ما الذي يجب البحث عنه في محرك BLDC لدرون سباق FPV

يقضي الرباعي السباقي رحلته في الجزء من مدى الخانق حيث لا شيء مستقر: الخروج من منعطف، وصعود مفاجئ، وتغيير اتجاه، واستعادة التوازن بعد اضطراب المروحة. والمحرك المختار لهذا الواجب لا يُنتقى لكفاءته على منصة اختبار ثابتة، ولا لرقم ذروة واحد يُقرأ بمعزل عن غيره. بل يُنتقى مقابل مجموعة قصيرة من القيم المنشورة التي تحسم معًا ما إذا كانت منظومة الدفع قادرة على تكرار الحالة الانتقالية نفسها دون طهي اللفّات، وما إذا كان الهيكل ما زال يدور بالطريقة التي يتوقعها الطيّار. ويعرض هذا الدليل ما يجب البحث عنه في محرك BLDC لاستخدام درون سباق FPV، من خلال ستة محركات من T-Hobby مسجَّلة مقابل تطبيق ToBMS درون سباق FPV.

إجابة سريعة

القرار الأول هو فئة المروحة، لأن كل قيمة أخرى تُقرأ في مقابلها. فهيكل 3 بوصات لا يستطيع تدوير مروحة 5 بوصات، ولذلك يجب أن يكون محركه صغيرًا وخفيفًا وملفوفًا لبلوغ سرعة دوّار مرتفعة جدًا؛ أما هيكل 7 بوصات بعيد المدى فواجبه عكس ذلك. وفي السجلات الستة المستخدمة هنا، يفصل هذا المرشّح الواحد وحدة كتلتها 9.8 g على جزء ثابت بتكوين 9N12P عن خمسة محركات بتكوين 12N14P تتراوح كتلتها من 28.56 g إلى 46.6 g. والستة جميعًا محركات درون سباق FPV، وكلها تأتي من مجموعة تطبيق واحدة.

وبعد تثبيت الفئة يأتي دور الحزمة. فقيمة KV تقول فقط مدى سرعة دوران المحرك لكل فولت من دون حمل، لذا تضع لفّة 2150 KV على عدد خلايا منخفض الدوّار عند السرعة نفسها تقريبًا التي تضعها لفّة بقيمة KV أدنى على عدد خلايا أعلى. وتُقرأ KV في مقابل رقم الخلايا في السجل نفسه، ويُعامل تغيير KV على أنه تغيير حزمة أو مروحة لا تغيير قوة. وأربعة من السجلات الستة تحمل نطاق خلايا؛ أما سجل F50 KV2150 فيتركه مفتوحًا، وهو سؤال يُطرح على المُصنّع لا فراغ يُملأ.

وتتكوّن المجموعة الأخيرة من القيم التي تصف السلوك أثناء حالة انتقالية: مقاومة اللفّ، التي تحدّد كم من الجهد المُطبَّق يُفقد عبر النحاس مع ارتفاع التيار؛ وتيار الخمول، وهو الفقد الذي يدفعه المحرك أثناء تدوير نفسه؛ وأقصى دفع، وهو الخرج المنشور الذي تُقاس عليه ميزانية الدفع إلى الكتلة. وتحمل خمسة من الستة مقاومة لفّ، والواحد الذي لا يحملها يُوسَم بسؤال مفتوح لا بقيمة مفترضة من طراز مجاور. وتُبنى القائمة الأولية لمحركات BLDC لدرونات سباق FPV بهذا الترتيب: الفئة، ثم الحزمة، ثم الحالة الانتقالية.

ما يطلبه درون سباق FPV من محرك BLDC

لا شيء في بنية محرك السباق يميّزه عن أي محرك دوّار خارجي بلا فرش صغير آخر. والذي يختلف هو شكل الحمل، وشكل الحمل هو ما يحدّد أي جزء من المواصفة يصبح القيد المُحكِم.

السباق سلسلة من الحالات الانتقالية لا تحليق مستقر

يقضي هيكل طويل التحمل أو هيكل الرفع الثقيل معظم رحلته عند نقطة تشغيل شبه ثابتة، ويكون سؤال تحديد الحجم هو ما إذا كانت تلك النقطة تقع داخل تصنيف مستمر. أما الرباعي السباقي فلا يقضي تقريبًا أي جزء من رحلته هناك. والغلاف المعنيّ هو غلاف حالة انتقالية متكرّرة: كم من الدفع متاح بينما تكون الطائرة متحرّكة أصلًا، وكم بسرعة يمكن تسريع الدوّار إليه، وكم من الحرارة تخلّف كل دفقة. وعلى الهيكل السباقي، يكون السؤال الأول الذي يجيب عنه رقم الدفع هو ما إذا كان كل محرك قادرًا على رفع ربعه من الوزن الإجمالي مع ما يتبقّى لسلطة التحكم، والثاني هو ما إذا كانت المجموعة قادرة على تقديم ذلك مرارًا دون طهي.

المروحة، لا المحرك، هي التي تحدّد نقطة العمل

الدفع خاصية تجمع المحرك والمروحة معًا، والمروحة يحدّدها الهيكل. فهيكل 3 بوصات لا يستطيع تدوير قرص 5 بوصات، ولذلك يجب أن يكون المحرك الذي يديره صغيرًا وخفيفًا وملفوفًا لبلوغ سرعة دوّار مرتفعة جدًا. أما هيكل 7 بوصات بعيد المدى فيطلب العكس: حجم جزء ثابت أكبر، وقيمة KV أدنى، وعزمًا أكبر، حتى يمكن تدوير قرص أكبر عند دورات أقل. وينتج عن ذلك نتيجتان، وكلتاهما أهم من KV. فالكتلة الدوّارة عند طرف الذراع تُضاف إلى عطالة الهيكل في الدوران والميل، لذا تجعل المحركات الثقيلة الطائرة تبدو بطيئة حتى حيث تولّد دفعًا وفيرًا. ورقم أقصى دفع المنشور مقتبس لمروحة محدّدة، لذا لا يكون قابلًا للمقارنة إلا عندما تتطابق المراوح.

الكتلة عند نهاية الذراع تُدفع في كل منعطف

بين 9.8 g لأصغر سجل و 46.6 g لأكبره نطاق كتلة يقارب خمسة إلى واحد، وهذا الانتشار ليس زينة. فكل غرام يستقرّ عند نهاية ذراع، والعطالة التي يسهم بها تنمو بمربع طول الذراع، لذا فإن محركًا ثقيلًا أكثر من اللازم على فئته يكلّف من الرشاقة أكثر مما يردّ من الدفع. والقراءة العملية أن الوزن والدفع ينتميان إلى المقارنة نفسها لا إلى قائمتين أوليتين منفصلتين.

أحمال الاصطدام، لا الحدود الحرارية، هي التي تُنهي معظم المحركات

من هيكل السباق يُتوقع أن ينجو من التلامس مع البوابات والأرض والطائرات الأخرى. وأنماط الفشل المهمة ميكانيكية وكهربائية لا حرارية بحتة: عمود منحنٍ، ومحمل لم يعد يدور باستقامة، وكابل يفشل عند الوصلة، وجرس لم يعد يثبّت المروحة. وهذه ليست قيمًا يحملها جدول المواصفات، لكنها السبب في أن رقم الدفع المنشور هو بداية الاختيار لا نهايته.

ست مواصفات تحسم محرك سباق FPV

القيم الست أدناه هي التي تحسم الاختيار عمليًا لمحرك BLDC لدرون سباق FPV. وكل واحدة تُقرأ مع الأخريات لا وحدها، وحيث يترك سجل إحداها مفتوحة، فذلك نفسه جزء من الصورة.

حجم الجزء الثابت مقابل فئة المروحة

الجزء الثابت هو الجزء الذي يحدّد مقدار العزم الذي يستطيع المحرك إنتاجه قبل أن يشبع، ويُعبَّر عن قطره وارتفاع حزمته بتعيين المُصنّع نفسه. وتحمل السجلات هنا تكوينات 9N12P و 12N14P، وأحجام جسم من وحدة 17.9 mm إلى وحدة 33.4 mm. وفئة المروحة التي يستطيع الهيكل تدويرها هي ما يجعل تلك الفروق ذات صلة بمحركات درون سباق FPV: فجزء ثابت كبير يدير مروحة صغيرة كتلة مهدرة، وجزء ثابت صغير يدير مروحة كبيرة لا يستطيع بلوغ سرعة مفيدة دون تجاوز ما بُني لتبديده.

قيمة KV مقابل الحزمة التي يُطير بها فعلًا

تصف KV سرعة الدوّار لكل فولت من دون حمل. وهي في حدّ ذاتها لا تقول شيئًا عن الإمكانات؛ بل تقول أيّ تركيبة من عدد الخلايا والمروحة تضع الدوّار عند سرعة قابلة للاستخدام. فلفّة 2150 KV على عدد خلايا معتدل تبلغ تقريبًا السرعة نفسها بلا حمل التي تبلغها لفّة 1750 KV على عدد خلايا أعلى، لذا لا يمكن قراءة القيمتين في هذه المجموعة كما لو كانت إحداهما أقوى من الأخرى. وتغيير KV يفرض عادةً تغيير الحزمة أو المروحة، وهذان المكوّنان هما من يحدّدان ما إذا كان التبديل تحسينًا.

مقاومة اللفّ وتيار الخمول، يُقرآن معًا

قيمتان مسجَّلتان تقومان مقام الاستجابة، ولا واحدة منهما قياس زمني. فمقاومة اللفّ تقول كم من الجهد المُطبَّق يُفقد عبر النحاس مع ارتفاع التيار؛ والرقم الأدنى يعني عزمًا أكبر لكل أمبير أثناء التسارع وجزءًا أقل من الحزمة ينتهي حرارةً. وتيار الخمول هو تيار اللاحمل الذي يسحبه المحرك لتدوير نفسه، وهو مؤشّر على فواقد الحديد والمحامل والتحويل التي تُدفع باستمرار بصرف النظر عمّا تفعله المروحة. ويصفان معًا الجزء من مدى الخانق الذي يُحسم فيه السباق: الخروج من منعطف بخانق منخفض إلى القدرة الكاملة.

رقم الدفع، والمروحة التي خلفه

أقصى دفع هو الخرج الرئيسي لمحرك السباق، وهو أيضًا القيمة الأكثر عرضة لسوء القراءة. فهو منشور لمروحة واحدة عند خانق واحد على منصة اختبار واحدة، لذا لا يكون رقم الدفع قابلًا للمقارنة إلا عندما تكون ظروف الاختبار كذلك. وأربعة من السجلات الستة هنا تنشر رقم أقصى دفع يزيد على كيلوغرامين، والوحدتان الأصغر تنشران 351 g و 1730 g. وما يحسمه الرقم هو ما إذا كان المحرك قادرًا على رفع حصته من الطائرة بهامش؛ وما لا يحسمه هو كيف يتصرّف محرك BLDC لدرون سباق FPV بينما تكون الطائرة متحرّكة أصلًا.

القدرة والتيار كبيان واجب تشغيلي

رقم القدرة القصوى المنشور بيان عن الحمل الكهربائي الذي يُتوقع من المحرك حمله لنافذة محدّدة، ويسمّي المُصنّع النافذة إلى جانب الرقم. وهذا مهم لأن المحرك نفسه قد يُقتبس على نوافذ مختلفة، ورقم محمول على نافذة أقصر لا يكون قابلًا للمقارنة مباشرةً برقم محمول على نافذة أطول. وحيث يحمل سجل رقم قدرة، فهو ينتمي إلى المقارنة نفسها التي ينتمي إليها الدفع؛ وحيث لا يحمله، فذلك أيضًا يستحقّ المعرفة، لأنه يشير إلى ورقة بيانات لا إلى بديل.

الغلاف ونمط التثبيت وطول الكابل

يجب أن يتلاءم المحرك مع ذراع، والغلاف هو ما يحدّد ذلك. وتمتدّ السجلات الستة هنا من جسم 17.9 mm في 17.4 mm إلى جسم 33.4 mm في 34.7 mm. وإلى جانب قطر الجسم وطوله، يحدّد نمط التثبيت وطول الكابل كيفية جلوس المحرك على هيكل معيّن وكيفية تمديد الأسلاك؛ وحيث يسكت سجل عن ذلك، يكون رسم المُصنّع هو المصدر الذي يُتحقَّق منه.

ستة محركات من T-Hobby كمجموعة مواصفات واحدة

السجلات الستة أدناه هي محركات درون سباق FPV التي تستمدّ منها مجموعة تطبيقات المنصة. وكلها منشورة من T-Hobby، وتمتدّ على الفئات التي يعمل الطيّار السباقي عبرها، من وحدة 3 بوصات إلى محرك بعيد المدى 7-8 بوصات.

المحركات الستة كلها مُدرجة من T-Hobby ومسجَّلة في فئة محركات الدرون على ToBMS، وكل قيمة في الجدول معروضة كما سُجّلت. وفجوة واحدة في السجل موسومة بـ غير مُدرج: رقم الخلايا لـ F50 KV2150. ومقاومة اللفّ لـ F60PRO V KV1750 غائبة أيضًا عن السجل، وهي مُناقشة في النص لا محمولة في الجدول. ويُنشر أقصى دفع لكل مروحة ونقطة خانق، لذا لا تصحّ المقارنة إلا حيث تتطابق ظروف الاختبار. وتُؤخذ الفئة من تعيين المُصنّع لمنتجاته نفسه؛ ووزن F50 KV2150 مقتبس من المُصنّع باستثناء الكابل، في حين تتضمّن الأوزان الأخرى الكابل. وحيث يسكت السجل، تكون ورقة بيانات المُصنّع هي مصدر التأكيد.

تبرز ثلاثة أمور بمجرّد قراءة الستة كمجموعة. أولًا، انتشار الفئات واسع بما يكفي ليكون ترشيح قائمة أولية واحدة عبر الستة بلا معنى: فوحدة 3 بوصات ووحدة 7-8 بوصات ليستا بديلتين إحداهما عن الأخرى. وثانيًا، يمتدّ نطاق الكتلة من 9.8 g إلى 46.6 g، وكل غرام منه يستقرّ عند نهاية ذراع. وثالثًا، تكوين الجزء الثابت موحّد عند 12N14P عبر المحركات الخمسة الأكبر، وتستقلّ أصغر وحدة وحدها على جزء ثابت بتكوين 9N12P، لذا فالتكوين مرشّح ضعيف هنا وفئة المروحة مرشّح قوي.

والقراءة التي تنتج عن ذلك هي تسلسل تضييق لا ترتيب. فالفئة تُقصي المرشّحين؛ والحزمة تحدّد أي المحركات المتبقّية سيدور بسرعة مفيدة؛ وقيم الحالة الانتقالية، أي المقاومة والدفع، تحسم بين الباقين.

قراءة الستة من 3 بوصات إلى بعيد المدى

لا تتنافس المحركات الستة بعضها مع بعض بقدر ما تشغل أجزاء مختلفة من الفئة نفسها. وقراءتها من الأخفّ إلى الأثقل تصف تدرّجًا من محرك 3 بوصات صغير سريع إلى محرك بعيد المدى كبير أبطأ، والتدرّج نفسه يفصل محرك درون سباق FPV عن آخر.

طرف 9.8 g: F30 وفئة 3 بوصات

محرك T-Hobby F30 محرك درون FPV هو المحرك المصمَّم لهيكل 3 بوصات في هذه المجموعة: 9.8 g على جزء ثابت بتكوين 9N12P، وجسم 17.9 mm في 17.4 mm، وتصنيف 4S، وأقصى دفع منشور 351 g. ولا شيء آخر هنا في فئته. ووضع محرك كتلته 33 g على هيكل 3 بوصات يكلّف من الرشاقة أكثر مما يردّ من الدفع، لأن الكتلة تستقرّ حيث يقلّ احتمال الهيكل لها ولا يستطيع القرص الصغير تبريرها.

ثنائي 28.56 g و 33.5 g: سباق 5 بوصات

محرك T-Hobby F50 KV2150 محرك درون FPV هو الشاذّ عن المجموعة كلها عند 2150 KV و 28.56 g، بأقصى دفع منشور 2136 g؛ وهو الأخفّ بين محركات 5 بوصات والأعلى في KV. أما T-Hobby F60PRO IV V2 KV1750 محرك درون FPV فيسلك طريقًا مختلفًا: 33.5 g، ونطاق خلايا 4-6S، و 1730 g من الدفع المنشور، وهو ما يجعله المحرك الذي يُقرأ عندما قد يُطير الهيكل نفسه على حزمة يومًا وعلى عدد خلايا أعلى في اليوم التالي.

F60PRO V عند 34.3 g: اختيار الكفاءة على 4S

يحمل T-Hobby F60PRO V KV1750 محرك درون FPV أعلى دفع منشور بين محركات 5 بوصات الثلاثة عند 1883 g، على تصنيف 4S وجزء ثابت بتكوين 12N14P عند 34.3 g. ومقاومة لفّه غير محفوظة في السجل، لذا تتوقّف المقارنة مع جيرانه عند الدفع والكتلة وعدد الخلايا؛ ورقم المقاومة عند ورقة بيانات المُصنّع.

طرف 39.7 g و 46.6 g: F80 PRO و F90 بعيد المدى

يمدّ T-Hobby F80 PRO KV1900 محرك درون FPV الفئة إلى الخارج: 39.7 g، ونافذة 3-6S، و 2115 g من الدفع المنشور، بحجم مناسب لبنيات 5-6 بوصات أكبر. ويغلق T-Hobby F90 KV1300 محرك درون FPV بعيد المدى المجموعة عند 46.6 g، و 1300 KV، و 2361 g من الدفع المنشور، بجسم 33.4 mm في 34.7 mm ونافذة 5-6S. وعند ذلك الطرف تغيّر الواجب: فالمحرك لم يعد يُختار لأسرع حالة انتقالية ممكنة بل لتدوير مروحة كبيرة عند سرعة أدنى بعزم أكبر، وهو ما يطلبه هيكل بعيد المدى 7-8 بوصات أو هيكل X8.

فئات البناء ونافذة المحرك التي تحدّدها كل واحدة

كل فئة سباق تحدّد نافذة لا جوابًا واحدًا، والمحركات الستة هنا تنطبق على تلك النوافذ مباشرةً.

نافذة فئة 3 بوصات و whoop

هيكل 3 بوصات هو الأصغر بين الفئات المشمولة هنا، وتُحدَّد نافذة محركه بالكتلة وبسرعة الدوّار. والمحرك الخفيف ذو الجزء الثابت الصغير وتصنيف 4S هو الملائم؛ وأي شيء أثقل يحرّك مناولة الهيكل في الاتجاه الخطأ. وهذه الفئة والفئات الأكبر تجلس معًا تحت تطبيقات درون سباق FPV، لأن سؤال الاستكشاف هو نفسه حتى حيث لا تكون الأرقام كذلك.

سباق 5 بوصات وقرار الحزمة

فئة 5 بوصات هي المجموعة الأكبر في هذه المجموعة، وفيها أربعة محركات، وهي حيث يعمل قرار الحزمة أكبر عمل. فلفّة بقيمة KV منخفضة مع نطاق خلايا أوسع تناسب هيكلًا يغيّر الحزمة بين الجلسات؛ ولفّة بقيمة KV أعلى مع عدد خلايا أدنى تناسب هيكلًا يبقى على حزمة واحدة ويريد أقصى سرعة دوّار. والدفع والكتلة ونطاق الخلايا تفصل الأربعة؛ وقيمة KV تشرح السبب.

بعيد المدى 6-8 بوصات وحامل الكاميرا السينمائية

وما بعد 5 بوصات يتغيّر الواجب من الاستجابة إلى التحمل والحمل. والمحركان الأكبر هنا، عند 39.7 g و 46.6 g، يحملان نطاقات الخلايا وأحجام الأجزاء الثابتة التي تحتاجها مروحة 6-8 بوصات، وتنتقل القيم المهمة وفقًا لذلك: فالكتلة تُكتسب عن قصد، وتنخفض قيمة KV، ويُقرأ الدفع مقابل وزن إجمالي أثقل لا مقابل منعطف سباقي. وتُقارن منصة في هذه الفئة بفئة UAV طويل التحمل لا برباعي سباقي 5 بوصات.

اختيار محرك BLDC لدرون سباق FPV: تسلسل تحديد الحجم

الترتيب أهم من أي قيمة واحدة، لأن كل خطوة تُقصي مرشّحين بدل أن ترتّبهم.

ثبّت فئة المروحة والهيكل أولًا

حجم الهيكل يحدّد المروحة، والمروحة تحدّد كل ما يليها. والبدء من محرك والبحث عن هيكل هو الطريق المعتاد للانتهاء بمكوّن بالمقاس الخطأ للمهمة.

ثبّت الحزمة، ثم قيمة KV التي تتلاءم معها

عدد الخلايا يحدّد الجهد، وقيمة KV تحدّد السرعة بلا حمل عند ذلك الجهد. واختيار KV قبل الحزمة، أو الحزمة قبل KV، يترك النصف الآخر من الزوج بلا قيد، والاثنان لا يعملان إلا كزوج.

ضع ميزانية الدفع إلى الكتلة مقابل رقم الدفع المسجَّل

يُقارَن أقصى دفع بالوزن الإجمالي لتحديد هامش لسلطة التحكم. ولأن الرقم منشور لكل مروحة ونقطة خانق، لا تصحّ المقارنة إلا حيث تتطابق ظروف الاختبار مع البناء المقصود.

اطلب من المُصنّع الأرقام التي يتركها السجل مفتوحة

حيث لا يحمل سجل قيمة لعدد الخلايا أو المقاومة أو القدرة، فالخطوة الأمينة هي معاملته سؤالًا مفتوحًا وتأكيده من ورقة البيانات، لا افتراض قيمة من طراز مجاور. وثلاثة من السجلات الستة هنا تترك واحدة على الأقل من تلك الأرقام مفتوحة.

الأسئلة الشائعة

مصادر رسمية

المحركات الستة كلها في هذا الدليل منشورة من T-Hobby، وتحمل صفحات منتجات المُصنّع أوراق البيانات وبيانات الاختبار التي لا تعيد سجلات المنصة إنتاجها. والصفحات الحالية هي F30، وF50 KV2150، وF60PRO IV V2 KV1750، وF60PRO V KV1750، وF80 PRO KV1900 وF90 KV1300، مع المدى الأوسع على الموقع الرسمي لـ T-Hobby. وحيث يسكت سجل المنصة، يبقى المُصنّع مصدر الحقيقة لرقم الخلايا ومقاومة اللفّ ونافذة القدرة ورسم التثبيت. والأرقام المستخدمة في هذا الدليل هي القيم المنشورة المحفوظة في سجلات منتجات المنصة.

إلى أين بعد ذلك

الدليل الشقيق لهذا هو محركات درون سباق FPV: أربعة خيارات من T-Hobby من 9.8 g إلى 34.3 g، وهو يقارن أربعة من المحركات نفسها وجهًا لوجه عبر فئتي 3 بوصات و 5 بوصات. وحيث يكون الاختيار بين السباق والصورة الأوسع لمحركات الدرون، يقرأ محركات الدرون: اختيار محركات FPV والأجنحة الثابتة وVTOL محركات FPV إلى جانب هياكل الأجنحة الثابتة و VTOL والقيم المختلفة التي يطلبها كل واحد. أما هذا الدليل فيبدأ من الواجب الذي يفرضه السباق، ويعمل إلى الخارج نحو المواصفة التي يجعلها الواجب ملزمة.

هناك مساران مجاوران يستحقّان المتابعة حيث يتغيّر الهيكل. وحيث يصبح الواجب تحمّلًا لا استجابة، يعمل تطبيق نموذج أجنحة ثابتة ومحركات بلا فرش لنموذج الجناح الثابت: مطابقة KV والمروحة وقدرة التحليق على جانب قدرة التحليق من المقايضة نفسها. وحيث يصبح حملًا، يوضّح محركات درونات الرفع الثقيل: ثلاثة خيارات T-Motor من 2.85 kg إلى 101 kg دفع كيف يُقرأ الدفع والكتلة عندما يُحدَّد حجم الطائرة حول ما تحمله. وتضييق اختيار محركات BLDC لدرونات سباق FPV في بناء جديد يتبع الترتيب نفسه في كل حالة: الفئة أولًا، والحزمة ثانيًا، والحالة الانتقالية أخيرًا.