VTOL ड्रोन मोटर: हॉवर थ्रस्ट और क्रूज़ दक्षता का संतुलन

एक VTOL एयरफ़्रेम मोटरों के एक ही समूह से दो विपरीत कार्य कराता है: हॉवर में विमान को ऊपर थामे रखना, और फिर पंख के सँभाल लेने पर रास्ते से हट जाना। VTOL ड्रोन अनुप्रयोग में वर्तमान में समूहित तीन T-Motor V श्रृंखला की इकाइयाँ - V505 KV260, V602 KV180 और V605 KV210 - सभी लिफ़्ट चरण की मोटरें हैं, और बड़े, धीमे प्रोपेलर पर ये 215 g से 340 g के मोटर द्रव्यमान से 8741 g से 12761 g के बीच थ्रस्ट देती हैं। यही दो कॉलम हैं जिनसे लिफ़्ट चरण की चयन-सूची बनती है, और ये वे कॉलम नहीं हैं जो क्रूज़ चरण को तय करते हैं, क्योंकि वह एक भिन्न कार्यभार है जिसे भिन्न वर्ग की मोटर पूरा करती है। कौन-सा आंकड़ा किस चरण का है, यही पूरा VTOL ड्रोन मोटर चयन है।

संक्षिप्त उत्तर

चयन दो भागों में बँटता है क्योंकि उड़ान दो भागों में बँटती है। लिफ़्ट चरण पर मोटर से बड़े प्रोपेलर पर कम शाफ़्ट गति पर अधिकतम थ्रस्ट माँगा जाता है, और वह उत्पादन तभी माँगा जाता है जब विमान चढ़ रहा हो, उतर रहा हो अथवा ऊँचाई बनाए रख रहा हो। क्रूज़ चरण पर उसी विमान से एक मध्यम उत्पादन माँगा जाता है जो मिशन जितनी देर चले उतनी देर बनाए रखना होता है। दोनों आवश्यकताएँ एक ही मोटर को विपरीत दिशाओं में खींचती हैं, इसलिए VTOL ड्रोन मोटरों की चयन-सूची सामान्यतः दो चयन-सूचियाँ होती है, और इन तीन रिकॉर्डों का संबंध लिफ़्ट चरण से है।

लिफ़्ट चरण के लिए तीन आंकड़े चयन तय करते हैं और वे इसे क्रम में तय करते हैं। एयरफ़्रेम जितना बड़ा प्रोपेलर ढो सकता है उस पर थ्रस्ट सबसे पहले आता है, क्योंकि वह तय करता है कि लिफ़्ट इकाइयाँ कुल वजन का कितना भाग थाम सकती हैं। मोटर का द्रव्यमान दूसरे स्थान पर आता है, क्योंकि मोटर का हर ग्राम वह ग्राम है जिसे एयरफ़्रेम या तो उठाता है या पेलोड, पैक अथवा संरचना से घटाकर भरता है। शिखर धारा तीसरे स्थान पर आती है, क्योंकि यह वह आंकड़ा है जिसे ESC और पैक को ट्रांज़िशन के दौरान तथा झोंके में सहना होता है, और यह वह आंकड़ा नहीं है जो मोटर उड़ान के अधिकांश भाग में ढोती है।

यहाँ वर्तमान में शामिल समूह में तीनों रिकॉर्ड ठीक इन्हीं आधारों पर अलग होते हैं। V505 KV260 सबसे हल्का है - 215 g - और 8741 g तक थ्रस्ट देता है; V605 KV210 सबसे भारी है - 340 g - और 12761 g तक थ्रस्ट देता है; V602 KV180 इनके बीच 300 g और 9749 g पर बैठता है, समूह के सबसे कम KV पर - वह वाइंडिंग जो बहुत बड़े, धीमे घूमने वाले प्रोपेलर तथा ऐसी डिस्क लोडिंग के अनुकूल है जिसे कम रखना हो। तीनों 6 mm शाफ़्ट वाली 24N28P इकाइयाँ हैं, और तीनों 12S बस के लिए प्रकाशित हैं।

VTOL ड्रोन मोटरों की चयन-सूची के लिए दो परिणाम निकलते हैं। प्रकाशित 180 सेकंड का शक्ति आंकड़ा तीनों रिकॉर्डों में मौजूद है, इसलिए उस कॉलम को पूरे समूह में पढ़ा जा सकता है; फिर भी, थ्रस्ट का कॉलम ही वह है जो लिफ़्ट कार्यभार से मेल खाता है और जिस पर पहले क्रमबद्ध करना चाहिए। दूसरा परिणाम यह है कि उसी विमान के क्रूज़ चरण को इन तीन रिकॉर्डों में से कोई भी संबोधित नहीं करता, और जो वर्ग इसे संबोधित करता है वही नीचे चौथे अनुभाग का विषय है।

VTOL दो परिचालन-व्यवस्थाओं की समस्या क्यों है

एक मल्टीरोटर अपनी पूरी उड़ान एक ही व्यवस्था में बिताता है और एक फ़िक्स्ड-विंग मॉडल अपनी पूरी उड़ान दूसरी में, इसलिए प्रत्येक को एक ही परिचालन बिंदु के विरुद्ध विनिर्दिष्ट किया जा सकता है। एक VTOL विमान एक ही मिशन में दोनों करता है, और ये दोनों परिचालन बिंदु निकट नहीं हैं। लिफ़्ट चरण को बड़े, धीमे घूमने वाले प्रोपेलर की ज़रूरत होती है जिसके पीछे भारी टॉर्क हो; क्रूज़ चरण को छोटे प्रोपेलर की ज़रूरत होती है जो मध्यम धारा पर लंबे समय तक तेज़ घूमे। इनमें से किसी एक के लिए अनुकूलित मोटर स्वाभाविक रूप से दूसरे के लिए अनुकूलित नहीं होती।

दो कार्यभार, मोटरों का एक ही समूह

एयरफ़्रेम इस टकराव को दो तरीकों में से एक से सुलझा सकता है: वह मोटरों के दो समूह ढो सकता है - एक लिफ़्ट के लिए और एक क्रूज़ के लिए - अथवा वह एक ही समूह से समझौता करा सकता है। दोनों व्यवस्थाएँ मौजूद हैं, और दोनों एक ही उत्पाद श्रेणी में मिलती हैं, इसीलिए इस अनुप्रयोग के अंतर्गत समूहित रिकॉर्डों में लिफ़्ट वर्ग की इकाइयाँ भी हैं और, श्रेणी में और नीचे, फ़िक्स्ड-विंग वर्ग की इकाइयाँ भी। विनिर्देश समूह के रूप में पढ़ने पर टकराव कॉलमों में दिखता है: T-Motor V श्रृंखला के लिफ़्ट रिकॉर्डों में उच्च पोल संख्या, अपने द्रव्यमान के लिए बड़े आयाम तथा पूरे थ्रॉटल पर प्रकाशित थ्रस्ट आंकड़े होते हैं, जबकि फ़िक्स्ड-विंग क्रूज़ रिकॉर्डों का प्रोफ़ाइल इसका विपरीत होता है।

हॉवर कार्यभार: थ्रस्ट कुछ ही देर के लिए

हॉवर तथा ट्रांज़िशन का ऊर्ध्वाधर भाग वह समय है जब लिफ़्ट मोटरें विमान का पूरा वजन ढोती हैं, और यह भी वह समय है जब मोटर के ऊपर वायुप्रवाह सबसे कमज़ोर होता है - प्रोपेलर को भरने के लिए कोई अग्र गति नहीं होती, और मोटर अक्सर साफ़ हवा के बजाय प्रोपेलर के नीचे बैठी होती है। परिणाम यह है कि मोटर द्रव्यमान की प्रति इकाई थ्रस्ट ही वह आंकड़ा है जो मायने रखता है, और यह माँग संक्षिप्त होती है। एक-दो मिनट तक चलने वाली चढ़ाई की ऊष्मीय स्थिति एक घंटे तक चलने वाले क्रूज़ से बिल्कुल भिन्न होती है, और यहाँ के लिफ़्ट-चरण रिकॉर्ड ठीक उसी संक्षिप्त खिड़की के विरुद्ध प्रकाशित हैं, किसी सतत रेटिंग के विरुद्ध नहीं।

क्रूज़ कार्यभार: स्थिर धारा पर दक्षता

एक बार पंख विमान को सँभाल ले तो प्रोपेलर को केवल ड्रैग पर काबू पाना होता है, जो हॉवर द्वारा माँगी गई शक्ति का एक छोटा भाग है। जो बदलता है वह आवश्यकता का आकार नहीं बल्कि उसकी अवधि है: क्रूज़ धारा पूरे मिशन तक चलती है, इसलिए क्रूज़ पर जो ह्रास इनपुट के एक अंश जितना खर्च करता है वह पूरी उड़ान के दौरान उतना ही खर्च करता है। इसीलिए दोनों चरणों को भिन्न कॉलमों के साथ विनिर्दिष्ट किया जाता है। लिफ़्ट चरण को थ्रस्ट तय करता है, और क्रूज़ चरण को मध्यम धारा पर दक्षता तय करती है, और कोई एक रिकॉर्ड दोनों में शायद ही आगे रहता है।

लिफ़्ट चरण: एक हॉवर मोटर किसके लिए अनुकूलित होती है

इस समूह के T-Motor V श्रृंखला के रिकॉर्ड एक ही बनावट का पैटर्न साझा करते हैं, और यह किसी एक निर्माता के औज़ारों का संयोग नहीं है। तीनों 6 mm शाफ़्ट तथा प्रकाशित 12S बस वाली 24N28P मशीनें हैं, और यह पैटर्न सीधे उसी से निकलता है जो कार्यभार माँगता है: कम शाफ़्ट गति, अधिक टॉर्क, बड़ा प्रोपेलर और पूरे थ्रॉटल का एक संक्षिप्त झोंका।

कम KV और उससे जुड़ने वाला प्रोपेलर

KV प्रति वोल्ट rpm में दिया जाता है, इसलिए कम KV आंकड़ा किसी दिए गए बस वोल्टेज पर कम शाफ़्ट गति दर्शाता है। बड़े प्रोपेलर को तेज़ी से घुमाया नहीं जा सकता क्योंकि उसके ब्लेड के सिरे ध्वनि-गति से आगे चले जाएँगे और उसकी दक्षता गिर जाएगी, इसलिए बड़े प्रोपेलर को कम शाफ़्ट गति चाहिए, और उपयोगी वोल्टेज पर कम शाफ़्ट गति का अर्थ कम KV है। यहाँ के तीन रिकॉर्ड 180 से 260 KV तक चलते हैं, जो व्यापक श्रेणी के मानकों पर एक संकीर्ण बैंड है: उसी उत्पाद श्रेणी की FPV इकाइयाँ इन आंकड़ों से कई गुना अधिक पर प्रकाशित हैं। यह संकीर्ण बैंड उस समूह की पहचान है जिसके सभी सदस्य एक ही तरह के प्रोपेलर के लिए आकार दिए गए हैं।

स्टेटर विन्यास और उससे मिलने वाला टॉर्क

स्लॉट और पोल संख्या वाइंडिंग तथा चुंबक विन्यास बताती है। अधिक संख्या - यहाँ 24 स्लॉट और 28 पोल, बनाम उसी श्रेणी के फ़िक्स्ड-विंग रिकॉर्डों पर 12 स्लॉट और 14 पोल - कम शाफ़्ट गति पर अधिक समरूप टॉर्क उत्पादन देती है, क्योंकि चुंबकीय परिपथ हर चक्कर में अधिक स्थितियों से गुज़रता है। कम गति पर समरूप टॉर्क ही वह चीज़ है जो हॉवर कार्यभार वाले बड़े प्रोपेलर को चाहिए, और यही कारण है कि यह संख्या केवल सबसे बड़ी इकाई पर नहीं बल्कि पूरे लिफ़्ट समूह में अधिक है। इसकी कीमत यह है कि अधिक संख्या पर विद्युत कम्युटेशन आवृत्ति यांत्रिक गति के साथ बढ़ती है, इसलिए ESC टाइमिंग और अधिकतम विद्युत गति को यांत्रिक आंकड़े से मान लेने के बजाय वाइंडिंग के विरुद्ध जाँचना चाहिए।

शिखर धारा लिफ़्ट चरण का आंकड़ा है

तीनों रिकॉर्डों की प्रकाशित शिखर धारा 45 A से 70 A के बीच है। यह आंकड़ा लिफ़्ट चरण का है: यह वह धारा है जो मोटर अपने थ्रस्ट वक्र के शीर्ष पर खींचती है, जहाँ ऊर्ध्वाधर चढ़ाई और ट्रांज़िशन बैठते हैं। यह ESC और पैक के आकार का आंकड़ा है, ऐसा आंकड़ा नहीं जिसे मोटर से बनाए रखने की अपेक्षा हो, और इसे सतत रेटिंग की तरह पढ़ना ही सबसे सामान्य तरीका है जिससे लिफ़्ट-चरण ड्राइव कमज़ोर उपकरणों के साथ रह जाता है। कार्यभार इससे तय होता है कि शिखर कितनी देर रहता है, इससे नहीं कि वह कितना ऊँचा है।

क्रूज़ चरण एक भिन्न मोटर वर्ग है

VTOL मिशन के दोनों चरण भिन्न चयन-समस्याएँ हैं, और व्यावहारिक उत्तर यह रहा है कि उन्हें एक मानना बंद कर दिया जाए। लिफ़्ट चरण को ऊपर दिए लिफ़्ट-वर्ग के रिकॉर्ड पूरा करते हैं। क्रूज़ चरण को निरंतर पंख-आधारित उड़ान के लिए बनी मोटरें पूरा करती हैं, जो इस प्लेटफ़ॉर्म पर फ़िक्स्ड-विंग वर्ग है, और वे इकाइयाँ इस अनुप्रयोग के बजाय एक अलग अनुप्रयोग के अंतर्गत समूहित हैं।

फ़िक्स्ड-विंग वर्ग कार्यभार है, ब्रांड नहीं

यह लेबल उस परिचालन बिंदु का वर्णन करता है जिसके लिए मोटर की वाइंडिंग और बॉडी बनाई जाती है, न कि उस कंपनी का जो उसे बेचती है। फ़िक्स्ड-विंग वर्ग की मोटर एक सतत क्रूज़ धारा, तुलनात्मक रूप से अधिक शाफ़्ट गति तथा छोटे, बारीक प्रोपेलर के इर्द-गिर्द विनिर्दिष्ट होती है; उसका आयाम और द्रव्यमान थ्रस्ट के लक्ष्य के बजाय सतत ऊष्मीय कार्यभार से तय होते हैं। यह लिफ़्ट समूह से भिन्न बाधाओं का समूह है, और इसीलिए ये दोनों वर्ग इस प्लेटफ़ॉर्म पर भिन्न अनुप्रयोग समूहों में बैठते हैं, भले ही उनमें से कई एक ही निर्माता के हों।

AT श्रृंखला VTOL लिफ़्ट मोटर क्यों नहीं है

AT श्रृंखला इस उत्पाद श्रेणी का फ़िक्स्ड-विंग वर्ग है, और उसके रिकॉर्ड क्रूज़ कार्यभार के विरुद्ध प्रकाशित हैं: छोटे सदस्यों पर 12N14P स्टेटर, सतत धारा के लिए चुनी गई प्रकाशित सेल संख्या, और मध्यम भार पर दक्षता के लिए चुने गए आंकड़े। ये VTOL लिफ़्ट मोटरें नहीं हैं। लिफ़्ट आर्म को बड़े प्रोपेलर पर कम शाफ़्ट गति पर शिखर थ्रस्ट चाहिए, और यही वह आवश्यकता है जिसके लिए तीनों V-श्रृंखला रिकॉर्ड बनाए गए हैं; स्थिर क्रूज़ धारा के लिए आकार दी गई वाइंडिंग विपरीत माँग के लिए आकार दी गई होती है। दोनों वर्गों को अलग रखना ही यह रोकता है कि क्रूज़-चरण के आंकड़ों से लिफ़्ट-चरण की चयन-सूची बने, और इसीलिए इस लेख की तुलना तालिका में केवल लिफ़्ट-वर्ग के रिकॉर्ड हैं।

लिफ़्ट-चरण का विनिर्देश कहाँ लागू होना बंद हो जाता है

एक बार विमान पंख पर आ जाए तो जो आंकड़े लिफ़्ट इकाइयाँ तय करते थे वे चयन की धुरी होना बंद हो जाते हैं। पूरे थ्रॉटल पर थ्रस्ट, प्रति ग्राम थ्रस्ट और शिखर धारा ऐसे ऊर्ध्वाधर चरण का वर्णन करते हैं जो टेक-ऑफ़ के कुछ ही मिनटों में खत्म हो जाता है; मिशन के जो भाग सबसे लंबे समय तक चलता है, उसके लिए निर्णायक आंकड़े हैं वह धारा जो वाइंडिंग स्थिर थ्रॉटल पर ढोती है, वह प्रतिरोध जो उस धारा का एक भाग ऊष्मा में बदलता है, और उस पैक का द्रव्यमान जिसे उसकी पूर्ति के लिए ढोना पड़ता है। जो चयन-सूची आंकड़ों के दोनों समूहों को मिला देती है वह विकल्पों की तुलना नहीं कर रही, वह एक ही उड़ान के दो भिन्न चरणों की तुलना कर रही है। क्रूज़ चरण अपनी शर्तों पर फ़िक्स्ड-विंग मॉडल के लिए BLDC मोटर: KV, प्रोपेलर और क्रूज़ शक्ति का मिलान में विनिर्दिष्ट है।

लिफ़्ट चरण का आकार-निर्धारण: KV, प्रोपेलर व्यास और पोल संख्या

लिफ़्ट चरण के लिए यह श्रृंखला प्रोपेलर से KV तक, और फिर सेल संख्या तक चलती है, और प्रत्येक कड़ी अगली को सीमित करती है। T-Motor V श्रृंखला के रिकॉर्डों को इस श्रृंखला के विरुद्ध पढ़ना ही संख्याओं की तालिका को चयन-सूची में बदलता है।

प्रोपेलर व्यास के विरुद्ध KV

बड़ा प्रोपेलर शाफ़्ट पर लंबा लीवर होता है: किसी दी गई शाफ़्ट गति पर उसे अधिक टॉर्क चाहिए, और टॉर्क धारा से उत्पन्न होता है। इसलिए छोटी मोटर पर बड़ा, मोटे पिच वाला प्रोपेलर या तो कम शाफ़्ट गति माँगता है या अधिक धारा, और सामान्यतः दोनों। इसीलिए यहाँ के कम-KV रिकॉर्ड अपने द्रव्यमान के सापेक्ष बड़े आयाम भी रखते हैं, और इसीलिए समूह भर का KV बैंड उतना ही संकीर्ण है। समूह के भीतर, 260 KV पर V505 KV260 एक साझा बस पर 180 KV पर V602 KV180 की तुलना में अधिक शाफ़्ट गति तक पहुँचता है - दोनों आंकड़ों का अनुपात लगभग 1.44 है - जिससे कम-KV रिकॉर्ड ही बड़े, धीमे प्रोपेलर के अनुकूल बनता है।

24N28P और पोल संख्या क्या बदलती है

24N28P वाइंडिंग 14 पोल युग्म देती है, और जिस विद्युत आवृत्ति को ESC को कम्युटेट करना होता है वह उस संख्या गुणा यांत्रिक गति होती है। इस कार्यभार की कम शाफ़्ट गतियों पर यह गुणनफल मध्यम रहता है, जो इस बात का भाग है कि यहाँ यह संख्या किफ़ायती क्यों है; कई गुना तेज़ घूमने वाली इकाई पर यही विन्यास कम्युटेशन आवृत्ति को उससे आगे धकेल देगा जिसके लिए ESC सामान्यतः समयबद्ध होता है। व्यावहारिक पाठ यह है कि अधिक स्लॉट और पोल संख्या श्रेणी के कम-KV, बड़े-प्रोपेलर वाले सिरे के साथ जाती है, न कि कोई सामान्य उन्नयन है, और तीनों लिफ़्ट रिकॉर्ड इससे मेल खाते हैं।

सेल संख्या और वाइंडिंग जो वोल्टेज देखती है

सेल संख्या वह वोल्टेज तय करती है जिस पर वाइंडिंग काम करती है, और KV के साथ मिलकर वह बिना भार की शाफ़्ट गति तय करती है। यहाँ के तीनों रिकॉर्ड 12S बस के लिए प्रकाशित हैं, जो किसी दी गई शाफ़्ट शक्ति के लिए धारा को कम रखने वाली व्यवस्था है: उत्पादन स्थिर रखते हुए अधिक बस वोल्टेज उस धारा को घटाती है जो वाइंडिंग को ढोनी होती है, जिससे ताम्र ह्रास तथा ESC को देनी पड़ने वाली धारा दोनों घटते हैं। इसलिए 12S लिफ़्ट चरण और 12S क्रूज़ चरण एक ही विद्युत निर्णय हैं जो दो भिन्न दिशाओं से पहुँचा गया है - एक कम गति पर थ्रस्ट के लिए और एक स्थिर भार पर दक्षता के लिए।

प्रति ग्राम थ्रस्ट और बार-बार दोहराए जाने वाले ऊर्ध्वाधर चक्रों में ऊष्मीय द्रव्यमान

VTOL ड्रोन मोटरों के एक समूह के लिफ़्ट चरण को दो ऐसी मात्राओं के इर्द-गिर्द विनिर्दिष्ट किया जाता है जिन्हें भ्रमित करना आसान है: वह शिखर थ्रस्ट जो कोई रिकॉर्ड दे सकता है, और वह कार्य जो वह बार-बार कर सकता है बिना अपनी वाइंडिंग को उसके इन्सुलेशन वर्ग से आगे बढ़ाए। पहली सीधे प्रकाशित होती है। दूसरी को द्रव्यमान, प्रतिरोध और कार्यभार खिड़की से पढ़ना पड़ता है।

तीनों रिकॉर्डों में प्रति ग्राम थ्रस्ट

प्रकाशित अधिकतम थ्रस्ट को प्रकाशित मोटर द्रव्यमान से भाग देने पर एक ही आंकड़ा मिलता है जो तीनों रिकॉर्डों की तुलना उन शर्तों पर करता है जिनकी लिफ़्ट चरण को वास्तव में परवाह होती है, और यह एक अंकगणितीय परिणाम है, प्रकाशित कॉलम नहीं। V505 KV260 215 g से 8741 g थ्रस्ट देता है, यानी मोटर के प्रति ग्राम लगभग 40.7 g; V605 KV210 340 g से 12761 g, यानी लगभग 37.5; V602 KV180 300 g से 9749 g, यानी लगभग 32.5। यह फैलाव बड़ा नहीं है, और यह क्रम कुल थ्रस्ट के क्रम से अलग है - सबसे हल्का रिकॉर्ड प्रति ग्राम थ्रस्ट में आगे है जबकि सबसे भारी निरपेक्ष थ्रस्ट में आगे है, और यही वह समझौता है जिसका सामना बिल्डर को अधिक उठाने तथा उसे अधिक किफ़ायती ढंग से उठाने के बीच करना पड़ता है।

ऊष्मीय द्रव्यमान के रूप में ताम्र ह्रास

आंतरिक प्रतिरोध ही धारा को ऊष्मा में बदलता है, और लिफ़्ट चरण पर जितने मिनट मोटर काम करती है उतने समय धारा ऊँची रहती है। तीनों रिकॉर्ड 58 mΩ, 88 mΩ और 48 mΩ ढोते हैं, और यह आंकड़ा द्रव्यमान के साथ नहीं बल्कि वाइंडिंग के साथ चलता है: V602 KV180 300 g पर सबसे भारी है और 88 mΩ पर सर्वाधिक प्रतिरोध ढोता है, जबकि V605 KV210 340 g पर और भी भारी है और 48 mΩ पर सबसे कम ढोता है। लिफ़्ट कार्यभार को वास्तव में जिसकी ज़रूरत होती है वह है झोंके को सोखने लायक पर्याप्त ऊष्मीय द्रव्यमान, जो केवल प्रतिरोध का नहीं बल्कि स्टेटर और बॉडी का फलन है; कम प्रतिरोध ह्रास को उत्पन्न होने से रोकता है, और बॉडी उत्पन्न हुए ह्रास को इन्सुलेशन तक बहुत जल्दी पहुँचने से रोकती है।

बार-बार दोहराए जाने वाले ऊर्ध्वाधर चक्र और 180 s की खिड़की

इन रिकॉर्डों के प्रकाशित शक्ति आंकड़े 180 सेकंड के आंकड़े हैं, और लिफ़्ट चरण ही वह एक कार्यभार है जहाँ यह खिड़की वास्तव में प्रतिनिधि होती है, क्योंकि ऊर्ध्वाधर चढ़ाई उसमें आराम से समा जाती है। यह खिड़की जिसका वर्णन नहीं करती वह है ऐसी चढ़ाइयों का क्रम जिनके बीच केवल छोटे अंतराल हों, जो हॉवर बिंदुओं की एक श्रृंखला से उड़ाए जाने वाले सर्वेक्षण अथवा डिलीवरी मिशन का स्वरूप है। प्रत्येक चढ़ाई अपने आप में खिड़की के भीतर है, और एक सॉर्टी भर का संचय ही वह है जिसे वाइंडिंग का तापमान दर्शाता है - जो मोटर का उतना ही प्रश्न है जितना माउंटिंग और वायुप्रवाह का।

VTOL ड्रोन मोटर: विनिर्देश तुलना मैट्रिक्स

VTOL ड्रोन अनुप्रयोग में वर्तमान में समूहित तीनों रिकॉर्ड नीचे एक ही विनिर्देश समूह के रूप में रखे गए हैं, जो प्रकाशित थ्रस्ट के क्रम में हैं ताकि सबसे हल्की इकाई से सबसे बड़ी तक का कदम कॉलम में ही दिखे। प्रत्येक मान वही आंकड़ा है जो निर्माता उस मॉडल के लिए प्रकाशित करता है; कोई कोशिका अनुमानित नहीं है, और कोई रिकॉर्ड ऐसा मान नहीं रखता जो रिकॉर्ड में न हो।

मॉडल, विन्यास, आंतरिक प्रतिरोध, अधिकतम थ्रस्ट, अधिकतम शक्ति 180 s, वजन तथा आयाम, जैसा निर्माता प्रत्येक रिकॉर्ड के लिए प्रकाशित करता है, अधिकतम थ्रस्ट के क्रम में। आयाम बाहरी व्यास गुणा बॉडी लंबाई के रूप में दिया गया है और इसमें शाफ़्ट, केबल तथा कनेक्टर का बाहर निकला भाग शामिल नहीं है। मान वैसे ही दिए गए हैं जैसे निर्माता उन्हें प्रकाशित करता है, अनुमान से भरे हुए नहीं, और अधिकतम शक्ति 180 s का आंकड़ा सतत रेटिंग के बजाय एक ऊष्मीय खिड़की है; यह यहाँ के तीनों रिकॉर्डों के लिए प्रकाशित है। तीनों इकाइयाँ 12S LiPo बस के लिए प्रकाशित हैं, और अधिकतम थ्रस्ट के आंकड़े उस प्रोपेलर पर पूरे थ्रॉटल पर प्रकाशित हैं जो निर्माता प्रत्येक मॉडल के लिए निर्दिष्ट करता है।

पहला पाठ यह है कि द्रव्यमान थ्रस्ट के साथ उस क्रम में नहीं चलता जो कोई चयन-सूची मान सकती है। V602 KV180 300 g पर बीच का रिकॉर्ड है और तीनों में सबसे कम थ्रस्ट 9749 g देता है, जबकि V505 KV260 215 g पर सबसे हल्का है और 8741 g देता है - यानी 85 g अधिक द्रव्यमान की कीमत पर थ्रस्ट में मात्र 10 प्रतिशत से कुछ अधिक का अंतर। V605 KV210 वह रिकॉर्ड है जो 12761 g पार करता है, और वह यह 340 g से करता है, जो V602 से 40 g ऊपर है, ऐसे थ्रस्ट आंकड़े के बदले जो लगभग एक-तिहाई अधिक है।

दूसरा पाठ यह है कि दोनों बड़े रिकॉर्ड एक ही आयाम व्यास साझा करते हैं। V602 KV180 और V605 KV210 दोनों Ø68.8 mm चौड़े हैं, और वे बॉडी लंबाई में 3 mm भिन्न हैं - 36.9 mm बनाम 39.9 mm। उस 3 mm तथा साथ आने वाले 40 g के भीतर, प्रतिरोध 88 mΩ से घटकर 48 mΩ हो जाता है और थ्रस्ट 9749 g से 12761 g तक बढ़ता है, और यही वह चीज़ है जो समान व्यास पर लंबा स्टेटर और लंबा चुंबक परिपथ दिलाता है। V505 KV260 कार्यभार में नहीं बल्कि आयाम में अपवाद है: Ø55.6 mm पर यह काफ़ी छोटी बॉडी है, और इसका 58 mΩ अन्य दोनों के बीच बैठता है।

तीनों V मोटरों को कार्यभार के अनुसार पढ़ना

तालिका थ्रस्ट के अनुसार क्रमबद्ध है, जो चयन-सूची के लिए सही क्रम है और यह समझने के लिए गलत क्रम कि समूह में क्या है। इसके बजाय प्रत्येक रिकॉर्ड के उस कार्यभार के अनुसार पढ़ने पर जिसके इर्द-गिर्द वह बना है, VTOL ड्रोन अनुप्रयोग में वर्तमान में समूहित VTOL ड्रोनों की तीनों लिफ़्ट मोटरें तीन भिन्न भूमिकाओं में बँटती हैं।

V505 KV260: सबसे हल्की लिफ़्ट इकाई

V505 KV260 यहाँ सबसे छोटा और सबसे हल्का रिकॉर्ड है: Ø55.6 × 38.9 mm के आयाम में 215 g, 12S बस पर 260 KV और 52 A प्रकाशित शिखर धारा। 215 g से इसका 8741 g थ्रस्ट समूह में सर्वाधिक प्रति ग्राम थ्रस्ट है, लगभग 40.7, और यही वह आंकड़ा है जो ऐसे एयरफ़्रेम पर मायने रखता है जहाँ लिफ़्ट इकाइयों का आकार पेलोड बजट के विरुद्ध तय किया जा रहा हो। छोटी बॉडी ही यह समझौता है: अन्य दो रिकॉर्डों से कम स्टेटर और कम ऊष्मीय द्रव्यमान, जो छोटे ऊर्ध्वाधर चरण करने वाले हल्के एयरफ़्रेम के अनुकूल है।

V602 KV180: कम-KV सहनशक्ति वाला चयन

V602 KV180 समूह में सबसे कम KV - 180 - ढोता है, तीनों में सबसे बड़ी प्रकाशित बॉडी लंबाई Ø68.8 mm व्यास पर 36.9 mm, और 300 g द्रव्यमान। इसका 9749 g थ्रस्ट यहाँ सबसे कम निरपेक्ष आंकड़ा है और इसका 88 mΩ सर्वाधिक प्रतिरोध, जो मिलकर इसे ऐसा रिकॉर्ड सिद्ध करते हैं जो किसी दिए गए द्रव्यमान से सर्वाधिक थ्रस्ट के बजाय धीमे घूमने वाले बड़े प्रोपेलर के लिए बना है। यही वह प्रोफ़ाइल है जो लंबी सहनशक्ति वाला एयरफ़्रेम अपने लिफ़्ट चरण से चाहता है: जितनी कम डिस्क लोडिंग वह पा सके, प्रति ग्राम थ्रस्ट में कुछ कमी की कीमत पर।

V605 KV210: समूह में सर्वाधिक थ्रस्ट

V605 KV210 यहाँ सर्वाधिक थ्रस्ट वाला रिकॉर्ड है - 12761 g - जो Ø68.8 × 39.9 mm के आयाम में 340 g से, 210 KV पर और 180 सेकंड की खिड़की के भीतर प्रकाशित 3200 W पर मिलता है। इसका 48 mΩ समूह में सबसे कम प्रतिरोध है और इसकी 70 A सर्वाधिक प्रकाशित शिखर धारा, और यही वह जोड़ी है जो भारी लिफ़्ट चरण दिखाता है: वाइंडिंग का आकार उस धारा को ढोने के लिए है जो थ्रस्ट उत्पादन चाहता है, और साझा व्यास पर लंबी बॉडी ही यह संभव बनाती है। इसका प्रकाशित 180 सेकंड का शक्ति आंकड़ा तीनों में सर्वाधिक है, और इसमें 600 mm प्रकाशित लीड लंबाई है।

VTOL ड्रोन मोटर चुनना: आकार-निर्धारण क्रम

नीचे दिया क्रम वही क्रम है जिसमें प्रकाशित आंकड़े निर्णय बनते हैं, क्योंकि प्रत्येक चरण ऐसे उम्मीदवार हटाता है जिन्हें कोई बाद का चरण वापस नहीं ला सकता। यह उस लिफ़्ट-चरण चयन-सूची के लिए लिखा गया है जो VTOL ड्रोन अनुप्रयोग में वर्तमान में समूहित तीन रिकॉर्डों से बनाई जाए, और यह क्रम स्वयं इस पर निर्भर नहीं करता कि समूह में कौन-से रिकॉर्ड हैं। VTOL ड्रोन मोटरों की चयन-सूची लिफ़्ट चरण से शुरू होती है और तब तक वहीं रहती है जब तक ऊर्ध्वाधर चरण को उसकी अपनी शर्तों पर आकार न दे दिया जाए।

पहले कुल वजन और थ्रस्ट-से-वजन अनुपात तय करें

कुल वजन वह कुल थ्रस्ट तय करता है जो लिफ़्ट इकाइयों को मार्जिन के साथ देना होता है, और लिफ़्ट आर्मों की संख्या तय करती है कि प्रत्येक को कितना थ्रस्ट ढोना है। ये दोनों तय हो जाने पर चयन-सूची थ्रस्ट के कॉलम से सीमित हो जाती है: 8741 g पर V505 KV260 और 9749 g पर V602 KV180 हल्की व्यवस्थाओं के लिए हैं, और 12761 g पर V605 KV210 वह रिकॉर्ड है जो भारी व्यवस्थाओं को पार करता है। तुलना कुल थ्रस्ट से नहीं बल्कि प्रति आर्म थ्रस्ट से करनी चाहिए, क्योंकि यही वह आंकड़ा है जिसे आर्म की संरचना और प्रोपेलर क्लीयरेंस को सँभालना होता है।

KV को बस से, और फिर प्रोपेलर से मिलाएँ

प्रोपेलर व्यास एयरफ़्रेम से सीमित होने पर आवश्यक शाफ़्ट गति ज्ञात हो जाती है, और KV को बस वोल्टेज से गुणा करके ही वह मिलती है। बस स्वयं एक निर्णय है, क्योंकि वह पैक का द्रव्यमान और ESC की रेटिंग तय करती है: यहाँ के तीनों रिकॉर्ड 12S के लिए प्रकाशित हैं, इसलिए इस समूह के भीतर चयन वोल्टेज का नहीं बल्कि एक निश्चित बस पर KV का है - 180, 210 और 260। समान वोल्टेज पर कम KV बड़ा प्रोपेलर घुमाता है, और समूह का सबसे कम आंकड़ा उस रिकॉर्ड का है जिसका प्रतिरोध सर्वाधिक और प्रति ग्राम थ्रस्ट सबसे कम है।

वाइंडिंग का आकार हॉवर धारा के अनुसार तय करें

हॉवर में लिफ़्ट चरण जो धारा खींचता है वही वह धारा है जो वाइंडिंग ऊर्ध्वाधर चरण के सबसे लंबे एक ही हिस्से में ढोती है, और यही वह आंकड़ा है जिसके विरुद्ध प्रतिरोध के कॉलम को पढ़ना है; पूरे थ्रॉटल पर शिखर धारा संक्षिप्त होती है और वाइंडिंग के बजाय ESC तथा पैक से सीमित होती है। यह वह चरण है जहाँ प्रतिरोध का कॉलम किसी निकट अंतर का फ़ैसला करता है: V602 KV180 और V605 KV210 एक ही Ø68.8 mm व्यास साझा करते हैं, और 88 mΩ बनाम 48 mΩ वही अंतर है जिसे बार-बार दोहराए जाने वाले ऊर्ध्वाधर चक्र महसूस करेंगे।

क्रूज़ चरण की अलग से जाँच करें

लिफ़्ट-चरण की चयन-सूची क्रूज़ चरण पर लागू नहीं होती, और उसे लागू मान लेना ही वह भूल है जिसे रोकने के लिए यह क्रम लिखा गया है। यदि विमान अलग पुशर पर क्रूज़ करता है, तो उस इकाई को सतत धारा तथा छोटे, तेज़ प्रोपेलर के विरुद्ध विनिर्दिष्ट करना होगा, जो इस तालिका के किसी भी रिकॉर्ड के बजाय ऊपर वर्णित फ़िक्स्ड-विंग वर्ग है। यदि एयरफ़्रेम इसके बजाय अपनी लिफ़्ट इकाइयों को आगे झुकाकर उन्हीं पर क्रूज़ करता है, तो हॉवर के अनुकूल KV बैंड से तेज़ अग्र उड़ान भी माँगी जा रही है, और यह समझौता ऐसे प्रोपेलर के रूप में दिखता है जो क्रूज़ के लिए बहुत मोटा है अथवा ऐसी शाफ़्ट गति के रूप में जो पंख के लिए बहुत धीमी है।

इस समूह पर लागू तीनों चरण उत्तर के बजाय एक चयन-सूची देते हैं:

1. हल्के एयरफ़्रेम, मामूली पेलोड और छोटे ऊर्ध्वाधर चरण। V505 KV260 215 g पर समूह में सर्वाधिक प्रति ग्राम थ्रस्ट ढोता है, और जहाँ द्रव्यमान बाध्यकारी सीमा हो वहाँ यही शुरुआत का रिकॉर्ड है।
2. लंबी सहनशक्ति वाले एयरफ़्रेम जिन्हें जितनी कम डिस्क लोडिंग वे रख सकें चाहिए। 180 KV पर V602 KV180 उसी 12S बस पर तीनों में सबसे बड़ा, सबसे धीमा प्रोपेलर घुमाता है, समूह के सबसे कम थ्रस्ट और सर्वाधिक प्रतिरोध की कीमत पर।
3. भारी लिफ़्ट व्यवस्थाएँ जिन्हें एक आर्म से सर्वाधिक थ्रस्ट चाहिए। V605 KV210 यहाँ 12761 g से ऊपर का रिकॉर्ड है, और वही जिसका प्रकाशित 180 सेकंड का शक्ति आंकड़ा सर्वाधिक है तथा काम करने के लिए प्रकाशित लीड लंबाई भी है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

आधिकारिक संसाधन

T-Motor प्रत्येक इकाई के लिए उसके विनिर्देश पैनल तथा प्रोपेलर परीक्षण डेटा के साथ एक आधिकारिक उत्पाद पृष्ठ प्रकाशित करता है, और यहाँ उद्धृत प्रत्येक आंकड़े के लिए वही पृष्ठ अंतिम प्रमाण-स्रोत बने रहते हैं - उदाहरण के लिए V505 KV260 उत्पाद पृष्ठ, V602 KV180 उत्पाद पृष्ठ और V605 KV210 उत्पाद पृष्ठ। ऊपर की तालिका में प्रतिरोध, थ्रस्ट, शक्ति, द्रव्यमान तथा आयाम के आंकड़े वही मान हैं जो वे पृष्ठ प्रकाशित करते हैं, और जिस कार्यभार खिड़की, ऊष्मीय मान्यता अथवा प्रोपेलर सुझाव पर कोई बिल्ड निर्भर करता हो, वह विनिर्देश पैनल से निकाला जा सकने वाला आंकड़ा नहीं बल्कि निर्माता से पूछने का प्रश्न है।

आगे कहाँ जाएँ

पढ़ने के बजाय चयन-सूची बनाने के लिए, प्लेटफ़ॉर्म के तीन उपकरण यह कार्य क्रम से कर देते हैं। यहाँ के तीनों लिफ़्ट रिकॉर्डों को उसी श्रेणी के फ़िक्स्ड-विंग तथा FPV मॉडलों के साथ देखने के लिए पूरी ड्रोन मोटर श्रेणी देखें, थ्रस्ट, द्रव्यमान तथा सेल संख्या के अनुसार छाँटने के लिए चयन का उपयोग करें, और फिर उम्मीदवारों को उत्पाद तुलना में एक-दूसरे के विरुद्ध रखें। VTOL ड्रोन अनुप्रयोग पृष्ठ वही तीन रिकॉर्ड उनके फ़िल्टर गुणों के साथ रखता है।

दो और लेख इस विषय के वे भाग ले जाते हैं जिन्हें लिफ़्ट-चरण का चयन तय नहीं करता। फ़िक्स्ड-विंग मॉडल के लिए BLDC मोटर: KV, प्रोपेलर और क्रूज़ शक्ति का मिलान क्रूज़-चरण की श्रृंखला पूरी तरह रखता है, प्रोपेलर व्यास से लेकर पिच स्पीड और उस सेल संख्या तक जो उत्तर तय करती है, और यही वह वर्ग है जिसका संदर्भ ऊपर चौथे अनुभाग में दिया गया है। ड्रोन मोटर: FPV, fixed-wing और VTOL मोटर चयन लिफ़्ट, फ़िक्स्ड-विंग तथा FPV वर्गों को उसी उत्पाद श्रेणी में साथ-साथ रखता है।

VTOL ड्रोन मोटरों का संक्षिप्त रूप: पहले कुल वजन और वह थ्रस्ट तय करें जो प्रत्येक आर्म को ढोना है, क्योंकि यही बाकी किसी भी चीज़ से पहले लिफ़्ट-चरण की चयन-सूची को सीमित करता है; दूसरे, KV को 12S बस से और फिर प्रोपेलर व्यास से मिलाएँ, क्योंकि कम KV का अर्थ बड़ा प्रोपेलर तभी होता है जब उसके साथ कोई वोल्टेज जुड़ा हो; और तीसरे, वाइंडिंग का आकार शिखर के बजाय हॉवर धारा के अनुसार तय करें, क्योंकि शिखर एक झोंका है जिसे ESC और पैक को सहना होता है, ऐसी रेटिंग नहीं जिसे मोटर बनाए रखती है। इस समूह पर लागू करने पर यह क्रम किसी भी व्यक्तिगत मॉडल की दूसरे से तुलना करने से पहले 215 g के रिकॉर्ड को दोनों Ø68.8 mm रिकॉर्डों से अलग करता है, और यह क्रूज़ चरण को उसकी अपनी शर्तों पर विनिर्दिष्ट करने के लिए छोड़ देता है।