How att maximera ditt praktiska lyft / viktförhållande i en multirotor?
Min vän och jag jobbar för närvarande i en multirotorisk tävling. Han är en erfaren flygare och jag är mer av ett nummer kille (även om min bakgrund finns i programvara teknik, inte luftfart).
Vår senaste utmaning innebär att vi maximerar vårt förhållande Lyft till vikt . I huvudsak kommer vi att mäta hur mycket vårt hantverk kan lyfta och dela upp det med vår hantverks vikt.
Min preliminära forskning tycks visa att det mest uppenbara sättet att göra detta är att lägga till fler motorer + rekvisita till båten. Så vi funderar på att bygga en dodeca-copter med bara ben.
Det här verkar som ett mycket enkelt tillvägagångssätt ... kanske för enkelt. Jag är orolig att även om det är mycket intuitivt kan det också vara mycket naivt.
Så jag frågar samhället, är vår inställning sund? Missar vi några vanliga optimeringar som kan hjälpa oss?
Med andra ord: Hur maximerar du ditt praktiska lyft / viktförhållande i en multirotor?
Uppdatera
Vi har kunnat hitta kraftfullare motorer (E800 istället för E310). Vi har färre av dem, men jag tror att vi fortfarande är bättre med dem. Här är nedbrytningen av vår byggnad:
- Huvudkomponenter (flygstyrenhet, mottagare, muttrar, skruvar) =
313g - Vi använder E800-motorer
- Enhetens vikt:
106g - Enhetslift:
2100g
- Enhetens vikt:
- ESC vikt =
44g - Prop vikt =
14g - Batterivikter =
{410g, 584g}
Det enda rammaterialet vi har tillgång till just nu är kvadrat aluminiumslang. Varje "bar" av röret väger ca 88g .
Jag gjorde några beräkningar för några olika inställningar och det här är vad jag fick:
4 motorer, 4 armar
Den här konfigurationen kräver 1.5 "staplar" av rammaterial. Detta ger mig följande totala vikt:
Den totala hissen är 4 * 2100g = 8400g vilket ger oss ett L / W-förhållande
6 motorer, 6 armar
Den här konfigurationen kräver 4 "staplar" av rammaterial. Detta ger mig följande totala vikt:
Den totala hissen är 6 * 2100g = 12600g vilket ger oss ett L / W-förhållande
8 motorer, 4 armar
Denna konfiguration kräver 4 "barer" av rammaterial men har två motorer monterade per arm. Detta ger mig följande totala vikt:
Den totala hissen är 8 * 2100g = 16800g vilket ger oss ett L / W-förhållande
Slutsats
Om jag gör mina beräkningar korrekt så verkar det som att vårt bästa alternativ, med tanke på våra begränsade resurser, är en octocopter på 4 armar.
Jag är inte så förvånad eftersom denna konfiguration har den högsta% åldern av totalvikt som är förknippad med motorer.
Är 6.56 ett anständigt lyft till viktförhållande? Finns det något annat vi kan göra för att förbättra det?
Tävlingsresultat
Invägning: 2460
Lift (meter rep): 34m @ 346g/m
Lyft (gram): 11764g
Höjd / viktförhållande (exklusive hantverk): 4.78
Lyft / viktförhållande (inklusive hantverk): 5.78
Så alldeles, inte för långt bort från vår "idealiska" förutsägelse.
1 svar
För att maximera hissen, använd de mest kraftfulla motorerna och låt dem vrida propellrarna i högsta möjliga hastighet. För att minimera vikt, gör strukturen så ljus som möjligt (använd t.ex. kolvfiber / epoxirör istället för kvadratiska aluminium) och använd bara så mycket batterier som behövs för att uppnå lyft.
Jag skulle förvänta mig att det skulle finnas några fler regler för att se till att vinnande posten verkligen är användbar. Du nämnde inte något av detta. Nu blir effektiviteten i spel och antalet parametrar att titta på går upp. Mycket.
- Kontrollera att propellerna fungerar så mycket som möjligt. Låt dem springa med lägre hastighet för bättre effektivitet. Du måste testa din speciella motor-propellerkombination där den söta punkten är - det finns inget generellt nummer för bästa effektivitet.
- Sätt så lite drag i vägen för luftströmmen som möjligt. Detta kräver noggrann studie av alla former och tvärsnitt. Se på höger sida av bilden nedan för en allmän översikt över dragkoefficienten för olika 2D-former.
Figur33frånSighardHoerners Fluid Dynamic Drag , kapitel 3.
Som du kan se är runda bättre än kvadrat. Beroende på det lokala Reynold-numret kan det dock bidra till att lägga till turbulatorer eller lokal grovhet för att resa gränslinjen.
Dessutom lägger motorer till en arm minskar effektiviteten och drivkraften på den andra propellen. Din 8-motorer / 4-arm design kommer att hamna i en besvikelse - du kan inte helt enkelt lägga till kraften hos en enskild motor-propellerkombination när de stör en annan enhet.
Utan detaljerad kunskap om reglerna för din tävling är det svårt att ge mer detaljerad rådgivning. Jag förväntar mig att mycket utbildat test och fel kommer att ge det bästa resultatet.
Läs andra frågor om taggar aerodynamics aircraft-design unmanned-aerial-vehicle lift Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna