Kodėl FPV dronai gali skristi tik 3–5 minutes

Baterijos veikimo laikas yra vienas iš pagrindinių FPV dronų pilotų rūpesčių. Daugelis pilotų pastebi, kad dauguma FPV bepiločių orlaivių gali skristi tik 3–5 minutes visiškai įkrauti, nesvarbu, ar tai būtų lenktynės, ar skrydis laisvuoju stiliumi, o tai yra daug trumpesnė nei paprastų vartotojų dronų baterijos veikimo laikas. Kodėl taip yra?

VSD (Shenzhen Weisda Micro Motor Co., Ltd.) daugiausia dėmesio skiria variklių be šepetėlių tyrimams ir plėtrai bei gamybai. Turėdama daugiau nei dešimties metų patirtį, įmonė klientams visame pasaulyje tiekia platų didelio našumo{3}}FPV variklių asortimentą.

 

Pagrindinė priežastis yra variklio efektyvumas, akumuliatoriaus konfigūracija ir skraidymo įpročiai. Siekiant greičio ir lankstumo, FPV dronai dažnai būna aprūpinti dideliu-KV bešepetėliu varikliais ir didelio našumo{2}}galios sistemomis. Ši konfigūracija gali suteikti itin didelį pagreitį ir valdymą, tačiau taip pat žymiai padidina energijos sąnaudas. Kartu su lengvu drono dizainu ir dažnu greitu droselio keitimu skrydžio metu skrydžio laikas dar labiau sutrumpėja.

 

Šiame straipsnyje mes išsamiai išnagrinėsime tikruosius veiksnius, turinčius įtakos FPV dronų energijos suvartojimui, įskaitant tipinį ištvermės našumą, energijos suvartojimo fiziką ir tai, kaip maksimaliai padidinti kiekvienos baterijos skrydžio laiką tinkamai pasirenkant variklį ir konfigūraciją.

 

1.1 Variklio ir visos mašinos energijos suvartojimas

Įprastas 5 colių FPV dronas agresyvaus skrydžio metu gali sunaudoti 200–300 W vienam varikliui, o bendra didžiausia srovė gali siekti 150–190 A.

Įprasto skrydžio metu vidutinė variklio srovė yra 30–40 A, tačiau stipriai įsibėgėjant ir atliekant intensyvius manevrus gali būti didesnės didžiausios srovės.

Siekiant patenkinti šį poreikį, dauguma 5 colių keturkopių turi 30A arba 40A vardinius ESC, kurie gali saugiai atlaikyti dideles didžiausias sroves.

 

1.2 Akumuliatoriaus talpa ir skrydžio laikas

Įprasta konfigūracija: 4S (14,8 V) 1300–1500 mAh LiPo baterija

Ši sąranka paprastai suteikia 3–5 minučių skrydžio laiką visu droseliu.

 

Didesnės talpos baterija:

Naudojant 2000 mAh ar didesnės talpos bateriją galima žymiai pailginti skrydžio laiką iki 8-10 minučių lėtu kreiseriniu greičiu.

 

1.3 Skrydžių diapazono skirtumai tarp skirtingų skrydžių tipų

Lenktynių lėktuvas: nuolatinis skrydis aukštu droseliu, didelė srovė ir trumpiausias skrydžio laikas.

 

Laisvasis stilius: Droselis keičiasi dažnai, tačiau maksimali galia yra mažesnė nei lenktyninio mašinos, o ištvermė paprastai yra 4–6 minutės.

 

Cinewhoop: sklandus skrydis, žemas droselis ir ištvermė iki 8–10 minučių.

 

1.4 Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos skrydžio laikui

Akumuliatoriaus talpa ir išsikrovimo greitis (C vertė): Pavyzdžiui, 4S 1300mAh 120C baterija teoriškai gali užtikrinti maksimalią 156A srovę, užtikrinant, kad poreikis būtų patenkintas esant didelei apkrovai.

 

Drono svoris ir aerodinamika: kuo didesnis svoris, tuo didesnis pasipriešinimas, o variklis turi užtikrinti didesnę trauką, o tai sutrumpina skrydžio atstumą.

 

Skrydžio stilius ir droselio valdymas: Agresyvūs manevrai greičiau eikvoja akumuliatorių, o sklandus skrydis gali žymiai išplėsti skrydžio atstumą.

 

Apkrovos įrenginių energijos suvartojimas: pavyzdžiui, DJIO3AirUnit, kuris sunaudoja apie 6W (1,2A prie 5V ir 0,67A prie 9V), taip pat padidins bendrą energijos suvartojimą.

 

Išvada: trumpas FPV dronų skrydžio laikas yra neišvengiamas didelio{0}}našumo energijos sistemų ir intensyvių skraidymo metodų rezultatas, o pagrįsta akumuliatoriaus konfigūracija ir efektyvus variklio pasirinkimas gali žymiai pailginti skrydžio laiką.

 

FPV (pirmo Palyginti su plataus vartojimo-aerofotografavimo bepiločiais orlaiviais, FPV bepiločių orlaivių baterijos veikimo laikas yra trumpesnis, ypač lenktynėse ir skrendant laisvuoju stiliumi, ir dažnai jie gali atlaikyti tik 3–5 minutes skrydžio visu droseliu. Pagrindinės to priežastys yra šie aspektai:

2.1 Didelio{1}}našumo maitinimo sistema

Siekiant greito įsibėgėjimo, staigių posūkių ir vertikalių pakilimų, FPV dronai paprastai aprūpinti dideliu-KV bešepetėliu varikliu ir didelio-reagavimo ESC (elektroniniu greičio valdikliu). Šie komponentai per trumpą laiką išskiria daug energijos mainais už itin didelį traukos-ir-svorio santykį, tačiau kartu sunaudoja daugiau akumuliatoriaus energijos.

 

2.2 Agresyvus skraidymo stilius

Lenktynėms ir skrydžiams laisvuoju stiliumi reikia dažnai staigiai įsibėgėti ir manevruoti dideliais{0}}kampais, o varikliai dažnai dirba dideliu galingumu. Drastiški droselio pokyčiai ne tik padidina skraidymo jaudulį, bet ir gerokai pagreitina akumuliatoriaus energijos sąnaudas.

 

2.3 Išlyginkite-baterijos talpą ir svorį

FPV dronai paprastai naudoja ličio polimero (LiPo) baterijas. Didesnės talpos baterijos gali pailginti baterijos veikimo laiką, tačiau jos taip pat padidins orlaivio svorį, todėl skrydžiui palaikyti reikia didesnės galios, o tai gali kompensuoti padidintos talpos naudą. Tai reiškia, kad visada yra-kompromisas tarp akumuliatoriaus talpos ir orlaivio svorio.

 

2.4 Aplinkos poveikis energijos suvartojimui

Stiprūs vėjai: padidinkite oro pasipriešinimą, priversdami variklį padidinti išėjimo galią.

 

Žema temperatūra: sumažina cheminių reakcijų efektyvumą akumuliatoriuje ir sumažina esamą talpą.

 

2.5 Akumuliatoriaus būsena ir veikimo laikas

Laikui bėgant naudojant LiPo baterijas, jų talpa ir iškrovimo efektyvumas mažės. Per didelis įkrovimas arba per{1}}iškrovimas dar labiau sutrumpins akumuliatoriaus tarnavimo laiką ir taip sumažins efektyvų akumuliatoriaus veikimo laiką.

 

Santrauka: Pagrindinė priežastis, kodėl FPV dronai greitai sunaudoja energiją, yra bendri veikimo reikalavimų, skrydžio metodų ir baterijų technologijos apribojimai. Kuo ekstremalesnis našumas, tuo didesnis energijos suvartojimas, o tai yra neišvengiama FPV skrydžio patirties kaina.

 

Norint pailginti FPV bepiločių orlaivių skrydžio laiką, svarbiausia optimizuoti energijos sistemos efektyvumą, sumažinti energijos sąnaudas ir gerinti skrydžio įpročius. Toliau pateikiamos konkrečios tobulinimo strategijos:

3.1 Akumuliatoriaus optimizavimas

Pasirinkite tinkamos talpos ir įtampos akumuliatorių: didesnės talpos (mAh) ir aukštesnės įtampos akumuliatoriai gali sukaupti daugiau energijos ir užtikrinti ilgesnį skrydžio laiką.

 

Pasirūpinkite, kad akumuliatorius būtų sveikas: laikykitės gamintojo rekomendacijų dėl įkrovimo ir saugojimo ir venkite perkrovimo ir iškrovimo, kad neprarastumėte talpos.

 

Apsvarstykite ličio-jonų baterijas: kai kuriais atvejais ličio-jonų baterijų svorio -ir -energijos santykis yra geresnis nei tradicinių ličio-polimerų akumuliatorių, o tai padeda pailginti akumuliatoriaus veikimo laiką.

 

3.2 Sumažinkite orlaivio svorį

Pašalinkite ne-esmines dalis: pvz., ašmenų apsaugas, važiuoklę ar kitas papildomas dekoracijas.

 

Naudokite lengvas medžiagas: rinkitės lengvus rėmus, lengvus variklius ir kitus efektyvius komponentus, kad sumažintumėte bendrą apkrovą.

 

3.3 Variklių ir sraigtų efektyvumo didinimas

Efektyvus variklio{0}}sraigto derinys: pasirinkite variklius ir sraigtus, atitinkančius skrydžio misiją, kad pasiektumėte pakankamą trauką su minimalia galia.

 

Žemo žingsnio ir dviejų{0}}menčių sraigtai: žemo žingsnio ir dviejų-menčių sraigtai paprastai yra efektyvesni ir tinkami ilgesniam skrydžio laikui, tačiau būtina rasti pusiausvyrą tarp traukos ir efektyvumo.

 

Apsvarstykite variklio KV vertę: mažesnio-KV variklis suporuotas su didesnio-skersmens propeleriu gali pagerinti efektyvumą.

 

3.4 Skrydžio įpročių gerinimas

Sklandus valdymas: venkite dažnų staigių pagreičių ir staigių posūkių ir sumažinkite veikimo laiką esant dideliam{0}}galios diapazonui.

 

Išlaikykite pastovų greitį: pastovus skrydis sutaupo daugiau energijos nei dažnas greitėjimas ir lėtėjimas.

 

Tinkamai pasirinkite skrydžio aukštį: kuo mažesnis skrydžio aukštis, tuo mažesnis oro pasipriešinimas, o tai padeda pagerinti efektyvumą.

 

3.5 Reguliavimas ir priežiūra

Tiksliai sureguliuokite skrydžio valdymą: įsitikinkite, kad skrydžio valdiklis ir elektroniniai valdymo parametrai yra tinkamai sureguliuoti, kad pagerintumėte maitinimo sistemos atsako efektyvumą.

 

Reguliari priežiūra: Variklis, oro sraigtas ir jungtys turi būti švarūs ir geros būklės, kad išvengtumėte energijos švaistymo.

 

Pagrindinis ilgo{0}}skraidymo FPV bepiločių orlaivių tikslas yra maksimaliai padidinti skrydžio laiką, pagerinti energijos vartojimo efektyvumą ir išlaikyti patikimumą, o tai reikalauja visapusiško optimizavimo nuo fiuzeliažo dizaino iki maitinimo sistemos.

 

4.1 Lėktuvo korpusas ir aerodinamika

Korpuso dydis: 6–7 colių rėmeliai paprastai yra stabilesni ir juose gali tilpti didesnės baterijos. Pirmenybė teikiama lengviems anglies pluošto rėmams dėl jų lengvo svorio ir didelio tvirtumo.

 

Aerodinaminis optimizavimas: supaprastintos svirties ir tvarkingas fiuzeliažo išdėstymas sumažina pasipriešinimą ir pagerina kruizinį efektyvumą.

 

Lėktuvo korpuso standumas: standi konstrukcija gali sumažinti vibraciją, išlaikyti skrydžio valdymo jutiklių tikslumą ir energijos sistemos efektyvumą.

 

4.2 Galios pavaros optimizavimas

Akumuliatoriaus pasirinkimas: ličio{0}}jonų akumuliatoriai (pvz., 18650 arba 21700 specifikacijos) turi didesnį energijos tankį ir yra labai tinkami ilgo nuotolio kelionėms.

 

Variklio ir sraigto suderinimas: mažo-KV variklis su dideliu-skersmuo, didelio-efektyvumo sraigtas gali užtikrinti stabilią trauką esant mažam greičiui, o tai yra standartinė ilgo-tvarumo dronų konfigūracija.

 

Elektroninio greičio valdymo (ESC) optimizavimas: įsitikinkite, kad ESC, variklio ir akumuliatoriaus įtampa yra labai suderinta, kad išvengtumėte energijos švaistymo dėl galios neatitikimo.

 

Įtampos valdymas: ilgo{0}}skrydžio dronai yra labiau linkę į įtampos kritimą, todėl turėtumėte pasirinkti elektroninę valdymo sistemą, kuri efektyviai susidorotų su įtampos svyravimais.

 

4.3 Vaizdo perdavimas ir elektroninė sistema

Vaizdo perdavimas toli{0}}: apsvarstykite galimybę naudoti 1,2 GHz arba 1,3 GHz vaizdo perdavimo sistemą, kad aprėptis būtų geresnė.

 

Efektyvus energijos naudojimas: vaizdo perdavimo įranga ir kameros turi veikti patikimai skrydžio vadovo galios diapazone, kad būtų išvengta nereikalingo energijos suvartojimo.

 

OSD integravimas: naudojant integruotą OSD, sumažėja papildomos įrangos svoris ir sudėtingumas.

 

4.4 Kiti projektavimo punktai

Itin lengvas: Kiekvienas svorio gramas tiesiogiai veikia baterijos veikimo laiką. Kiek įmanoma naudokite lengvus komponentus ir pašalinkite nereikalingas dalis.

 

Pagalbinė įranga: GPS modulis ir garsinis signalas su atskira baterija yra būtini nustatant padėtį ir paimant po ilgo{0}}skrydžio.

 

Programinės įrangos derinimas: teisingi skrydžio valdymo nustatymai ir derinimas gali žymiai pagerinti skrydžio efektyvumą ir stabilumą.

 

Išankstinis{0}}skrydžio bandymas: prieš atliekant misiją maitinimo sistema, vaizdo perdavimas ir jutikliai turi būti visiškai išbandyti ir sukalibruoti.

 

Taikant pirmiau pateiktą optimizavimo schemą, ilgo{0}}skraidymo FPV UAV gali pasiekti ilgesnį skrydžio laiką, tuo pačiu užtikrinant patikimumą, ir yra tinkamas tokioms reikmėms kaip geodezijos ir žemėlapių sudarymas, tikrinimas ir ilgo{1}}atstumo aerofotografavimas.

 

FPV drono skrydžio laiką riboja variklio efektyvumo, svorio ir baterijos talpos balansas. Norint įveikti 3–5 minučių „butelio kaklelį“, svarbiausia yra pagerinti energijos sistemos efektyvumą, įskaitant efektyvesnio bešepetėlio variklio pasirinkimą, pagrįstą KV vertės ir sraigto derinį bei skrydžio strategijos optimizavimą.

 

Vartotojams, kuriems reikia ilgesnio skrydžio ar specialių misijų, pritaikyti varikliai dažnai yra geriausias sprendimas. Pritaikius variklio KV vertę, galią ir efektyvumą pagal konkrečius skrydžio stiliaus ir apkrovos reikalavimus, galima žymiai pailginti skrydžio laiką ir sumažinti energijos sąnaudas.

 

Galiausiai, norint pagerinti FPV dronų patvarumą, reikia ne tik didesnės talpos baterijų, bet ir koordinuotai optimizuoti maitinimo sistemą bei bendrą dizainą. Dėmesys efektyvumui, lengvam svoriui ir pagrįstai konfigūracijai gali pratęsti kiekvieno skrydžio laiką, tuo pačiu užtikrinant skrydžio patirtį.

 

 

FPV pilotams, kurie siekia stabilaus veikimo ir didelio efektyvumo, norint pagerinti patirtį, svarbiausia pasirinkti tinkamą variklį.VSD daugiausia dėmesio skiria variklių be šepetėlių tyrimams ir plėtrai bei gamybai. Turėdama daugiau nei dešimtmetį patirtį, įmonė klientams visame pasaulyje tiekia platų didelio našumo{1}}FPV variklių asortimentą.

 

VSD FPV variklio rekomendacijų lentelė

Modelis	KV vertės diapazonas	Taikoma įtampa (S)	Didžiausia galia (W)	Didžiausia trauka (g)
2306 Drono variklis	1800-2400KV	4S–6S	901W	1683g
2207 Drono variklis	1960KV	6S	902.5W	1703g
2807 Drono variklis	1350–1750 KV	4S–6S	1436W	2728g
2808 Drono variklis	1300-1950KV	6S	1623.5W	2910g
2812 Drono variklis	900 KV	6S	1010W	2710g
3115 drono variklis	900-1520KV	5S–8S	1617W	4185g
4720 drono variklis	420KV	6S–8S	3037W	7232g
5315 drono variklis	380KV	6S–12S	4257W	9034g

 

Kodėl verta rinktis VSD

Daugiau nei dešimties metų gamybos patirtis: VSD nuo 2011 metų didžiausią dėmesį skiria mikromotorų tyrimams ir plėtrai bei gamybai ir yra sukaupusi didelę pramonės patirtį.

 

Stiprūs MTTP pajėgumai: Kiekvienais metais į MTTP investuojame daugiau nei vieną milijoną juanių, siekdami nuolat kartoti ir optimizuoti gaminio veikimą.

 

Skaidri ir patikima gamyba: Mes turime savo gamyklą, o klientai gali apsilankyti prisijungę arba neprisijungę, kad užtikrintų, jog gamybos procesas yra skaidrus ir kontroliuojamas.

 

Pasitiki pasauliniais klientais: mūsų produktai yra plačiai naudojami lenktynėse, aerofotografijoje, geodezijos ir žemėlapių sudarymo, pramonės ir profesionaliose UAV srityse ir yra labai pripažinti pramonėje.

 

Pasirinkus VSD, reikia pasirinkti efektyvią, patikimą ir profesionalią FPV UAV maitinimo sistemą.