1.简介
你好 我叫伊利亚。 我来自圣彼得堡。 我今年31岁。 长期以来，我的主要爱好是电池，电动汽车和航空。
在2010年，我了解了最民主的方式来寻找个人翅膀：
带马达的滑翔伞，滑翔伞，动力滑翔伞。 超轻航空中最轻，最慢的代表。
这真是一件了不起的事情！ 一部关于未来的电影的真正的个人飞行器，使实现人类像鸟一样飞翔的梦想成为可能！
它由一个单独购买的软翼-滑翔伞和发电厂-背着引擎和螺丝的挎包组成。 您可以从零到5000米的高度以35至75 km / h的速度飞行。 有带轮子和第二个副驾驶座位的版本-伞车。
这整个事情从地面就起飞了。 不需要“从山上跳下来”。 所需要的只是一块均匀的，滚动的林间空地，半径为200-300米，因此没有树木，电线，电线杆，房屋和其他东西。 在互联网上，有关“动力起飞”的查询有很多与此主题有关的视频。 是的，您应该严格遵守天气条件的限制，并且俄罗斯联邦航空法是学习所需的大量单独知识。 另外，另一个对话的主题是掌握关于这件事的飞行-通常，有经验的讲师需要大约3个月的时间。
在2011年至2016年期间，我使用Moster-185内燃机在工厂积极飞行了数百小时，数千公里的航线：
简要信息。
二冲程汽油发动机，单缸，185 cc 最大功率25 hp（18 kW），曲轴最大旋转-8300 rpm，直径125 cm的螺杆最大旋转-2950 rpm，最大静态牵引力-70 kg，直线飞行时的油耗没有一套-约3-4升/小时。 动力伞重量-25公斤。
它惊人地飞过动力伞Moster-185。 强大，可靠，顺风顺水，只需几步即可将地面撕裂。 可以在一个坦克上飞行三个小时而不会停飞，这以机翼时速40 km / h产生了超过100公里的“奔跑”。
但是，有一些缺点：
- 要求使用高质量的95米汽油和昂贵的合成油加油；
- 噪音，两冲程振动；
- 气味，公寓的邻居不断宣称“它发臭，您正在毒化我们所有人”（是的，我把动力伞放在公寓里，甚至是租来的，与邻居在其他房间里）；
- 需要进行经常性维护-每次飞行前都要更换因振动而磨损的弹簧，无声块，垫圈，检查螺母，焊缝以及所有其他物品。
同时，已经存在骑乘数万公里的电动自行车和许多组装好的轮式电动车锂离子电池的惯例。
在某个时候，将电力世界和整个航空世界结合起来的想法变得非常着迷。
他对“取下电池”的原理以及尝试该设备非常感兴趣，该设备应该：
- 降低噪音水平；
- 确保没有晃动和振动；
- 不需要燃料和消耗品；
- 不需要进行持续的检查和维护。
我首先开始的是航空理论，以了解它是否值得参与这个主题。
我想重复我六年前所做的理论计算，但是已经有感兴趣的读者参加了。
2.计算水平飞行所需的功率。 起飞模式
首先要了解的是，尽管滑翔伞与滑翔伞甚至是可充气的气球（我听说过这样的联想）在外观上都相似，但它是具有最典型的气动翼轮廓的机翼。 飞机的飞行方式和滑翔伞的飞行方式有很多共同点。 飞机和滑翔伞-为了产生升力并使它们保持在空中-必须不断在空中前进。 而要通过介质，您需要一个能够克服其（这种环境）阻力的推动器。
任何基于机翼的飞机都具有“空气动力学质量”这样的指标。 这是飞机的空气动力学性能的指标，是其“效率”的一种模拟（可能是严谨的技术人员原谅我这么轻率的比较）。 AK越大-将设备保持在空中以使其不会失去高度所需的重量推力百分比就越低。 如果发动机关闭并且不提供牵引力-飞机将缓慢下降-计划。 AK表示水平和垂直速度之比。
在汽油发动机上飞行时，我在几次飞行中测量了发动机关闭时的速度和下降率。
值如下：速度为10.3 m / s（由GPS平稳测量），下降速度为1.5 m / s（由Brauninger IQ One滑翔机测速仪测量）。
实验获得的AK = 6.8
通过增加我的身体，机翼和安装装置的重量（约127公斤）来计算起飞重量并不困难，如果严格定义重量，则约为1250牛顿。
将重量除以所需牵引力的AK-1250 / 6.8 = 183N。
现在，我们需要以某种方式从所需推力的大小转到螺旋桨轴上的机械功率。 公式行就在这里。
但幸运的是，有一个如此出色的Propeller Selector程序，该程序已由飞机建模师（和动力伞驾驶员）进行了测试。 我们用螺丝数据，叶片数，空速和瞧来代替：
必须带给螺旋桨的机械功率约为3300瓦。
电动副电动机的电路很简单：电池，BLDC控制器，无刷电动机。
必须考虑每个链接的效率：
- 电池，电线97％（内部电阻）；
- 99％控制器
- 电机87％。
总效率：83.5％（应该说效率取决于所需的功率，因此正确的方法是我必须进行几次迭代。但是由于我已经知道结果了，所以我不想把文章写得太长，所以我有意识地忽略了一些要点）。
3300瓦/ 0.835 = 3950瓦。
连续消耗功率近4 kW。 让我们停下来思考一下。 什么是4千瓦？ 差不多了！
- 这是一间公寓，里面配有水壶，吸尘器，电脑，灯和洗衣机。
- 这是一个以70 km / h的速度骑电动自行车的机会；
- 在55V的电压下高达72A。
但这还不是全部。 我们需要以某种方式脱离地球并开始获得初始高度。 4 kW，我们只能补偿滑翔伞自身降低的1.5 m / s，如果我们想再增加1.5 m / s的高度，那么我们还需要4 kW。 甚至更多。 如果您使用“螺旋桨选择器”程序，您会发现我们向螺旋桨注入的功率越多，其效率越差：
（飞机模型的业余制作者经常会提到为什么螺旋桨的效率会随着速度的增加而降低。而他们却听不到正确的版本。每个人都为螺旋桨的几何形状不完善，湍流而犯错，但问题在于物理的基本定律。如果叶片速度呈线性增加，简单来说，我们旋转螺旋桨的速度越快，加速空气的能量就越多，而给我们的能量就越少，因为 由于滑翔伞的操作特性，空速无法增加。必须为未使用滑翔伞飞行的人提供更多信息-滑翔伞的飞行速度几乎相同，而与发动机是否运转无关。速度不取决于汽油。也是一个单独的话题）。
该程序向我们显示起飞时消耗的电能为8.36 / 0.835 = 10 kW。
转换为马力-约为14马力。 该值与发动机上最轻的发动机的最大功率完全一致。 您不能做得更少-您将无法起飞。
电压为55V时，我们谈论的是从200A以上的电池中收集电流。
3.我们的电池或紧凑的10 kW电源如何？
从一开始，我就不想弄混锂聚合物飞机模型电池。 众所周知，他们会拉这样的负载。 但是我不喜欢有关它们膨胀，爆炸的故事，有一些奇怪的谣言说它们足以进行50次充放电循环。
到那时，电子烟文化和大量使用18650个元素的应用开始发展。
与笔记本电池不同，新一代电池没有使用钴化学物质，而是NMC-镍-锰-钴，可提供大的峰值放电电流，大的比容量，年复一年的较低价格以及作为回报的少量放电-充电循环次数与LiCoO2相比（从1000到500）。
从一开始，我就喜欢18650规格-钢制主体，用于释放压力的紧急阀，焊接/焊接的便利性，能够设定所需电池形状的能力。
仅混淆了大电流18650数据表中声明的铭文：“ 15A”，“ 20A”。
直觉表明，在未冷却的组件中，其中许多电池并排加热，最大电流收集会少得多。
需要一种清晰的技术来评估从紧凑型电池中去除大电流的能力。
这个想法很简单：电池具有内阻。 她也有热量。 知道移除的电流-您可以计算电池内部损耗的功率，以进行自我加热。 知道时间-您可以通过热能和热容量来估算整个电池组的温度升高程度。
在使用电池驱动的电池组件进行了一系列实验之后，制成锂离子电池的材料的实验热容量为0.25 Wh / kg-度（顺便说一下，这几乎与国外电运输门户网站上的数据相吻合-“ 795 J / kg * K锂离子的比热容（0.22 Wh / kgxC）”。
第3.1条。 预计飞行时间
对于带内燃发动机的对位电动机两三个小时，悬挂在空中并不是限制。 有时由于身体疲劳而不是用尽燃料储备而不得不停止飞行。
使用电池，此技巧将无效。
不过，我想一次充电就可以腾出最长的时间。
仍可舒适运行的设备最大重量为30千克。
30公斤-7公斤用于BLDC电机+螺丝，1公斤电线+控制器，10公斤-悬挂系统+金属框架。
电池下方仍然有12 kg的重量。
选择LG-HG2电池是因为它结合了18650格式的最小内阻和最大容量：
它们的能量密度约为0.22 kWh / kg。
总能量储备为12千克/(0.22千瓦时/千克）= 2.6千瓦时（240个电池）。
扰流板
我们在不考虑起飞时的峰值电流的情况下计算水平飞行时间：
2.6 / 4 = 0.65小时或39分钟。
第3.2条。 电池发热等级
应当立即注意，电池最初并未提供任何强制冷却。
- 这将导致组装的复杂性增加，并无限期地延迟首次飞行。
- 我们的专家团队没有人可以正确计算冷却系统。 直觉表明，简单的冷却器无济于事。 （估计重达12公斤的电池仅需要通过其自身泵送几十公斤的空气-这在几十分钟内就达到了几十立方米）。
- 电池的尺寸和重量将增加，这对于具有非常有限的重量参数的背包安装来说是非常不希望的。
该计算仅基于以下条件：到放电结束时，电池勉强达到电池制造商指定的60度极限温度。
另外，对加热的理论分析表明，首先可以省去强制冷却。
鉴于：
- 15S16P构建配置
- 负载电流-72A
- 直流电池的内部电阻-24毫欧（通过实验测量）
- 飞行时间-0.65小时
- 电池重量-12公斤
电池内部的散热量（75 A）^ 2 x 0.024欧姆x 0.65 h = 88 Wh（焦耳-伦茨定律）
温升：（88 Wh / 12 kg）/0.23 Wh / kg度= 32度。
如果我们假设将电动动力伞以25度的温度带出客厅，那么在飞行之后，电池的温度将达到25 + 32 = 57度，这符合温度限制。
结论：
- 现代电池适合解决创建飞行时间约半小时的个人飞机的问题。
- 首先，大电流NMC电池的内部电阻很小，因此可以省去强制冷却系统。
- 在能量有限的情况下，将使用滑翔伞作为支撑机翼的飞机在空中停留的时间增加应包括一种综合方法：
- 使用具有最高空气动力学质量的滑翔伞；
- 增加螺钉的直径以提高其效率；
- 减轻起飞体重（是的，包括使用减肥饮食）；
- 减轻框架的重量，悬挂以将其释放以用于其他电池单元；
- 使用3500 mAh电池（内部电阻稍大），而不是3000 mAh（经过反复热计算）。
在下一篇文章中继续
：“如何取下电池或如何操作SkyMax电动动力伞。 第2部分