Quadcopters berbahan bakar fosil
Seperti yang Anda ketahui, konsumsi energi spesifik bensin dan jenis bahan bakar fosil lainnya adalah urutan besarnya lebih besar daripada baterai lithium jenis apa pun. Dan multicopters, sebagai salah satu sistem yang paling tidak ekonomis untuk penerbangan, membutuhkan intensitas energi tinggi lebih dari pesawat lain. Tampaknya mengganti mesin listrik dengan bensin dan terbang sendiri? Tetapi, sayangnya, prinsip dasar penerbangan multicopter - stabilisasi dinamis konstan dengan menyesuaikan kecepatan mesin - tidak dapat digunakan bersama dengan mesin bensin karena inersia tinggi dan akurasi serta rentang penyesuaian yang jauh lebih buruk. Namun, ada beberapa solusi.Karena saya sendiri ingin membuat copter dengan mesin pembakaran internal (ICE), saya mencoba mempertimbangkan semua jenis pesawat yang mungkin ada, dengan kekurangan dan kelebihannya.1. Opsi yang paling "jelas" adalah generator listrik mesin pembakaran internal yang memberi makan helikopter biasa
Tampaknya yang paling sederhana, tetapi kesederhanaan ini menipu. Efisiensi konversi ganda dari pekerjaan mekanik menjadi aliran udara dari baling-baling tidak begitu tinggi, kerugian akan mencapai 70%. Desainnya juga tidak terlalu sederhana - kita membutuhkan sistem kontrol tambahan untuk generator, dan daya dorong motor dan baling-baling yang dibutuhkan sekitar 200% dari berat akhir perangkat. Bobot ini cukup besar (hanya karena kekuatan motor yang layak, bobot generator yang layak dan unit kontrolnya), serta dimensi. Bagi mereka yang membuat copters sendiri - masalah besar dengan pemilihan komponen (generator yang cukup mudah dan kuat - tidak begitu banyak, tetapi harganya sangat mahal).Pro: dengan memasang baterai kecil, Anda dapat memastikan kemungkinan penerbangan jika terjadi kerusakan mesin (yang jarang terjadi).Cons: efisiensi rendah (hanya tiga kali lebih baik daripada perangkat listrik murni), kompleksitas relatif, komponen biaya tinggi, berat besar dan dimensi.Implementasi yang dikenal: tidak ditemukan.2. Baling-baling dengan pitch dan drive variabel dari ICE (langsung dengan beberapa motor, atau melalui transmisi dari satu atau lebih motor)
Dinamika penyesuaian dorong dicapai dengan perubahan dalam pitch sekrup (mirip dengan helikopter). Kami mendapatkan 4 atau lebih dari sistem mekanis kompleks ini di atas kapal, jumlah servos yang sesuai. Selain itu - tidak dapat diandalkannya mesin pembakaran internal mempengaruhi keselamatan penerbangan dengan helikopter seperti itu. Tetapi efisiensinya ada di level helikopter (di hadapan gearbox dan rotor helikopter besar), meskipun diperoleh dengan harga dimensi dan mekanika yang rumit.Kelebihan: efisiensi energi tinggi (dapat dibawa ke helikopter).Kontra: kompleksitas mekanik tinggi, biaya tinggi (mengingat kompleksitas ini), ketidakmungkinan praktis untuk memastikan penerbangan jika terjadi kegagalan mesin, jika jumlahnya kurang dari empat (dengan empat dapat distabilkan dengan membalik arah aliran, tetapi cadangan daya engine harus melebihi 200%), dimensi besar.Implementasi yang dikenal: cukup aneh, ada. Proyek copter heavy lift di Kickstarter (dua motor memutar empat sekrup pitch variabel melalui transmisi). Juga sebuah helikopter yang relatif kecil3. Berbagai jenis penyesuaian tambahan kecepatan mesin atau traksi mereka - penutup, generator motor tambahan pada poros, pengereman / mesin akselerasi
Padahal, sama seperti paragraf 2, tapi "side view". Sekali lagi membutuhkan sistem mekanik tambahan dan servos (atau motor listrik).Kelebihan: efisiensi yang relatif tinggi (tanpa roda gigi - hanya dua kali lebih rendah dari helikopter); versi dengan motor-generator listrik yang mengatur kecepatan mesin pembakaran internal dengan mengubah beban - dimungkinkan untuk menyediakan penerbangan darurat dengan kekuatan mesin yang cukup dan adanya baterai tambahan.Cons: juga kompleksitas mekanik, biaya tinggi, bobot yang layak.Implementasi yang dikenal: juga tersedia, dalam bentuk proyek YeAir di Kickstarter.4. Sel bahan bakar ditenagai oleh bahan bakar gas atau cairan
Sayangnya, mereka tetap hampir fantastis untuk saat ini, karena sel bahan bakar yang cukup kuat tidak tersedia untuk dijual.Kelebihan: kesederhanaan (Anda bahkan dapat memimpikan penggantian baterai sederhana dengan sel bahan bakar).Cons: fiksi ilmiah hari ini.5. Rotor utama dengan mesin pembakaran internal (mungkin bahkan dua - sesuai dengan skema koaksial, atau terletak cukup dekat sehingga tidak membuat kemiringan besar pada traksi), ditambah beberapa motor listrik korektif daya kecil.
Satu atau dua rotor membuat pengangkatan, dan motor listrik kecil hanya menstabilkan copter dan mengimbangi torsi. Sistem ini sangat sederhana, walaupun membutuhkan baterai tambahan untuk memberi daya pada mesin koreksi (tidak terlalu berat, karena mesin koreksi memerlukan sedikit usaha). Secara teoritis, generator berdaya kecil juga dapat dipasang agar tidak mengambil atau mengurangi baterai ini.Kelebihan: efisiensi tidak lebih buruk dari klaim 3, kesederhanaan desain dan biaya komponen yang rendah; penerbangan darurat secara teoritis dapat dipastikan (rotor kedua; mesin korektif yang cukup kuat dengan baterai yang akan mendaratkan helikopter jika terjadi kerusakan mesin); kemampuan untuk menyediakan penerbangan horizontal jika salah satu motor / baling-baling korektif rusak (jika ada empat, seperti quadrocopter) - Anda dapat mengubah rotasi sekrup diagonal yang berlawanan dengan yang berlawanan.Cons: memastikan penerbangan darurat masih sedikit lebih rumit daripada di item 1; sensitivitas terhadap penyelarasan (jika pusat gravitasi terlalu jauh dari rotor utama, mesin korektif tidak akan mampu mengimbangi distorsi, kecuali jika "bahunya" dibuat lebih panjang); kemampuan manuver terburuk.Implementasi yang dikenal: tersediaUntuk helikopter masa depan saya, saya memilih opsi nomor lima. Sejauh ini, ia hanya membangun prototipe dengan motor listrik (satu kuat, untuk rotor utama dan empat yang korektif daya rendah) - bahkan terbang:
Saya akan senang dengan amandemen dan saran. Source: https://habr.com/ru/post/id380737/
All Articles