كوادكوبتر تعمل بالطاقة الأحفورية
كما تعلمون ، فإن استهلاك الطاقة المحدد من البنزين وأنواع أخرى من الوقود الأحفوري هو حجم أكبر من بطاريات الليثيوم من أي نوع. وتحتاج المروحيات ، باعتبارها واحدة من أكثر الأنظمة غير الاقتصادية للرحلات ، إلى كثافة عالية من الطاقة أكثر من أي طائرة أخرى. يبدو أن استبدال المحركات الكهربائية بالبنزين وتطير نفسك؟ ولكن ، لسوء الحظ ، لا يمكن استخدام المبدأ الأساسي لرحلات الطائرات المتعددة - التثبيت الديناميكي المستمر عن طريق ضبط سرعة المحرك - بالتزامن مع محركات البنزين بسبب القصور الذاتي العالي ونطاقات الدقة والضبط أسوأ بكثير. ومع ذلك ، هناك العديد من الحلول.بما أنني نفسي أرغب في إنشاء مروحية بمحرك احتراق داخلي (ICE) ، حاولت أن أفكر في جميع الأنواع المحتملة لهذه الطائرات ، مع عيوبها ومزاياها.1. الخيار الأكثر وضوحا هو مولد كهربائي لمحرك الاحتراق الداخلي الذي يغذي المروحية العادية
قد يبدو الأمر أبسط ، ولكن هذه البساطة خادعة. إن كفاءة التحويل المزدوج للأعمال الميكانيكية إلى تدفقات الهواء من المراوح ليست عالية للغاية ، وستصل الخسائر إلى 70 ٪. كما أن التصميم ليس بسيطًا جدًا - فنحن بحاجة إلى أنظمة تحكم إضافية للمولد ، والدفع المطلوب للمحركات الكهربائية والمراوح هو حوالي 200 ٪ من الوزن النهائي للجهاز. هذا الوزن كبير جدًا (فقط بسبب القوة اللائقة للمحركات ، والوزن اللائق للمولد ووحدة التحكم الخاصة به) ، وكذلك الأبعاد. بالنسبة لأولئك الذين يصنعون المروحيات أنفسهم - مشاكل كبيرة في اختيار المكونات (مولدات سهلة وقوية للغاية - ليس كثيرًا ، ولكنها مكلفة للغاية).الإيجابيات: من خلال تركيب بطارية صغيرة ، يمكنك ضمان إمكانية الطيران في حالة تعطل المحرك (وهو أمر نادر الحدوث).السلبيات: كفاءة منخفضة (أفضل ثلاث مرات فقط من الأجهزة الكهربائية البحتة) ، التعقيد النسبي ، التكلفة العالية للمكونات ، الوزن والأبعاد الكبيرة.التطبيقات المعروفة: غير موجود.2. مراوح ذات انحدار متغير ومحرك من ICE (مباشرة مع عدة محركات ، أو من خلال ناقل الحركة من محرك واحد أو أكثر)
يتم تحقيق ديناميكية تعديل الدفع من خلال التغييرات في درجة البراغي (على غرار المروحية). نحصل على 4 أو أكثر من هذه الأنظمة الميكانيكية المعقدة على متنها ، العدد المقابل من الماكينات. بالإضافة إلى ذلك - عدم موثوقية محرك الاحتراق الداخلي يؤثر على سلامة الرحلات الجوية مع مثل هذه المروحية. لكن الكفاءة هي على مستوى المروحيات (في وجود علب التروس والدوارات المروحية الكبيرة) ، على الرغم من أنه يتم الحصول عليها بسعر الأبعاد والميكانيكا المعقدة.الإيجابيات: كفاءة طاقة عالية (يمكن إحضارها إلى طائرة هليكوبتر).السلبيات: التعقيد الميكانيكي العالي ، والتكلفة العالية (في ضوء هذا التعقيد الشديد) ، والاستحالة العملية لضمان الطيران في حالة تعطل المحرك ، إذا كان عددهم أقل من أربعة (مع أربعة يمكن تثبيته عن طريق عكس اتجاه التدفق ، ولكن يجب أن يتجاوز احتياطي طاقة المحرك 200 ٪) ، أبعاد كبيرة.تطبيقات معروفة: من الغريب أن هناك. مشروع المروحية الثقيلة على Kickstarter (محركان يدوران أربعة مسامير متغيرة الملعب من خلال ناقل الحركة). أيضا مروحية صغيرة نسبيا3. أنواع مختلفة من التعديل الإضافي لسرعة المحرك أو الجر - الستائر ، ومولدات المحرك الإضافية على العمود ، والكبح / تسريع المحرك
في الواقع ، نفس الفقرة 2 ، ولكن "منظر جانبي". مرة أخرى تتطلب أنظمة ميكانيكية إضافية ومضاعفات (أو محركات كهربائية).الإيجابيات: كفاءة عالية نسبيًا (بدون تروس - أقل بمرتين فقط من طائرة هليكوبتر) ؛ الإصدار مع مولدات المحركات الكهربائية التي تنظم سرعة محرك الاحتراق الداخلي عن طريق تغيير الحمل - من الممكن توفير رحلة طارئة بقوة محرك كافية ووجود بطارية إضافية.السلبيات: أيضًا التعقيد الميكانيكي ، والتكلفة العالية ، والوزن اللائق.التطبيقات المعروفة: متوفرة أيضًا على شكل مشروع YeAir على Kickstarter.4. خلايا الوقود التي تعمل بالغاز أو الوقود السائل
لسوء الحظ ، تظل رائعة تقريبًا في الوقت الحالي ، نظرًا لعدم توفر خلايا وقود قوية بما فيه الكفاية للبيع.الإيجابيات: البساطة (يمكنك حتى أن تحلم باستبدال بسيط للبطاريات بخلايا الوقود).السلبيات: الخيال العلمي اليوم.5. الدوار الرئيسي مع محرك احتراق داخلي (ربما حتى اثنين - وفقًا للمخطط المحوري ، أو يقع بالقرب بما يكفي حتى لا يخلق انحرافًا كبيرًا للجر) ، بالإضافة إلى العديد من المحركات الكهربائية التصحيحية ذات الطاقة الصغيرة
تقوم واحدة أو اثنتان من الدوارات بإنشاء الرفع ، وتعمل المحركات الكهربائية الصغيرة فقط على استقرار المروحية وتعويض عزم الدوران. النظام بسيط للغاية ، على الرغم من أنه يتطلب بطارية إضافية لتشغيل محركات التصحيح (ولكن ليس ثقيلًا جدًا ، نظرًا لأن محركات التصحيح تتطلب القليل من الجهد). من الناحية النظرية ، يمكن أيضًا تثبيت مولد طاقة صغير حتى لا تأخذ هذه البطارية أو تقللها.الإيجابيات: الكفاءة ليست أسوأ من الادعاء 3 ، بساطة التصميم والتكلفة المنخفضة للمكونات ؛ يمكن ضمان رحلة الطوارئ نظريًا (الدوار الثاني ؛ المحركات التصحيحية القوية بما فيه الكفاية مع بطارية من شأنها أن تضع المروحية في حالة تعطل المحرك) ؛ القدرة على توفير رحلة أفقية في حالة فشل أحد المحركات / المراوح التصحيحية (إذا كان هناك أربعة منهم ، مثل quadrocopter) - يمكنك تغيير دوران المسمار القطري المعاكس إلى العكس.السلبيات: التأكد من أن رحلة الطوارئ لا تزال أكثر تعقيدًا من البند 1 ؛ الحساسية للمحاذاة (إذا كان مركز الجاذبية بعيدًا جدًا عن الدوار الرئيسي ، فلن تكون المحركات التصحيحية قادرة على تعويض التشوه ، ما لم يتم جعل "أكتافها" أطول) ؛ أسوأ قدرة على المناورة.التطبيقات المعروفة: متوفرةبالنسبة لمروحي المستقبلي ، اخترت الخيار رقم خمسة. حتى الآن ، قام ببناء نموذج أولي فقط مع المحركات الكهربائية (واحد قوي للدوار الرئيسي وأربعة محركات تصحيحية منخفضة الطاقة) - حتى الذباب:
سأكون سعيدا بالتعديلات والاقتراحات. Source: https://habr.com/ru/post/ar380737/
All Articles