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多轴动力系统配置,效率,飞行时间的理论计算

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楼主
发表于 2014-10-31 15:42:14 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 心语 于 2015-1-29 11:02 编辑

基础理论:
? ?飞行性能要素:多轴飞行器里,抛开些比较基本的震动、稳定性的问题不说,大家关心比较多的我想应该就是续航时间了,为此我也潜了不少的水,但是潜完水后感觉对如何装机、装多大的机、装多重的机、选择怎样的电机、装完了到底能飞多久、能不能达到自己想要的要求等问题还是一头雾水,心里没底,后来经过自己的实践才慢慢开始清晰起来。其实决定一架多轴飞行能力的主要指标简单的说无非就是飞行时间、飞行重量、耗电量这三个要素。搞清楚这三个要素之间的关系,你就会比较容易的设计出你想要的多轴飞行器。飞行时间和飞行重量这两个都很好理解,飞行时间一般我们习惯以分钟为单位,飞行重量我们习惯以克为单位。耗电量就是指你以某个飞行重量飞行了某段时间所损耗的电量。
? ? 耗电量的计算:不管是做什么形态的多轴,我们都想做出载重大,飞行时间长,耗电小的机子,如果说飞行时间和载重都是必须的,那么耗电量就是唯一可控的变量了,所以我们必须搞清楚多轴耗电量是怎么出来的。想要搞清楚这个问题,在这里有必要先普及一些基础知识。大家都知道,我们家里的日常用电都是以度为单位的,一度电其实就代表一千瓦时(1000WH),指的是如果你有一台功率是1000瓦的电器,使用一小时所耗的电量就是一度电。那么这台电器的1000瓦功率指的具体又是什么呢?功率其实就是电流和电压相互作用产生的结果,一般我们用“功率=电压*电流”这个关系来表示。好,搞清这概念之后我们就可以去看看我们平时所使用的电池的电量到底有多少了。以最常见的3S2200MAH(毫安时)的锂电来说,储存在里面的电量理论上大概应该是(3*3.7伏)*2.2安时=22.42瓦时,其中2.2安时(2.2AH)就是电池上所标称的2200毫安时(2200MAH)的换算结果,因为1000MAH=1AH,电压我们就按平时最常说的3.7伏的单片电芯电压来算。算出来的22.42瓦时就代表如果你的多轴使用的是这块电池,而且整体飞行时的功率只有22.42瓦,那么飞行一个小时是没问题的了。如果你的多轴功率是100瓦,那么用3S2200MAH这块电池能飞多久呢?换算一下就知道了:60/(100/22.42)=13.45分钟。其实,耗电量在实际情况下我们不是算出来的,而是飞出来的,飞完一块电池后回来能充回进去的电量才是比较真实的耗电量,一般好点的充电器都会有充电量显示。说了这么久,那到底耗电量我们应该怎样去控制才能让多轴能载大、航长、耗小呢?这个问题就取决于你如何去控制你多轴飞行器的飞行效率了。

? ?
飞行效率:飞行的效率一般我们用‘克/瓦’表示,代表每瓦的消耗能产生几克的拉力,其高低与电机自身的效率和桨的搭配有着密切的关系,但电机的效率一般都是生产厂家给出的数据,而且还存在一定的水分,电机的型号相同厂家不同效率上也会有所不同,我们无法控制,只有选择的权利。一般好点厂家的电机都会给出相应的配桨效率参数,在厂家给出的效率表中,我们不难发现在电机效率高的情况下一般都是大桨低转速时才会有,所以如果想让多轴飞行效率高可以考虑尽量用KV值低的电机上大桨。
经验心得:
? ?在不考虑多轴的结构、震动、平衡等方面带来的损耗的基础上,我们可以用下面两个较为简单的计算方法来对飞行器的安装和调试进行一些判断。


方法一:(适用于装机)
? ? 飞行时间 = 60 /(飞行重量 /(电池实际容量 * 电池电压 * 效率))


例如:你看上了一堆配置,大概参数是这样:4S5000MAH的电池(重500克)、六轴机架(重400克)、电调(6*20克)、飞控图传(200克)、云台和狗(200克)、电机和桨(6*100克),飞行器的飞行重量在2020克左右。假设根据厂家给出的数据,电机在和某桨搭配时,在30%的输出功率时拉力是300克效率是13克瓦,在50%的输出功率时拉力是500克效率是10克瓦,在80%的输出功率时拉力是800克效率是7克瓦,根据多轴的2020克飞行重量得知每个电机的输出拉力应在340克以上才能实现悬停,那么我们可以根据厂家给出的参数保守的推算一下,在输出340克的拉力时效率应该还会有12克瓦左右。好了,所有参数都知道完了,我们就可以推算出这令自己心怡的配置大概能飞几分钟了。
? ?

? ?? ?? ?? ?? ?? ?飞行时间=60 /(2020 /( 5 * 14.8* 12))=26.43分钟
? ?

所以理论上这套配置配出的多轴可以飞行26.43分钟,但最后剔除一些电池放电是否能达到标称值、电机参数是否存在虚标、桨的标准程度等因素,保守估计应该会有20分钟左右的悬停时间。


方法二:(适用于调试)
? ?? ???效率 = 飞行重量 /((60 / 飞行时间)* 电池实际每小时电流 * 电池电压)

? ?

? ???例如:接上例你把飞机装好了,飞行重量2020克,悬停爽飞了18分钟,回来充电充进了4500MAH充满,那么机子的实际飞行效率是多少呢?
? ?

? ?? ? 效率=2020 /((60 / 18)*4.5 * 14.8)=9.1克/瓦
? ?

? ?? ? 所以你的多轴飞行效率应该是9.1克每瓦,对比当初的厂家效率表效率明显偏低的了,这个时候你就可以自己分析一下是厂家虚标了?还是机子结构上有什么其他不合理的地方增加了内耗?或者还是其他什么方面的原因了。
? ? 以上内容属转载,觉得文章写的很好,理论计算可以采用,如有错误之处还请大家指出。希望对大家在安装调试多轴的过程中起到一些帮助作用,能容易的装出自己需要的机子,少装机、装好机。有不妥之处敬请指出,相互学习,相互提高,谢谢!



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沙发
发表于 2014-10-31 15:48:56 | 只看该作者
顶,一定认真学下

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板凳
发表于 2014-12-20 20:57:13 | 只看该作者
这个真的很有用,改天详细测试一下自己飞机的效率

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地板
发表于 2015-9-11 09:03:40 | 只看该作者
好东西啊,学习了

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