Serie T-Motor VL: 16 set propulsivi VTOL da 12 kg a 150 kg di MTOW

La serie T-Motor VL è una famiglia di 16 set propulsivi VTOL concepiti per la fase di sollevamento degli aeromobili a decollo e atterraggio verticale ad ala fissa. Ogni set abbina un motore a un ESC e a un'elica appaiati, e il produttore pubblica per ogni gradino una massa massima al decollo raccomandata riferita a un telaio quadricottero. Questo articolo mappa quei gradini e mostra come la massa di un telaio ricada su uno di essi.

Risposta rapida

La serie T-Motor VL copre una MTOW da quadricottero pubblicata da 12 kg a 150 kg su 16 set, e ogni set è venduto come motore, ESC ed elica anziché come motore nudo. La gamma si divide in tre bande di tensione: dieci set funzionano a 12S, due a 14S e quattro a 24S. MTOW indica qui la massa massima al decollo, e il produttore dichiara il valore per un telaio quadricottero, quindi un esacottero o un ottocottero raggiunge la stessa massa totale con un carico inferiore su ogni braccio.

La selezione parte quindi dal telaio, non dal motore. Leggere la serie T-Motor VL dal basso verso l'alto è la via più breve da una massa al decollo a un set specifico, perché i gradini pubblicati sono discreti e ciascuno nomina i propri componenti del sistema di propulsione VTOL. Una piattaforma già progettata attorno a un bus batteria e a un diametro d'elica ha ristretto la scelta a pochi gradini prima ancora di leggere un codice modello. La categoria Drone VTOL raccoglie gli impieghi di telaio serviti da questa gamma.

Che cosa contiene un set propulsivo della serie T-Motor VL

La gamma non è una linea di motori a sé stanti con accessori venduti separatamente. Ogni voce della serie T-Motor VL è un set propulsivo, e le tre parti sono appaiate in fabbrica: il motore, l'ESC che lo pilota e l'elica con cui è stato caratterizzato. Leggere la gamma come una gamma di motori trascura i due componenti che decidono se l'installazione funziona. Per una visione più ampia di come questa famiglia si colloca accanto ai motori per ala fissa e per multirotore, la guida Motori per droni: scelta per FPV, ala fissa e VTOL copre il campo più vasto.

Motore, ESC ed elica come un unico insieme

L'elica fa parte della specifica e non è un ripensamento. La serie T-Motor VL pubblica un'elica denominata per ogni set, dalla DZ17 × 6.2 della voce più piccola alla VZ45 × 18 della più grande, e il valore di spinta dichiarato per quel set appartiene a quell'elica. Montare una pala diversa cambia il carico che il motore vede, e quindi la corrente che l'ESC deve erogare. Le tre parti si muovono insieme, ed è per questo che un sistema di propulsione VTOL si specifica come unità e non si assembla con parti scelte separatamente.

La massa dell'ESC entra nella massa a vuoto

Un ESC è una voce separata sul telaio, e in cima alla gamma una singola unità è una parte consistente dell'hardware di sollevamento. La colonna della massa del motore nella tabella sotto riporta la massa del motore come la pubblica il produttore, cavo incluso; non copre l'ESC, l'elica, il supporto né il cablaggio. Un budget di massa a vuoto costruito su quella sola colonna sottostima l'hardware di sollevamento, quindi la massa installata del set completo è il valore di cui il budget ha bisogno.

La scala delle MTOW: da 12 kg a 150 kg su quadricottero

La serie T-Motor VL si legge come una scala perché i salti nella MTOW da quadricottero raccomandata sono pubblicati e discreti. Le dodici voci in basso coprono da 12 kg a 70 kg in passi di pochi chilogrammi, e le quattro voci a 24S subentrano da 90 kg. I gradini sono bande pubblicate anziché una scala continua, quindi alcune masse cadono tra due voci invece che dentro una. Leggere la scala dal basso verso l'alto mostra dove ogni gradino aggiunge spinta e dove aggiunge massa.

12S e 14S: da 12 kg a 70 kg

Dodici set coprono la parte bassa della gamma. Il più piccolo, il VL5009 KV275, è pubblicato per un quadricottero da 12-15 kg con 8624 g di spinta per braccio e un motore da 280 g. La scala sale poi attraverso il VL6011 KV180 e il VL6013 KV210 per 15-22 kg, il VL7015 KV190 e il VL8015 KV170 intorno a 22-25 kg, il VL8018 KV180 e il VL8020 KV170 per 30-35 kg, e il VL8022 KV170 a 40 kg. La coppia a 14S, il VL1035 KV150 e il VL1040 KV150, chiude questa banda a 55-70 kg con 36173 g e 45797 g di spinta per braccio.

24S: da 90 kg a 150 kg

Quattro set occupano la cima della scala. Il VL1155 KV65 è pubblicato per 90-105 kg con 57036 g di spinta per braccio, il VL1165 KV60 per 115-125 kg con 66032 g, e il VL1180 KV60 e il VL1380 KV60 entrambi per 140-150 kg con 88075 g e 83024 g. Tutti e quattro funzionano su un bus a 24S e si abbinano all'ESC VL200A o VL300A, che è una famiglia di controller diversa dalle unità da V60A a V200A impiegate più in basso.

Vale la pena guardare il filmato prima della tabella sotto, perché mostra due estremità della stessa famiglia in funzione anziché come hardware nudo. Propulsione VTOL della serie VL T-MOTOR su piattaforme reali copre solo quei due modelli, e la scala continua oltre entrambi. Ogni banda di MTOW da quadricottero della serie T-Motor VL è pubblicata per quattro bracci, quindi il valore descrive un telaio completo anziché un singolo motore.

Quale estremità della gamma si adatta a quale telaio

La massa al decollo decide a quale estremità della gamma appartiene un progetto, ma il numero di rotori e il tipo di impiego del carico utile decidono quanto margine serve a quell'estremità. Un quadricottero da 40 kg e un ottocottero da 40 kg non ricadono sulla stessa voce: il secondo distribuisce la stessa massa su un numero doppio di bracci, quindi il carico medio per braccio diminuisce. Le bande pubblicate descrivono comunque un quadricottero, quindi l'ottocottero richiede una valutazione propria anziché un valore trasferito dalla tabella.

Impiego del carico utile e numero di rotori

I valori pubblicati per la serie T-Motor VL presuppongono quattro bracci, e le bande di MTOW sono pubblicate per quella configurazione. In un hovering idealizzato con il carico ripartito in modo uniforme, aggiungere bracci di sollevamento abbassa la spinta media che ciascun braccio deve produrre per una data massa dell'aeromobile, ma si tratta di una stima e non di una regola a gradini: un esacottero o un ottocottero richiede una valutazione propria di margine di spinta, interazione tra rotori, autorità di controllo, comportamento in transizione e casi di guasto, e porta più hardware propulsivo di un quadricottero della stessa massa. La massa del carico utile è una questione separata, perché alza la massa a pieno carico e con essa il fabbisogno di spinta. La posizione del carico utile sposta il baricentro e può aumentare le esigenze di controllo e strutturali, ma un carico disassato a parità di massa al decollo non richiede di per sé più spinta. Il sistema propulsivo va dimensionato prima sulla spinta e sul margine operativo, poi si verificano i limiti di baricentro, l'autorità di controllo e i carichi strutturali per la disposizione del carico utile.

Il numero di rotori è una stima, non un valore nominale

La relazione idealizzata è inversa: raddoppiare il numero di bracci dimezza la spinta media che ciascun braccio deve produrre a parità di massa a pieno carico. È una prima stima per il caso di hovering, non un fattore di conversione per la MTOW pubblicata, perché le bande presuppongono quattro bracci e un set portato su un ottocottero non è stato validato per quel telaio. La direzione che conta in pratica è l'altra: a un set scelto per un ottocottero e poi montato su un telaio quadricottero viene chiesta circa il doppio della spinta per cui era specificato, e la MTOW da quadricottero pubblicata è il valore che rende visibile lo scarto. Il numero di rotori viene quindi prima del codice modello nella sequenza, e l'aeromobile completo va comunque verificato nella configurazione in cui volerà.

Perché il bloccaggio dell'elica definisce la serie

La funzionalità che il produttore mette in primo piano su tutta la serie T-Motor VL è il bloccaggio dell'elica, descritto come un angolo impostabile di 360 gradi mantenuto dall'ESC. Su un aeromobile ad ala fissa che passa dall'hovering al volo portato dall'ala le eliche di sollevamento si fermano, e la pala in sosta deve stare in un orientamento noto anziché dove la lascia il flusso d'aria, quindi la posizione di riposo appartiene alla disposizione del telaio e non ai dettagli lasciati al caso.

Bloccaggio dell'elica a 360 gradi

Un'elica ferma che si trova a un angolo arbitrario sta nel flusso d'aria sopra l'ala, e la posizione in cui finisce cambia da un volo all'altro. Un bloccaggio che tiene la pala a un angolo scelto rende quella posizione ripetibile. Il produttore dichiara che il bloccaggio si inserisce in pochi secondi e che l'angolo è impostabile, il che consente a chi progetta il telaio di scegliere dove si ferma la pala. Se un dato angolo aiuti una particolare ala dipende dal telaio, dall'elica e dall'installazione, quindi il risultato aerodinamico è una proprietà dell'aeromobile completo e non del bloccaggio in sé.

Corrente di mantenimento nello stato bloccato

Tenere una pala contro il flusso d'aria richiede coppia, e l'ESC la fornisce sotto forma di corrente. Il produttore descrive l'ESC come regolatore della corrente di mantenimento in funzione del carico esterno anziché come sorgente di un valore fisso, e pubblica un consumo in stand-by di circa 10 W nello stato bloccato, che è ciò che mantiene basso il calore della funzione di mantenimento durante la crociera. La stessa famiglia di ESC è descritta come compatibile con CAN 2.0 sul lato controller, l'interfaccia usata per comandare e monitorare il set da un autopilota in un'installazione della serie T-Motor VL.

Il bloccaggio è solo metà del problema della transizione. I due regimi di volo chiedono cose diverse allo stesso motore, e Motori per droni VTOL: bilanciare spinta in hovering ed efficienza di crociera espone come spinta in hovering ed efficienza di crociera tirino in direzioni opposte una volta terminata la fase di sollevamento.

Bande di tensione: 12S, 14S e 24S

La gamma è organizzata attorno a tre tensioni di bus, e la banda in cui si colloca un progetto è di norma fissata prima della scelta del motore, perché a quel punto il pacco batteria e il cablaggio del telaio sono già decisi. Il produttore dichiara che la serie nel suo insieme supporta un intervallo da 6S a 24S, mentre i 16 set pubblicati occupano 12S, 14S e 24S.

12S: dieci set

Dieci set della serie T-Motor VL funzionano su un bus a 12S, dal VL5009 KV275 fino al VL8022 KV170 e, sopra di essi, al VL1028 KV190 e al VL1032 KV180. Questa banda porta la MTOW da quadricottero pubblicata da 12 kg a 55 kg. Gli ESC di questo gruppo vanno dal V60A in basso al V200A in alto, e la massa del motore sale da 280 g a 1090 g sullo stesso intervallo.

14S: due set

Due set passano a 14S: il VL1035 KV150 a 1205 g e il VL1040 KV150 a 1100 g. Entrambi sono pubblicati per la banda 55-70 kg ed entrambi sono nominali a 150 KV. È il bus a 14S a separare questa coppia dal gruppo a 12S: a parità di potenza elettrica e con un rendimento di sistema confrontabile, una tensione di bus più alta significa in genere una corrente di alimentazione più bassa, mentre la corrente che un aeromobile assorbe davvero segue il suo punto di funzionamento e non l'etichetta di tensione.

24S: quattro set

Quattro set funzionano a 24S e coprono da 90 kg a 150 kg di MTOW da quadricottero. Il salto dalla coppia a 14S al VL1155 KV65 è il singolo gradino più ampio della serie T-Motor VL, e comporta il passaggio a una famiglia di controller diversa, gli ESC VL200A e VL300A. Un progetto che attraversa quel gradino cambia tensione di bus e famiglia di controller insieme al motore, quindi la cima della gamma è una catena propulsiva diversa e non una versione più grande di quella sottostante.

Abbinamento di ESC ed elica in un sistema di propulsione VTOL

Poiché ogni set della serie T-Motor VL è appaiato in fabbrica, l'ESC e l'elica pubblicati accanto a un motore sono l'abbinamento a cui appartiene il valore di spinta. Sostituire una delle due parti porta il set fuori dalla sua configurazione pubblicata, e i numeri non descrivono più ciò che il telaio farà. Trattare l'abbinamento come fisso è il modo più semplice per restare dentro l'inviluppo pubblicato di un sistema di propulsione VTOL.

Otto taglie di ESC nella gamma

La serie T-Motor VL impiega otto taglie di ESC: V60A, V80A, V120A, V150A, V200A, VL248A, VL200A e VL300A. Le unità della serie V servono i set a 12S e 14S, mentre le unità della serie VL servono la cima della gamma. Il passaggio da V150A a V200A avviene tra il VL8022 KV170 e il VL1028 KV190, e il passaggio ai controller della serie VL avviene al confine dei 24S.

Cambiare elica cambia l'ESC

Un'elica più grande assorbe più coppia alla stessa velocità, il che alza la corrente a parità di spinta. Se l'ESC era dimensionato per la pala pubblicata, il margine che aveva viene consumato dal cambio. In pratica sostituire l'elica su un set appaiato è una questione a quattro punti: se il motore riesce a portare il carico, se l'ESC riesce a erogare la corrente, se motore ed ESC restano dentro i propri limiti termici e se il telaio ha ancora la distanza dal suolo per il disco più grande. Il venir meno di uno dei quattro porta l'installazione fuori dalla configurazione pubblicata del sistema di propulsione VTOL.

Matrice delle specifiche della serie T-Motor VL

La tabella sotto elenca tutti e 16 i set della serie T-Motor VL come pubblicati, ordinati per MTOW da quadricottero raccomandata. I nomi dei modelli includono il valore di KV, e la colonna della tensione identifica il bus su cui funziona ogni set.

La MTOW raccomandata è il valore pubblicato dal produttore per un quadricottero. La spinta massima per braccio e la massa del motore sono i valori pubblicati dal produttore per il set appaiato, e le condizioni di prova alla base del valore di spinta sono riportate su ogni pagina prodotto.

La massa del motore cresce da 280 g a 2680 g lungo la tabella, e la spinta per braccio cresce da 8624 g a 88075 g, quindi le due estremità distano all'incirca di un fattore nove nella massa e di un fattore dieci nella spinta. Il confronto vale per le estremità della tabella e non per ogni riga: il rapporto tra spinta per braccio pubblicata e massa del motore va da circa 24 g/g sul VL8015 KV170 a circa 42 g/g sul VL1040 KV150. Il rapporto è aritmetica su due valori pubblicati, non una misura di rendimento e non una previsione per un telaio installato.

Il gruppo a 24S è il punto in cui la scala smette di essere graduale. Tra il VL1040 KV150 a 65-70 kg e il VL1155 KV65 a 90-105 kg c'è un salto in ogni colonna insieme: tensione, massa del motore, famiglia di ESC e spinta. Un progetto che cade in quel vuoto non sceglie tra voci adiacenti, sceglie da quale lato di un cambio di catena propulsiva progettare.

Le due voci a 24S pubblicate a 140-150 kg, il VL1180 KV60 e il VL1380 KV60, condividono tensione di bus, ESC e misura dell'elica, e differiscono per massa del motore e spinta per braccio pubblicate. Il produttore li elenca come 36N40P e 36N42P, quindi la differenza nel numero di cave e poli sta sulla specifica anziché essere dedotta dalla tabella. La sola tabella non spiega la ripartizione di massa e spinta, e le pagine prodotto sono il luogo in cui confrontare la specifica completa e le condizioni di prova prima di trattare una voce come intercambiabile con l'altra.

Abbinare un set a un telaio: una sequenza di dimensionamento

La sequenza sotto trasforma una massa al decollo in una voce della serie T-Motor VL. Ogni passo restringe il campo, e l'ordine conta perché un passo successivo può invalidare una scelta precedente.

Passo 1: fissare la MTOW

Si parte dalla massa a pieno carico con cui l'aeromobile volerà davvero, batteria, carico utile e hardware di sollevamento inclusi. I valori pubblicati sono per un quadricottero, quindi il numero di bracci va annotato accanto alla massa. Una massa a metà banda è il caso più semplice; una massa in cima a una banda non lascia margine per una batteria più pesante.

Passo 2: dividere per il numero di bracci

Si divide la massa a pieno carico per il numero di bracci di sollevamento per ottenere il carico medio che ciascun braccio porta in hovering, nell'ipotesi di ripartizione uniforme. Quel valore è un fabbisogno medio di spinta e non un criterio di dimensionamento a sé: il set scelto deve conservare margine di spinta per le condizioni in cui l'aeromobile volerà, e il valore di spinta pubblicato va letto con le condizioni di prova del produttore allegate. Si confronta il risultato con la spinta per braccio anziché con la MTOW raccomandata, poi si verifica l'aeromobile completo in hovering, in transizione e nel resto dell'inviluppo di volo, compresi i limiti strutturali e di controllo.

Passo 3: ricadere su una banda di tensione

Se il pacco è già scelto, la banda di tensione è fissata e l'elenco dei candidati si riduce ai dodici set a 12S e 14S oppure ai quattro set a 24S. Se il pacco è ancora aperto, è la massa al decollo a decidere prima la banda: il gruppo a 24S copre ogni voce sopra i 70 kg, quindi nessuna opzione a 12S o 14S raggiunge quella parte della gamma.

Passo 4: verificare ESC ed elica

Si conferma che l'ESC pubblicato con il set scelto possa portare la corrente che il telaio assorbirà, e che il diametro dell'elica sia compatibile con la distanza dal suolo e con la disposizione dell'ala. Un set che va bene per spinta ma non per diametro dell'elica non è idoneo, e l'abbinamento non è regolabile senza uscire dalla configurazione pubblicata.

Passo 5: verificare tensione e corrente di bus

L'ultimo controllo riguarda la catena propulsiva nel suo insieme. La tensione di bus è fissata dal pacco, e la corrente di bus è la somma di quella assorbita dagli ESC. Un'installazione a 24S in cima alla gamma richiede una corrente che cablaggio, connettori e scheda di distribuzione devono tutti sopportare. La logica generale di dimensionamento dietro il margine di spinta e il margine termico è esposta in Dimensionare un motore per droni ad alta spinta: carico utile, rendimento e margine termico, e si applica invariata una volta scelto qui un set.

Domande frequenti

Risorse ufficiali

Le 16 pagine prodotto riportano la specifica completa e i dati di prova di ogni set, e la pagina del produttore collega il programma più ampio. T-Motor è il produttore di ogni voce della tabella sopra, e ogni pagina prodotto ripete l'abbinamento del sistema di propulsione VTOL per quel set.

Dove andare dopo

La scala risponde alla domanda sul peso. La questione dei regimi di volo, quella del margine di spinta e il problema della transizione sono trattati altrove nel sito, e le pagine prodotto portano il dettaglio dietro ogni riga della matrice.

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