¿Cómo elegir la combinación correcta de hélice / motor para un quadcopter?


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Hay muchos sitios que explican brevemente este problema e incluso proponen combinaciones. Sin embargo, me gustaría una explicación mucho más detallada. ¿Qué le dará a mi quad la mayor agilidad? ¿Necesito motores / accesorios más grandes en un quad pesado para lograr el mismo nivel de agilidad que en un quad más ligero?

EDITAR: Esto es lo que he entendido sobre el tema:

  • Un quadcopter no necesita motores de alta velocidad, ya que hay 4 hélices que proporcionan empuje y los motores de alta velocidad requieren más energía de la batería.
  • Las hélices más grandes dan más empuje por revolución del motor.

La pregunta se centra más en las características generales de varias combinaciones, pero algunas preguntas específicas me vienen a la mente:

  1. Para una combinación dada, ¿cuál sería el efecto de actualizar el tamaño de la hélice en comparación con la instalación de motores de mayor velocidad?
  2. ¿Qué cambios tendrían que hacerse para levantar un quad más pesado?
  3. ¿Cómo puedo lograr más agilidad en mi quad?

¿Está buscando la mejor combinación prop / motor con la maniobrabilidad en mente, o simplemente "la mejor"? Hace un buen tiempo busqué una combinación que simplemente levantara el peso de mi quadrotor del suelo. Me interesan los factores que estarían gobernando la agilidad.
Bojangles

@JamWaffles Creo que la pregunta es qué propiedades de los componentes dan qué propiedades del quadcopter en general.
Alex Chamberlain

@JamWaffles ver mis ediciones
klonq

Solo algo de información anecdótica: las dos tiendas que compro - aeroquadstore.com y towerhobbies.com - tienen una tabla que muestra, entre otras cosas, especificaciones de utilería versus oz de elevación en algunos de sus motores sin escobillas, este puede ser un buen lugar para empiezo a obtener algunos datos preliminares, aunque encuentro que ambas tiendas son demasiado caras para ser competitivas.
Chris

Algo que estoy luchando por encontrar una respuesta es la combinación entre prop y motor. Así que estoy empezando a construir mi primer quad. He elegido un motor de 400kv con 6900 rpm y un accesorio de 10x6. Sé que el marco que tengo puede llevar un accesorio de 12 ", pero ¿qué puede tomar el motor? No parece haber esta información. Quiero obtener un accesorio de 12x10 en algún momento, tal vez incluso más grande si obtengo un marco más grande ?, podrían mis motores manejar esta vez, lo que podría tomar mis motores antes de que comience a poner mucha presión sobre ellos?

Respuestas:


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Elegir la combinación correcta de prop / motor puede ser un desafío. Peor aún, la gran mayoría de los motores RC tendrán especificaciones vagas o inexistentes. Esto hace que sea muy difícil hacer matemáticas "reales". En cambio, tendrá que confiar en las clasificaciones de empuje de apoyo o utilizar una combinación conocida que otras personas hayan probado.

Hélices: la maniobrabilidad de un quad depende de la rapidez con la que puede cambiar el empuje (qué tan rápido puede cambiar las RPM de los accesorios).

Un accesorio más pequeño es más fácil de acelerar y ralentizar, mientras que un accesorio grande tarda mucho tiempo en cambiar de velocidad. Más allá de cierto tamaño, esencialmente no puede volar. Es por eso que ves hexacoptores y octocopters que usan más accesorios más pequeños en lugar de cuadrotors gigantes.

Por otro lado, la eficiencia de la hélice está relacionada con el área de una hélice (o radio al cuadrado), por lo que un pequeño aumento en el diámetro de la hélice hará que el quad sea mucho más eficiente.

Cuanto más rápido quieras ir, más agresivo será el lanzamiento. Dado que los quadrotors generalmente se ciernen, esto significa que desea el tono más bajo disponible. Si quieres ir a un lugar rápido, un tono más alto puede ser apropiado.

Motores: en general, solo elige un motor que coincida con el apoyo dado. Tener un motor demasiado grande será pesado, y un motor demasiado pequeño funcionará mal o se quemará.

Un accesorio más pequeño requiere un motor de RPM más alto porque deben girar más rápido para generar una elevación equivalente.

Si pone todo junto, un quad eficiente tendrá motores de tamaño adecuado y bajas RPM con accesorios muy grandes.
Un quad acrobático querrá accesorios más pequeños y agresivos, motores más rápidos, e incluso podría sobrevolverse los motores para una respuesta más rápida.

Si bien será difícil encontrar curvas de torque para motores Rc, tendrá clasificaciones de empuje y corriente para un accesorio dado, lo que hace que sea bastante sencillo determinar cuánto puede levantar y aproximadamente cuánto tiempo puede volar una vez que haya elegido una combinatoína .

Como regla general, desea una relación de empuje / peso de 2: 1 para un quad estándar y 3: 1 o superior para algo acrobático. Se sabe que 1.5: 1 vuela.


¿Fuera de esto podría concluir que un "acrobático" también sería menos estable? ¿O las RPM más altas compensan esto? ¿Y simplemente la capacidad de cambiar RPM rápidamente lo hace 'inestable de manera controlada' para que pueda girar rápidamente?
Paul

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Solo para agregar a la buena respuesta del usuario 65 .

La rotación rápida sobre un eje horizontal vendrá de una gran diferencia entre el empuje producido por motores opuestos. Cuanto mayor es la diferencia, mayor es la velocidad de rotación. Por lo tanto, los motores que pueden producir mucho más empuje del necesario para simplemente mantener el helicóptero en el aire ayudarán a lograr rotaciones rápidas.

La rotación rápida sobre el eje vertical proviene de una gran diferencia de torque entre un par opuesto y el otro. Entonces, ahora no solo necesita un gran empuje de repuesto, sino también una gran resistencia de la hélice.

Lamentablemente, estos dos requisitos (empuje de repuesto y arrastre de apoyo) implican una menor eficiencia.