محركات BLDC لطائرات UAV الصناعية: دورة التشغيل والتكرار والحمولة

يُختار محرك BLDC لطائرة UAV صناعية من أجل مهمة تتكرّر لا من أجل رحلة واحدة، وتُظهر السجلات الثمانية المدرجة حاليًا في واجب UAV صناعي مقدار تباعد طريقتي قراءة المواصفة الواحدة. فعبر المجموعة تمتد قيمة KV من 80 إلى 700، والكتلة المنشورة من 128 g إلى 1740 g، والمقاومة الداخلية من 17 mΩ إلى 116 mΩ، وأقصى دفع من 1800 g إلى 36500 g، والقدرة المنشورة على 180 ثانية من 500 W إلى 8580 W. وعلى هذا المدى أن يغطّي هيكلًا استطلاعيًا دون الكيلوغرام في أحد الطرفين، ومنصة تحمل عشرات الكيلوغرامات من الحسّاسات والحزمة في الطرف الآخر، لذا فالسؤال المفيد ليس أيّ سجل ينشر أكبر رقم، بل أيّها يحافظ على تياره وحرارته وهامش دفعه عبر ملف المهمة كاملًا الذي بُني حوله الهيكل. يقرأ هذا الدليل السجلات الثمانية في مقابل ذلك السؤال، والمجموعة نفسها من الطرازات مجموعة في صفحة تطبيق UAV صناعي.

إجابة سريعة

لا يمضي الهيكل الصناعي حياته عند النقطة التي تكون لوحة مواصفاته أعلى صوتًا عندها. فهو يرفع حمولة، ثم يستقرّ، ثم يحافظ على موضع لدقائق في كل مرة، عدّة مرات في اليوم، ما دام الهيكل في الخدمة. والنتيجة الكهربائية أن التيار المسحوب عند نقطة الحفاظ يُدفع باستمرار عبر المهمة كلها، في حين يدوم تيار الذروة ثوانٍ. لذا فقائمة أولية مكتوبة مقابل عمود الذروة تجيب عن سؤال يطرحه الهيكل نادرًا، وتترك السؤال الذي يطرحه باستمرار بلا جواب.

ثلاث خصائص تحمل ذلك الواجب، وتنشرها السجلات أدناه على نحو غير متساوٍ. فالمقاومة الداخلية هي معامل فقد النحاس، وهو الفقد الذي يستمر طوال المهمة لا على شكل دفعات. ونافذة عدد الخلايا المنشورة هي ما يحدّد التيار الذي على اللفّ حمله لقدرة عمود معيّنة، وجهد حزمة أعلى يخفض ذلك التيار. والقدرة المنشورة على 180 ثانية نافذة حرارية لا تصنيف مستمر، والأنسب قراءتها كإشارة هامش بين مرشّحين متقاربَي الواجب لا كرقم يُقسَم على مخزون طاقة الحزمة.

تنقسم السجلات الثمانية أولًا عند الدفع الذي تنشره وثانيًا عند الحزمة المنشورة من أجله. فأربعة منها تقع دون 3000 g من الدفع المنشور وأربعة فوق 8000 g، وتتبع أرقام KV القسمة نفسها: فالسجلات الأخفّ منشورة عند 400 KV و 700 KV على 3-8S أو أقل، في حين أن كل سجل فوق 8000 g منشور عند 170 KV أو أقل على 6S وما فوق. وهذا الانقسام هو ما تفكّكه الأقسام أدناه، أولًا كملف مهمة، ثم كمجموعة نطاقات كتلة للمنصات، وأخيرًا كتسلسل قرارات.

ما تطلبه المهمة الصناعية من المحرك

على UAV صناعي تكون المهمة واجبًا قبل أن تكون مواصفة، والفرق بينها وبين رحلة هواية فرق في التكرار لا في الحجم. والهيكل الذي يُطَار بضع مرات للتسلية والهيكل الذي يُطَار عدّة مرات في اليوم لوظيفة نافعة يتشاطران الفيزياء نفسها لا اقتصاديات الأعطال نفسها، والحالة الثانية هي التي على السجلات أدناه الإجابة عنها.

التكرار، لا رحلة واحدة

السمة المميّزة للواجب الصناعي أن المهمة نفسها تُطَار مرة، ثم مرة أخرى، بفواصل أرضية قصيرة بين الطلعات. وهذا يهمّ المحرك لأن السلوك الحراري حالة لا حدث: فاللفّ الذي يبلغ درجة حرارة معيّنة في رحلة يبدأ الرحلة التالية من الحرارة التي احتفظ بها، والهيكل الذي يطير أربع طلعات في ظهيرة واحدة يعرّض العزل والمحامل لحمل متراكم لا تنتجه رحلة واحدة. والسجلات المنشورة هنا تصف حدودًا حرارية عبر نافذة محدّدة لا ملف واجب، لذا فالقراءة الأمينة مقارنة: فسجل منشور على قدرة 180 ثانية أعلى يحمل هامشًا حراريًا أكبر إلى مهمة متكرّرة من سجل منشور على أقل، عند الواجب نفسه.

حمولة عليها أن تصمد المهمة كلها

الكاميرا أو وحدة الليدار أو الحسّاس متعدد الأطياف عليها أن تُحفظ في وضعية مستقرّة طوال الرحلة كلها، والاستقرار خاصية كهربائية قبل أن يكون ميكانيكية. فالحفاظ على الموضع حلقة تحكم تصحّح بالدفع، والدفع يُنتَج بالتيار، لذا تُجابَه الهبّة أو إزاحة الحمولة بخطوة تيار عند اللفّ. وسجل دفع بمقاومة أدنى يجيب تلك الخطوة بفقد نحاس أقل، ما يُبقي نقطة التشغيل أقرب إلى ما كانت عليه ويقلّل العابر الذي على متحكّم الوضعية إنفاق طاقة لتصحيحه. لذا ترتبط سلامة الحمولة ومقاومة اللفّ عبر حلقة التيار لا عبر الهيكل وحده.

ما يتحمّله الهيكل في المحرك

تمتد السجلات في هذه المجموعة من 128 g إلى 1740 g ومن جسم 41.8 mm إلى جسم 147.5 mm، وهذان المدىان قيدان تغليفيان بقدر ما هما أدائيان. فللذراع صلابة انحناء تنخفض مع زيادة الطول، ولحامل المحرك نمط مسامير على الهيكل توفيره، والمحرك الخارجي الدوّار الأثقل عند طرف الذراع يزيح الخواص العطالية التي على متحكّم الطيران نمذجتها. وعمودا الكتلة والأبعاد ليسا زينة إلى جوار العمودين الكهربائيين؛ بل يحدّدان في مهمة متكرّرة مقدار ما يمكن بناءه من الذراع للصلابة لا للحمل الذي يفرضه المحرك نفسه.

دورة التشغيل: الرقم الذي يعمل عليه الهيكل فعليًا

دورة التشغيل هي حصة كل نقطة تشغيل من المهمة، وهي على هيكل صناعي يهيمن عليها المقطع الذي ينتج أقل منظر. فالتحويم ليس الجزء الممتع في الرحلة، لكنه الجزء الذي تدفع الحزمة ثمنه، وهو المقطع الذي يُتخذ فيه اختيار محرك BLDC لطائرة UAV صناعية فعليًا.

حصة التحويم في مقابل حصة الطيران الأمامي

في هيكل يحمله الدوّار يحمل مقطع التحويم وزن الطائرة كله بالدفع وحده، دون جناح يتقاسم الحمل، وهو في مهمة تفتيش أو حفاظ أغلبية الرحلة. وفي مهمة استطلاع يتحرّك الانقسام نحو مقطع أمامي، لكن المقطع الأمامي في مركبة متعددة الدوّارات يبقى يُطَار بزاوية هجوم عالية على الدوّارات نفسها، لذا فإن خفض التيار أصغر مما يوحي به تغيّر سرعة الهواء. والقراءة العملية أن نقطة الحفاظ، لا نقطة الدفع الأقصى، هي نقطة التشغيل التي تُحدَّد عليها الحزمة، وكل عمود يصف الكفاءة عند تلك النقطة أغلى من عمود يصف السقف.

صعود متكرّر، لا ذروة واحدة

يصعد هيكل نافع إلى ارتفاع العمل، ثم يهبط لتغيير بطارية، ثم يعيد ذلك. وكل صعود حدث عالي التيار يستغرق عشرات الثواني، وعلى مدار يوم عمل يبلغ عدد تلك الأحداث العشرات. ويقع ذلك النمط بين الحالتين اللتين تصفهما لوحة المواصفات: فهو أطول بكثير من الحدث اللحظي الذي يغطيه رقم تيار الذروة، وأقصر بكثير من الحالة المستقرة التي يوحي بها تصنيف مستمر. وهو أيضًا سبب أن سجلًا منشورًا على تيار مستمر أعلى أغلى لهذا الواجب من سجل منشور على ذروة أعلى، لأن الصعود المتكرّر عبر اليوم هو ما يتراكم.

لماذا لا يقوم عمود 180 ثانية مقام الواجب

القدرة المنشورة على 180 ثانية هي القدرة التي يستطيع المحرك امتصاصها مدة 180 ثانية قبل أن يبلغ لفّه الحدّ الحراري الذي تحدّده فئة عزله وتثبيته. وهي نافذة وعُرف لا تصنيف يحتفظ به المحرك إلى ما لا نهاية، وهي منشورة عند شرط اختبار المُصنّع نفسه لا عند شرط تحويم الهيكل. وفائدتها مقارنة: فسجل منشور عند 3180 W يحمل هامش تيار أكبر من سجل منشور عند 1600 W عند مقارنة الاثنين على الواجب نفسه، وذلك الهامش هو ما تستهلكه حمولة أثقل أو يوم أشدّ حرارة. وهي ليست رقمًا يُقسَم عليه مخزون طاقة الحزمة، لأن التحويل من الطاقة المخزّنة إلى زمن في الجو يمرّ عبر التيار عند نقطة الحفاظ بدلًا من ذلك.

التكرار الاحتياطي: هامش الدفع الذي تدفع ثمنه المركبة متعددة الدوّارات

هامش الدفع الذي على محرك BLDC لطائرة UAV صناعية حمله خاصية لا يملكها جناح ثابت أو مروحية: فبعد فقد وحدة دفع واحدة يمكن للمركبة متعددة الدوّارات أن تبقى قابلة للتحكم، بشرط أن تمتلك الوحدات الباقية دفعًا احتياطيًا. ويُشترى ذلك الاحتياطي بكتلة المحركات والحزمة، وهو القيد الثاني الذي يفصل مواصفة صناعية عن مواصفة ترفيهية.

ما يحدث عند توقف محرك واحد

في هيكل ذي ستة دوّارات يترك فقد وحدة دفع واحدة خمس وحدات لتحمل الطائرة، فعلى الوحدات الباقية أن تنتج نحو 6/5 من حصتها الطبيعية، أي زيادة بنحو 20 في المئة، للحفاظ على الارتفاع على الجانب المقابل من الإطار. وذلك حساب لا مواصفة: فالرقم يتبع من عدد الدوّارات، لا من الطراز المختار. وما يسهم به الطراز هو ما إذا كان يستطيع إنتاج تلك الحصة دون مغادرة نافذته المستمرة المنشورة، لأن احتياطيًا موجودًا داخل عمود 180 ثانية فقط متاح لهبوط لا لمهمة مستمرة.

الهامش ككتلة وتيار وحجم حزمة

هامش الدفع ليس مجانيًا، لأن محركًا مُقاسًا لإنتاج دفع أكبر عند التيار نفسه محرك فيه مغناطيس أكثر ونحاس أكثر، وكلاهما يظهر في عمود الكتلة. والسجلات هنا تجعل تلك المقايضة مرئية: فسجل 128 g ينشر 1800 g من الدفع في حين ينشر سجل 1740 g مقدار 36500 g، فيرتفع الدفع لكل وحدة من كتلة المحرك ارتفاعًا حادًا عبر المجموعة كما ترتفع الكتلة المطلقة. والنتيجة بالنسبة إلى التكرار الاحتياطي أن هيكلًا أخفّ يستطيع تحمّل هامش احتياطي على محرك أصغر، في حين على هيكل ثقيل أن يقبل أن يُحمل الهامش ككتلة محركات، أو ككتلة حزمة لتغذيتها، أو كتحمّل أقصر. وأيّ الثلاثة يُستهلك قرار هيكل لا قرار محرك.

أين يتوقف التكرار الاحتياطي عن كونه خيار محرك

تعتمد القدرة على مواصلة الطيران بعد فقد الدفع على مُخلِّط متحكّم الطيران، وعلى قدرة ESC على التيار، وعلى قدرة الهيكل على الحفاظ على الوضعية بالوحدات الباقية، وكلها تقع خارج سجل المحرك. ولا يستطيع المحرك إلا تقديم الهامش الذي يجعل المناورة ممكنة؛ أما هل تُنفَّذ المناورة فعضو إلى النظام المحيط به. وتلك الحدود تهمّ عند قراءة قائمة أولية، لأن سجلًا بنافذة مستمرة واسعة ومقاومة منخفضة إسهامٌ في التكرار الاحتياطي لا ضمانٌ له، والأسئلة عن سلطة التحكم تعود إلى وثائق متحكّم الطيران لا إلى لوحة مواصفات المحرك.

الهامش الحراري عبر مهمة متكرّرة

السلوك الحراري هو الجزء من المواصفة الذي يصفه رقم واحد بأقل دقة، وهو في مهمة متكرّرة الجزء الذي يحدّد إن كانت آخر طلعة في اليوم تشبه الأولى. والسلسلة قصيرة وكل حلقة فيها منشورة: التيار ينتج فقد النحاس، وفقد النحاس ينتج الحرارة، وعلى الحرارة أن تخرج من اللفّ عبر مسار لا يتحكم فيه الهيكل.

فقد النحاس في دورة متكرّرة

فقد النحاس هو مربّع التيار مضروبًا في مقاومة اللفّ، لذا يرتفع الفقد مع مربّع الحمل، ويرتفع خطيًا مع رقم المقاومة الذي ينشره المُصنّع. وهذا يجعل عمود المقاومة معاملًا على تكلفة جارية لا لحظية، ويفسّر لماذا لا يتبع العمود حجم المحرك ببساطة: ففي هذه المجموعة تمتد المقاومة من 17 mΩ على سجل 1740 g U15 II KV80 إلى 116 mΩ على سجل 195 g U5 KV400، وتقف عند 45 mΩ على كلٍّ من P80 III Pin KV100 بوزن 649 g وMN8017 KV120 بوزن 453 g. ومقاومة منخفضة في سجل عالي الدفع هي ما تبدو عليه لفّة مبنية لتيار مستمر، وهي الرقم الجدير بالقراءة أولًا عندما يتكرّر الواجب.

التيار المستمر الذي تستطيع مهمة متكرّرة حمله

يصف رقم التيار المستمر التيار الذي يستطيع المحرك حمله دون أن يغادر لفّه الحالة الحرارية التي صُمّم من أجلها، وهو العمود الأقرب مطابقة لمهمة متكرّرة. وهو منشور لجزء من هذه المجموعة فقط، وهذا قيد يستحق التصريح به: فسجل 128 g U3 KV700 يحمل 25 A، وسجل 195 g U5 KV400 يحمل 30 A، وسجل 375 g P60 Pin KV170 يحمل 38 A، في حين تنشر السجلات الخمسة الباقية تيار ذروة أو تيار 180 ثانية لا رقمًا مستمرًا. وترتفع تلك الأرقام الثلاثة مع كتلة المحرك، وهو الشكل المتوقّع، ويعني غياب العمود في الخمسة الأخرى أنه لا يمكن تجميع ترتيب مستمر مكافئ من السجلات المنشورة وحدها. وحيث يعتمد بناء عليه، فالرقم موضعه في الأسئلة الموجَّهة إلى وثائق المُصنّع.

المسار الحراري خارجًا من اللفّ

تخرج الحرارة من محرك بلا فرش بدوّار خارجي عبر ثلاثة مسارات: التوصيل إلى الحامل والهيكل، والحمل الحراري من الجرس وعلبة العضو الثابت، والإشعاع من الأسطح المكشوفة. وكلها تعتمد على التركيب لا على المحرك، ولهذا تحمل القدرة المنشورة على 180 ثانية عُرف تثبيت خلفها. والتركيب في هيكل صناعي غالبًا ذراع بكتلة حرارية محدودة وتدفق هواء محدود في التحويم، لذا يكون مسار التوصيل أضعف مما يوحي به افتراض المنصة. والنتيجة العملية أن الهامش الحراري الذي ينشره سجل مقارنة بين تصاميم لا تنبّؤ بدرجة الحرارة التي سيبلغها اللفّ في هيكل محدّد، ويبقى الافتراض خلف الرقم مع المُصنّع.

الكتلة والكابل كتكاليف على الحمولة

الكتلة في هيكل صناعي ليست خاصية محايدة لمكوّن؛ بل خصم من الميزانيتين اللتين تحدّدان الغرض من الطائرة، أي الحمولة والحزمة. وكتلة المحرك نفسه والكابل والموصل المرافقان له جزءان من ذلك الخصم، والسجلات تنشرهما منفصلين بما يكفي لجعل الفصل مقروءًا.

حصة المحرك من ميزانية الحمولة

كل غرام من كتلة الدفع يجب رفعه طوال المهمة، ما يرفع القدرة التي يحتاجها مقطع التحويم ويسحب الحزمة أسرع؛ والغرام نفسه المأخوذ من الحزمة يزيل طاقة مخزّنة. لذا فالمقايضة ثنائية الجانب لا عقوبة بسيطة، وهو سبب انتماء عمود الكتلة إلى جوار أعمدة الكفاءة لا إلى ملحق ميكانيكي. وفي هذه المجموعة المدى واسع بما يكفي لتغيير طبيعة البناء: فسجل 128 g وسجل 1740 g ليسا نقطتين على مقياس واحد بل فئتين مختلفتين من الهياكل، والدفع الذي ينشره كل منهما هو ما يجعل الفارق جديرًا بالدفع ثمنه.

الكابل والموصل و AWG كتكاليف تكامل

يشمل الوزن المنشور للمحرك عادةً كابله وموصله، وحيث يُنشر رقم منفصل للمحرك وحده يكون الفارق قابلًا للقياس. ويوضّح سجل U5 KV400 ذلك مباشرة: 195 g هو الوزن المنشور بما يشمل الكابل، و 156 g هو رقم المحرك دونه، أي فارق 39 g يُحمل عند طرف الذراع في كل رحلة. وينشر السجل نفسه موصلًا AWG 16، وينشر سجل U10 II KV100 موصلًا AWG 16 بسلك طوله 90 mm، لذا فالكابل جزء محدَّد من التجميعة لا ملحق. وفي تصميم تُشترى فيه الأذرع من أجل الصلابة، يكون طول السلك الأطول من حاجة التمديد كتلة لا تشتري شيئًا.

أحمال الجيمبال والحسّاسات على الحزمة نفسها

نادرًا ما تسحب حمولة صناعية طاقتها من مصدر منفصل: فالجيمبال والحسّاس ووصلة الاتصال تُغذّى عادةً من الحزمة نفسها التي تغذّي منظومة الدفع، عبر منظّم أو مأخذ منفصل. وهذا الترتيب يجعل تيار الدفع وتيار الحمولة مطلبين على بطارية واحدة، والجهد الذي يراه لفّ الدفع هو الجهد المتبقّي بعد الاثنين. وسجل دفع بمقاومة أدنى ونافذة خلايا منشورة أوسع يمنح التكامل مجالًا أكبر لوضع مأخذ الحمولة، لأن الهبوط الذي ينتجه تحت الحمل أصغر وللحزمة هامش أكبر ليعمل عليه المنظّم. لذا فالحمولة جزء من الواجب الكهربائي لا راكب عليه.

الريح ونقطة التشغيل التي عليها أن تصمد

الريح هي الجزء من المهمة الصناعية غير المدرج في خطة الطيران، وأثرها على محرك BLDC لطائرة UAV صناعية يمرّ كله عبر نقطة الحفاظ. فالهبّة لا تغيّر كتلة الهيكل ولا مروحته، لكنها تغيّر الدفع الذي على الدوّارات إنتاجه، وبالتالي التيار الذي على اللفّ حمله في تلك اللحظة.

هامش الهبّة هامش تيار

يتطلّب الحفاظ على الموضع في هبّة أن تزيد الدوّارات الدفع، وزيادة الدفع عند مروحة وحزمة ثابتتين تُشترى بالتيار. لذا يُسحب التيار اللازم للإجابة عن هبّة فوق التيار الذي يتطلّبه التحويم أصلًا، وفي مهمة متكرّرة يكون اليوم العاصف يومًا يقضي فيه اللفّ وقتًا أطول أقرب إلى حدّه الحراري. ولهذا يهمّ عمود المقاومة والنافذة الحرارية معًا: فسجل بمقاومة منخفضة يحوّل تيار الهبّة الإضافي إلى حرارة أقل، فتكلف الهبّة نفسها هامشًا أقل مما يمتلكه الهيكل لبقية الرحلة.

لماذا تحدّد نقطة الحفاظ، لا الذروة، مقاس اللفّ

يُقاس اللفّ بالتيار الذي يحمله معظم الوقت، لأن ذلك هو التيار الذي تتراكم خسائره. ويصف رقم الذروة مقدار التيار الذي يستطيع المحرك تمريره لحظةً قبل أن يستسلم شيء، وهو محدود بـ ESC والحزمة بقدر ما هو محدود باللفّ نفسه. وفي واجب صناعي يكون التمييز عمليًا لا نظريًا: فمحركان بذروة منشورة واحدة قد يتباعدان كثيرًا عند نقطة الحفاظ، والمحرك الأفضل عند نقطة الحفاظ هو الذي تستفيد منه المهمة المتكرّرة. ولهذا يبدأ تسلسل تحديد المقاس أدناه من الواجب وتيار الحفاظ، ويعامل عمود الذروة كفحص على الهامش لا كأساس للاختيار.

ثمانية محركات UAV صناعية في المقارنة

السجلات الثمانية المدرجة حاليًا في واجب UAV صناعي معروضة أدناه كمجموعة مواصفات واحدة، مرتّبة حسب أقصى دفع منشور ليظهر الانتقال من أخفّ واجب إلى أثقله في العمود نفسه. وكل قيمة هي الرقم الذي ينشره المُصنّع لذلك الطراز، ولا تُقدَّر أي خانة. والطرازات الثمانية نفسها هي المجموعة تحت الواجب الذي نوقش في الأقسام أعلاه.

الطراز وتكوين العضو الثابت والمقاومة الداخلية وعدد الخلايا المنشور وأقصى دفع وأقصى قدرة على 180 ثانية والوزن كما نشرها المُصنّع للطرازات الثمانية المدرجة حاليًا في واجب UAV صناعي، مرتّبة حسب أقصى دفع منشور. وأقصى دفع والقدرة على 180 ثانية هما الرقمان اللذان ينشرهما المُصنّع لكل طراز؛ وكلاهما يعتمد على المروحة وجهد الحزمة المستخدمين في الاختبار، لذا فهما قابلان للمقارنة داخل المجموعة فقط بمعنى أنهما يصفان شرط كل طراز المنشور. ويُعرض عدد الخلايا كما نُشر، فرقم واحد يعني نافذة منشورة واحدة ومدى يعني أن الطراز منشور عبر ذلك المدى. والوزن يشمل الكابل والموصل حيث ينشره المُصنّع بهذه الطريقة. ولا يظهر عمود KV لأن كل اسم طراز في الجدول يحمل رقم KV الخاص به، ولا يظهر عمود أبعاد لأن الواجب الموصوف هنا يدور على الأعمدة الكهربائية لا على أبعاد الجسم.

تبرز قراءتان بمجرد أن تجتمع الثمانية في صفحة واحدة، وليست أيٌّ منهما عمود القدرة. الأولى أن المقاومة الداخلية لا تسير بالترتيب نفسه الذي يسير به الدفع. فـ MN8017 KV120 بوزن 453 g و P80 III Pin KV100 بوزن 649 g يحملان معًا 45 mΩ، في حين يحمل U8 Lite L KV110 بوزن 282 g مقدار 105 mΩ ويحمل U5 KV400 بوزن 195 g مقدار 116 mΩ، وأوسع رقم في المجموعة يقع على أصغر سجل، عند 116 mΩ مقابل 17 mΩ على الأكبر. وبقراءة العمود من أعلاه إلى أسفله تتبيّن أن السجلات الخفيفة هي الأعلى مقاومة، وهو ما تبدو عليه لفّة مُقاسة لهيكل خفيف، وأن أجسام 36N42P في النصف الأعلى من الجدول هي ذات الأرقام المنخفضة.

والثانية أن عدد الخلايا يقسم الجدول إلى شطرين يلتقيان في الوسط. فأربعة سجلات منشورة على 6-14S أو أعلى وأربعة على 3-8S أو أقل، وتتبع أرقام KV تلك القسمة: فالسجلات الأربعة الأخفّ تمتد من 400 إلى 700 KV والأربعة الأثقل من 80 إلى 170 KV. ولأن KV هو سرعة العمود لكل فولت، يستطيع الشطران بلوغ سرعات عمود متقاربة من جهدي حزمة مختلفين، والرقم الذي يفصلهما هو التيار الذي يسحبه كل منهما لقدرته المنشورة. والسجلات 36N42P التي تحمل أكبر دفع في المجموعة منشورة كلها عند 170 KV أو أقل، وأعلى سجلي دفع في الجدول هما أيضًا الأقل مقاومة، وهو الشكل الذي تكون عليه لفّة مبنية لتيار مستمر.

وتخصّ قراءة ثالثة السجلات الأقرب إلى بعضها في الدفع. فـ U10 II KV100 و U8 Lite L KV110 ينشران 10600 g و 11200 g عند 415 g و 282 g على الترتيب، أي أن فارق 600 g من الدفع يُشترى بـ 133 g من كتلة المحرك. ودفع متجاور بكتلة مختلفة ونافذة حزمة مختلفة هو أوضح تذكير في الجدول بأن الكتلة نتيجة تغليف لا وصف للواجب. والاختيار بينهما يدور على مقدار ما يستطيع الهيكل إنفاقه من ميزانية الحمولة على الدفع وعلى المروحة التي يُفترض أن يدوّرها كل منهما، لا على 600 g من الدفع التي تفصل سجليهما.

قراءة الثمانية عبر نطاقات كتلة المنصات

يرتّب الجدول حسب الدفع، وهو الترتيب الصحيح لقائمة أولية والترتيب الخاطئ لفهم ما تحتويه المجموعة. أما عند القراءة حسب المنصة، فإن السجلات الثمانية تقع في أربعة نطاقات، وحدود النطاقات تحدّدها كتلة إقلاع الهيكل لا المحرك. والتقديرات أدناه تحوّل الدفع المنشور إلى كتلة منصة تقريبية على أربعة دوّارات بنسبة دفع إلى وزن 2:1، وهو عُرف عملي لا مواصفة، وهي معطاة لتُقارَن النطاقات بعضها ببعض لا كأرقام يُصمَّم عليها.

هياكل دون 6 kg وسجلات المركبات متعددة الدوّارات الخفيفة

يحمل الطرف الخفيف من المجموعة سجلان بُنيا لمنصّات كاميرا واستطلاع صغيرة. فـ T-Motor U3 KV700 محرك UAV هو الأخفّ عند 128 g، وهو سجل 12N14P على 3-4S ينشر 1800 g من الدفع و 500 W، وT-Motor U5 KV400 محرك UAV هو السجل 12N14P على 3-8S بوزن 195 g الذي ينشر 2850 g و 850 W. وعلى أربعة دوّارات عند 2:1، تضع أرقام الدفع تلك منصة عند نحو 3.6 kg و 5.7 kg على الترتيب، ما يضع السجلين عند الطرف الصغير لهيكل نافع ولا يضعهما عند مقياس الحمولة الصناعية. ويغطّي U5 KV400 نافذة الحزمة الأوسع بين الاثنين، عند 3-8S مقابل 3-4S، وهو السجل في هذا النطاق الذي يستطيع استيعاب تغيير الحزمة دون تغيير المحرك.

هياكل العمل من 10-25 kg

وسط المجموعة هو حيث يبدأ الواجب الصناعي الحقيقي، وهناك ثلاثة سجلات. فـ T-Motor P60 Pin KV170 محرك UAV سجل 24N28P على 6-14S بوزن 375 g ينشر 8414 g و 1800 W؛ وT-Motor U10 II KV100 محرك UAV سجل 36N42P على 12S بوزن 415 g ينشر 10600 g و 1600 W؛ وT-Motor U8 Lite L KV110 محرك UAV سجل 36N42P على 12S بوزن 282 g ينشر 11200 g و 2140 W. وعلى عُرف الدوّارات الأربعة نفسه تضع هذه المنصّات عند نحو 17 kg و 21 kg و 22 kg. وتتشاطر الثلاثة نطاق دفع لا واجبًا: فـ P60 Pin KV170 منشور لأوسع نافذة حزمة عند 6-14S، في حين أن سجلي 36N42P على 12S ويختلفان في ما إذا كان التركيز على قطر الجسم أو على هامش 180 ثانية، فـ U10 II KV100 ينشر 98.6 mm و 1600 W و U8 Lite L KV110 ينشر 87.1 mm عند 2140 W.

نطاق الحمولة 25-40 kg

يقع سجلان فوق النطاق الأوسط، وهما الأقرب في المجموعة من حيث المقاومة. فـ T-Motor P80 III Pin KV100 محرك UAV سجل 36N42P على 6-12S بوزن 649 g ينشر 16344 g و 2700 W في جسم 91.6 mm، وT-Motor MN8017 KV120 محرك UAV سجل 36N42P على 12S بوزن 453 g ينشر 16841 g و 3180 W في جسم 87.8 mm. وكلاهما يحمل 45 mΩ، وعلى عُرف الدوّارات الأربعة يضعان المنصّات عند نحو 33 kg و 34 kg. ويوضّح الزوج المقايضة التي يجريها هذا النطاق: فـ P80 III Pin KV100 هو السجل الأثقل بقدرة منشورة أدنى، ويعيد MN8017 KV120 مقدار 497 g من الدفع و 480 W أكثر من جسم أخفّ بـ 196 g، لذا يختلف الاثنان أقل في ما يستطيعان رفعه وأكثر في ما يكلّفان حمله أثناء ذلك.

فوق 40 kg وأوسع نافذة حزمة

يقف أكبر سجل في المجموعة منفصلًا عن السبعة الأخرى بهامش واسع. فـ T-Motor U15 II KV80 محرك UAV سجل 36N42P بوزن 1740 g منشور على 12-24S، بدفع 36500 g، و 8580 W من القدرة على 180 ثانية، ومقاومة داخلية 17 mΩ، وهي الأدنى في المجموعة. وعلى العُرف نفسه يضع منصة عند نحو 73 kg، وهو خارج مقياس حمولة السبعة الأخرى وداخل المدى الذي يكون فيه الهيكل آلة رفع لا منصة كاميرا. ونافذته 12-24S هي أيضًا الأوسع في المجموعة، ما يعني أن التيار الذي يسحبه لقدرة عمود معيّنة يمكن أن تحدّده الحزمة لا المحرك، وتلك هي الخاصية التي تجعله مفيدًا في الطرف الثقيل من واجب متكرّر.

أحدث سجلين: MN8017 KV120 و U10 II KV100

أُضيف سجلان من الثمانية إلى المنصة في أحدث وقت، وكلاهما يقع في موقع لا تملؤه المجموعة فيما عدا ذلك. ولا يمثّل أيٌّ منهما تنويعًا هامشيًا على سجل موجود أصلًا: فأحدهما أخفّ جسم 36N42P منشور عند مستوى الدفع هذا والآخر أصغر سجل قطرًا فوق 10000 g.

MN8017 KV120: 36N42P عند 453 g

الطراز T-Motor MN8017 KV120 محرك UAV سجل 36N42P بوزن 453 g في جسم 87.8 mm وطول 34.5 mm، منشور على 12S بدفع أقصى 16841 g، و 3180 W من القدرة على 180 ثانية، و 68.6 A من التيار على 180 ثانية. ومقاومته الداخلية 45 mΩ وتيار خموله المنشور 1.8 A عند 24 V. وبالمقارنة مع P80 III Pin KV100، الذي يبلغ دفعًا مماثلًا من جسم 649 g عند 2700 W، يكون MN8017 KV120 الطريق الأخفّ إلى نطاق الرفع نفسه، وجزؤه الثابت 36N42P هو التكوين نفسه الذي يستخدمه أثقل سجلين في المجموعة. ويسرد السجل بعدًا للعمود الداخلي دون بعد للعمود الخارجي، لذا ينبغي فحص الحامل المصمَّم حول العمود مقابل رسم المُصنّع لا مقابل الجدول.

U10 II KV100: أبعاد 98.6 mm عند 415 g

الطراز T-Motor U10 II KV100 محرك UAV سجل 36N42P بوزن 415 g في جسم 98.6 mm وطول 33.1 mm، منشور على 12S بدفع أقصى 10600 g، و 1600 W من القدرة على 180 ثانية، و 32.4 A من تيار الذروة. ومقاومته الداخلية 101 mΩ، ويحمل موصلًا AWG 16 على سلك طوله 90 mm وعمودًا 15 mm، وتيار خموله المنشور 1 A عند 18 V. وبالمقارنة مع U8 Lite L KV110، الذي يبلغ دفعًا أعلى قليلًا من جسم 282 g، يقايض U10 II KV100 مقدار 133 g من الكتلة و 540 W من القدرة على 180 ثانية مقابل 11.5 mm أكثر من قطر الجسم، والجسم الأوسع هو الخاصية التي يُصمَّم حولها الحامل أو الخلوص مع الذراع.

أين تؤدي المحركات الصناعية عملها

الواجبات الثلاثة أدناه هي التي تُحدَّد السجلات في هذه المجموعة مقابلها في أغلب الأحيان، وكل منها يقرأ الأعمدة بترتيب مختلف. وهي موصوفة هنا كواجبات لا كمنتجات، لأن المحرك يُختار بعد ملف المهمة لا قبله.

تفتيش خطوط الكهرباء والأصول

يطير هيكل التفتيش على امتداد أصل خطّي على مسافة فاصلة مضبوطة ويحافظ على موضعه بينما يسجّل حسّاس. والواجب قريب من تحويم مستمر مع انتقال بطيء، ما يضع نقطة الحفاظ في مركز المواصفة، والحمولة عادةً كاميرا مثبَّتة يجب أن تصمد وضعيتها أمام الهبّات المنبعثة من الإنشاءات المفحوصة. وتلك التوليفة تشير إلى النطاق الأوسط من المجموعة، حيث يضع واجب UAV تفتيش مجموعته الخاصة من الطرازات، وإلى سجلات تمتلك المقاومة التي تمنع تحوّل تيار الهبّة إلى تكلفة حرارية.

الاستطلاع ورسم الخرائط ودوريات الأمن

تقضي مهمة استطلاع أو دورية جزءًا أطول من مدّتها في الطيران الأمامي مما تقضيه مهمة تفتيش، فيتحرّك الواجب نحو طرف الطيران الأمامي من المغلف مع الحفاظ على تكامل الحمولة نفسه. والنتيجة أن نافذة الخلايا تهمّ هنا أكثر من رقم الذروة، لأن نافذة منشورة أوسع تتيح تحديد مقاس الحزمة لمدّة المهمة لا لأعلى تيار يستطيع الهيكل سحبه. والسجلات المنشورة على 6-14S و 12-24S في هذه المجموعة هي التي توفّر ذلك المجال، ويجمع واجب UAV تصوير جوي الطرازات نفسها حيث تكون الحمولة كاميرا لا حسّاس رسم خرائط.

الهياكل الزراعية وهياكل اللوجستيات

يحمل الهيكل الزراعي خزانًا لا حسّاسًا، ويتغيّر الحمل عبر الرحلة مع تفريغ الخزان، ما يعني أن الدفع الذي على الدوّارات إنتاجه ينخفض من الإقلاع إلى الهبوط. لذا فالواجب محمَّل في مقدّمته ومتكرّر، بمتطلب دفع عالٍ في بداية كل طلعة وأدنى في نهايتها، والهيكل يُطَار عادةً من أرض غير مهيّأة. والسجلات المنشورة لأوسع نوافذ الحزمة وأعلى قدرة على 180 ثانية تناسب ذلك النمط على النحو الأنسب، ويسرد واجب UAV زراعي الطرازات المحدَّدة له. ويغطّي واجب UAV طويل التحمل الهياكل نفسها حيث يكون المتطلب المدّة لا الحمل.

اختيار محرك BLDC لطائرة UAV صناعية: تسلسل تحديد المقاس

يحوّل التسلسل أدناه الأقسام أعلاه إلى ثلاث خطوات لـ UAV صناعي، والترتيب يهمّ بقدر ما يهمّ المحتوى. وكل خطوة تضيّق المجموعة قبل تطبيق التي تليها، حتى تُجرى المقارنة النهائية بين سجلات صارت قريبة بما يكفي ليكون اختلافها ذا معنى.

ثبّت واجب المهمة أولًا

اكتب المهمة كملف لا كمدة: حصة الرحلة في الحفاظ على الموضع، والحصة في الطيران الأمامي، وعدد الطلعات في اليوم، والحمولة التي على الهيكل تثبيتها. ومن ذلك الملف، خُذ التيار عند نقطة الحفاظ كالرقم الذي يُقاس عليه اللفّ، وعامل الدفع اللازم للصعود كفحص على الهامش لا كأساس للاختيار. وعندئذٍ تُقرأ القدرة على 180 ثانية لمرشّح كبيان عن الهامش تحت الملف، لا كتصنيف يُقسَم على المهمة.

ثم المغلف الكهربائي والحزمة

اختر الحزمة قبل KV، لأن عدد الخلايا ورقم KV لا يعنيان سرعة عمود إلا عند ضربهما معًا. ونافذة خلايا منشورة أوسع تمنح الهيكل مجالًا أكبر لمقايضة التيار بكتلة الحزمة، والسجلات في هذه المجموعة المنشورة على 6-14S و 12-24S هي التي تترك أكبر مجال. ثم اقرأ عمود المقاومة مقابل التيار الذي يوحي به الواجب، لأن الفقد الذي يستمر طوال المهمة هو الذي تدفع الحزمة ثمنه باستمرار.

ثم الأبعاد والحامل والسجل

بعد تضييق المرشّحين الكهربائيين، تحدّد الأعمدة الميكانيكية الباقي: قطر الجسم مقابل الخلوص مع الذراع، والكتلة مقابل ميزانية الحمولة، وطول الكابل ومقياسه مقابل المسار الذي يحتاجه الهيكل فعلًا. وأخيرًا، لاحظ ما يتركه كل سجل مفتوحًا. فالتيار المستمر المنشور لجزء من المجموعة فقط، وبُعد العمود المنشور كقيمة واحدة لا قيمتين، وافتراض حراري يخصّ منصة اختبار المُصنّع لا الهيكل، كلها أسئلة لوثائق المُصنّع، والأنسب طرحها قبل البناء لا بعده.

الأسئلة الشائعة

مصادر رسمية

تنشر T-Motor صفحة منتج رسمية لكل وحدة تحمل لوحة مواصفاتها، وتبقى تلك الصفحات مصدر الحقيقة لكل رقم مذكور في هذا الدليل - مثل صفحة منتج U3 KV700، وصفحة منتج U5 KV400، وصفحة منتج P60 Pin KV170، وصفحة منتج P80 III Pin KV100، وصفحة منتج U8 Lite L KV110، وصفحة منتج U10 II KV100، وصفحة منتج MN8017 KV120، وصفحة منتج U15 II KV80. وأرقام التكوين والمقاومة وعدد الخلايا والدفع والقدرة والتيار والكتلة في الجدول أعلاه هي القيم التي تنشرها تلك الصفحات لكل طراز. وأما تيار مستمر لطراز لا يحمله سجله، أو بُعد عمود منشور كقيمة واحدة، أو افتراض حراري خلف رقم 180 ثانية، فهي مسألة لوثائق المُصنّع لا قيمة يمكن استنتاجها من لوحة المواصفات.

إلى أين بعد ذلك

لوضع قائمة أولية لا للقراءة، تؤدي ثلاث أدوات على المنصة العمل بالتسلسل. استكشف فئة محركات UAV كاملة لرؤية السجلات الثمانية هنا إلى جانب طرازات Navigator والرفع الثقيل، واستخدم الاختيار للتضييق حسب عدد الخلايا والكتلة والقدرة المنشورة، ثم ضع المرشّحين في مواجهة بعضهم في مقارنة المنتجات. وتحتوي صفحة تطبيق UAV صناعي على الواجب نفسه مع سمات تصفيتها الخاصة، وتجمع صفحة المُصنّع T-Motor المدى الكامل خلف هذه السجلات.

تحمل ثلاثة مقالات أخرى الأجزاء من هذا الموضوع التي لا يحسمها واجب صناعي. يغطّي محركات UAV: مطابقة KV والدفع والكتلة مع هيكل الطائرة الصورة الأوسع للدفع الجوي، بما في ذلك سجلات سلسلة P والرفع الثقيل لواجبات تقع خارج النطاق الصناعي المقارن هنا. ويأخذ محركات BLDC لطائرات UAV طويلة التحمل: الكفاءة والكتلة وجهد الحزمة السلسلة نفسها من المروحة و KV وعدد الخلايا ويطبّقها على المدّة كمتطلب حاكم لا على دورة التشغيل. ويغطّي محركات درونات الرفع الثقيل: ثلاثة خيارات T-Motor من 2.85 kg إلى 101 kg دفع طرف الرفع من الواجب نفسه، حيث تُحدَّد الهياكل مقابل دفع مستمر على مقياس متعدد الكيلوغرامات.

الخلاصة المختصرة: ثبّت ملف المهمة أولًا، لأن حصة الرحلة في الحفاظ على الموضع تحدّد التيار الذي يُقاس عليه اللفّ؛ واختر الحزمة قبل KV، لأن الاثنين لا يعنيان سرعة عمود إلا معًا والحزمة هي ما يحدّد التيار؛ واقرأ اللفّ مقابل تيار الحفاظ أخيرًا، لأن رقم القدرة على 180 ثانية نافذة حرارية لا تصنيف. وداخل هذه المجموعة يفصل ذلك التسلسل السجلين دون 3000 g من الدفع عن الثلاثة في النطاق الأوسط، وكلاهما عن السجلين الثقيلين والسجل الواحد المنشور على 12-24S، قبل موازنة أي طراز فردي بآخر.