, что и тяжелый коптер с батареей ~6Wh (4s 450 mAh).

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s