Silniki BLDC do UAV o długim czasie lotu: wydajność, masa i napięcie szyny

Silnik BLDC do UAV o długim czasie lotu wybiera się pod punkt pracy, w którym konstrukcja faktycznie spędza czas, a nie pod szczyt, który jest w stanie przetrwać przez chwilę, a siedem modeli serii MN aktualnie wymienionych w kategorii Silniki do UAV pokazuje, jak daleko od siebie leżą te dwa wymagania. W całej grupie KV zawiera się w przedziale od 160 do 470, masa od 68 g do 171 g, rezystancja wewnętrzna od 55 mΩ do 194 mΩ, a publikowana moc dla 180 sekund od 380 W do 1200 W. Ten rozrzut musi odpowiedzieć na subkilogramowy wielowirnikowiec pomiarowy na jednym końcu i wielokilogramową platformę nośną VTOL na drugim, więc użyteczne pytanie nie brzmi, który z siedmiu jest najsilniejszy, ale który utrzymuje swoją wydajność i temperaturę w punkcie zawisu, wokół którego zbudowano misję. Ten przewodnik odczytuje siedem rekordów wobec tego pytania, a to samo obciążenie opisano na stronie aplikacji UAV o długim czasie lotu.

Szybka odpowiedź

Czas lotu wyznacza łańcuch, a nie pojedyncza kolumna, a ten łańcuch biegnie od śmigła przez napięcie szyny do uzwojenia. Średnica i skok śmigła ustalają prędkość wału oraz moment obrotowy, który silnik musi dostarczyć; liczba ogniw ustala napięcie widziane przez uzwojenie; a KV łączy oba te elementy, ponieważ KV to stosunek prędkości wału do przyłożonych woltów. Konstrukcja o długim czasie lotu chce śmigła dużego i wolnego oraz wysokiej szyny, tak aby prąd, który uzwojenie przenosi przez całą misję, pozostawał niski, i to rekordy w tej grupie publikowane dla 6-12S oraz 12S są zbudowane pod taki układ.

Dwie z tych kolumn ważą więcej, niż sugeruje ich szerokość. Rezystancja wewnętrzna to współczynnik przy stracie w miedzi, a strata w miedzi jest opłacana w sposób ciągły przez cały lot, a nie w seriach, więc różniąca się trzykrotnie wartość rezystancji między dwoma kandydatami to różnica, którą misja odczuje. Publikowana moc dla 180 sekund to okno termiczne, a nie wartość przelotowa, i najlepiej czytać ją jako sygnał zapasu między kandydatami o podobnym obciążeniu, a nie jako liczbę do podstawienia w szacowaniu czasu lotu. Dobór silnika BLDC do UAV o długim czasie lotu zaczyna się zatem od śmigła i masy całkowitej, przechodzi do szyny i KV, a dopiero potem porównuje rekordy kolumna po kolumnie.

Tam, gdzie siedem rekordów się dzieli, podział biegnie po szynie, a nie po masie. Cztery z nich są publikowane dla 6S lub poniżej, a trzy dla 6-12S lub 12S, a wartości KV podążają za tym samym podziałem: od 340 do 470 KV w rekordach niższonapięciowych i od 160 do 240 KV w tych wyższonapięciowych. Obie grupy mogą osiągnąć porównywalne prędkości wału przy różnych napięciach pakietu, a liczbą, która je rozdziela, jest prąd pobierany przez każdy z nich dla swojej publikowanej mocy. Poniższe sekcje rozkładają ten łańcuch po kolei, a następnie zestawiają siedem rekordów obok siebie jako jeden zbiór specyfikacji.

Gdzie faktycznie traci się czas lotu

Czasu lotu w przypadku silnika BLDC do UAV o długim czasie lotu nie traci się dlatego, że silnik jest nieefektywny w ogólnym ujęciu; traci się go w konkretnym punkcie pracy, a tym punktem jest zawis. Wszystko poniżej punktu zawisu – wielkość pakietu, który trzeba zabrać, wznoszenie, które trzeba zaplanować, zapas, który trzeba utrzymać – wynika z mocy potrzebnej, aby konstrukcja pozostała w powietrzu. Dlatego listę kandydatów o długim czasie lotu pisze się wokół wydajności w zawisie i zachowania termicznego, a nie wokół największej publikowanej wartości mocy w danej gamie produktów.

Punkt zawisu to miejsce, w którym upływa misja

Lot pomiarowy lub inspekcyjny wznosi się raz, stabilizuje, a następnie utrzymuje wysokość przez zdecydowaną większość swojego czasu, więc moc elektryczna pobierana w tym stanie ustalonym jest wartością wyznaczającą czas lotu. Moc szczytowa jest pobierana przez sekundy podczas wznoszenia i jest ograniczona przez regulator ESC oraz pakiet, a nie przez uzwojenie. Konsekwencja dla listy kandydatów jest bezpośrednia: dwa silniki o identycznej publikowanej mocy szczytowej mogą leżeć daleko od siebie w punkcie zawisu, a ten lepszy w zawisie to ten, który ma znaczenie dla długiej misji. To także powód, dla którego kolumna 180 sekund nie może zastąpić danych dla zawisu, oraz powód, dla którego poniższe sekcje rozdzielają obie wartości wszędzie tam, gdzie porównanie zależy od tej różnicy.

Obciążenie tarczy to decyzja o śmigle, zanim staje się decyzją o silniku

Moc potrzebna wielowirnikowcowi do zawisu przy danej masie całkowitej maleje wraz ze wzrostem powierzchni tarczy pod nim, a powierzchnia tarczy jest właściwością śmigieł, a nie silników. Większy wirnik na tej samej konstrukcji przyspiesza większą masę powietrza do niższej prędkości, co wytwarza ten sam ciąg przy mniejszej mocy indukowanej. Silnik wchodzi w obraz wyłącznie jako element, który musi obracać ten większy wirnik z użyteczną prędkością i bez przegrzewania, dlatego rekordy o niskim KV w tej grupie są zarazem tymi publikowanymi dla najwyższych liczb ogniw: duże, wolne śmigło potrzebuje niskiej prędkości wału na wolt, a wysoka szyna dostarcza wymaganą prędkość wału bez wysokiego KV.

Czas lotu to ciąg na wat, a nie waty

Wartością opisującą ekonomię zawisu jest ciąg zwracany za każdy wat wejścia elektrycznego, a producent publikuje ją wprost. Dane testowe dla MN3510 KV360 na śmigle 15 × 5 CF przy 14.8 V biegną od 340 g ciągu przy 15.32 G/W przy 50 procent otwarcia przepustnicy, przez 580 g przy 13.06 G/W przy 65 procent i 760 g przy 11.41 G/W przy 75 procent, do 1000 g przy 9.94 G/W przy pełnym otwarciu. Na jednym silniku i jednym śmigle punkt 50 procent zwraca więc około 1.5 razy więcej ciągu na wat niż punkt pełnego otwarcia. Wydajność UAV o długim czasie lotu kupuje się na końcu tej krzywej odpowiadającym częściowemu otwarciu przepustnicy, dokładnie tam, gdzie konstrukcja niewznosząca się spędza swój czas, i to jest powód, dla którego lista kandydatów czytana wobec kolumny mocy szczytowej może wskazać zły kierunek.

Rezystancja, prąd i ciepło, z którym długa misja musi żyć

Strata w miedzi to kwadrat prądu pomnożony przez rezystancję uzwojenia, a każdy składnik tego iloczynu zachowuje się inaczej w długim locie. Prąd ustala śmigło i szyna; rezystancja jest właściwością uzwojenia; a wynikająca z nich strata zamienia się w ciepło wewnątrz stojana, który nie ma aktywnego chłodzenia i dysponuje wyłącznie tym przepływem powietrza, jaki zapewnia konstrukcja. Podczas dwudziestominutowego wylotu strata narasta w sposób ciągły, więc wartość rezystancji wewnętrznej silnika UAV jest współczynnikiem przy koszcie bieżącym, a nie chwilowym, a wydajność UAV o długim czasie lotu to to, co oba te składniki rozstrzygają wspólnie przez cały cykl rozładowania.

Rezystancja to strata, która biegnie przez całą misję

Ponieważ strata rośnie z kwadratem prądu, o jej wartości decyduje głównie to, gdzie leży prąd zawisu, a prąd zawisu wyznacza obciążenie śmigła oraz napięcie szyny. W tej grupie rezystancja biegnie od 55 mΩ w MN5008 KV340 do 194 mΩ w MN4006 KV380, co daje współczynnik około trzech i pół w rekordach o porównywalnej publikowanej mocy. Odczytywany obok kolumny szyny ten porządek jest w dużej mierze wyjaśniony: im wyższa liczba ogniw, tym niższy prąd potrzebny do danej mocy wału i tym mniej kosztuje składnik rezystancji. Rzetelne odczytanie listy kandydatów UAV o długim czasie lotu wymaga użycia obu kolumn razem, ponieważ wysoka rezystancja w rekordzie niskonapięciowym i niska rezystancja w rekordzie wysokonapięciowym nie mierzą tego samego obciążenia.

Wiersz prądu biegu jałowego i to, ile kosztuje w ciągu godziny

Prąd biegu jałowego to prąd pobierany przez silnik bez obciążenia śmigłem, obejmujący straty, które w ogóle nie pochodzą od obciążenia – opór łożysk, opór aerodynamiczny wirnika oraz straty w żelazie stojana. Te straty są obecne zawsze, gdy silnik się obraca, więc w ciągu godziny stanowią stały podatek od pakietu. Ta kolumna jest w tej grupie publikowana nierównomiernie i przy różnych napięciach odniesienia, co jest ograniczeniem wartym wyraźnego zaznaczenia: MN4006 KV380 jest podany przy 0.3 A, a MN5008 KV340 przy 0.9 A, oba przy 10 V, natomiast MN6007 II KV160 jest podany przy 0.5 A przy 18 V. Pozostałe cztery rekordy w grupie nie zawierają tego pola, więc na podstawie rekordów nie da się zrobić porównywalnego rankingu biegu jałowego dla wszystkich siedmiu; tam gdzie budowa zależy od straty biegu jałowego, wartość należy umieścić w pytaniach kierowanych do dokumentacji producenta.

Stojan, który pozostaje chłodny, zachowuje swój zapas wydajności

Rezystancja miedzi rośnie z temperaturą, więc uzwojenie pracujące gorąco w punkcie zawisu to uzwojenie, którego straty narastają w trakcie lotu, a dostępny zapas kurczy się wraz z nimi. To czyni zachowanie termiczne właściwością pierwszorzędną silnika o długim czasie lotu, a nie drugorzędną, i to jest ta część obciążenia, którą publikowane tabele opisują najmniej bezpośrednio. Własna nota testowa producenta wyraźnie określa warunek stojący za jego kolumną temperatury: wartość to temperatura powierzchni silnika przy 100 procent otwarcia przepustnicy po dziesięciu minutach pracy silnika. Stały zawis przy częściowym otwarciu to inny przypadek termiczny niż dziesięć minut przy pełnym otwarciu, więc dane temperaturowe są dowodem na to, jak konstrukcja radzi sobie z ciepłem, a nie przewidywaniem temperatury zawisu, a założenia dotyczące mocowania i otoczenia pozostają w dokumentacji producenta.

Czego wymaga długa misja, a czego nie wymaga krótka

Krótki i długi lot czytają tę samą tabelę specyfikacji inaczej, a różnica to nie tylko czas trwania. Długa misja naraża uzwojenie na długotrwały prąd i długotrwałe obciążenie termiczne, rozładowuje pakiet na tyle, że napięcie szyny pod silnikiem się obniża, i nie pozostawia miejsca na element, którego publikowane wartości obowiązują tylko na początku krzywej rozładowania. Te trzy efekty są powodem, dla którego kolumny mające znaczenie przesuwają się między oboma obciążeniami.

Co faktycznie mierzy kolumna 180 s

Publikowana moc dla 180 sekund to moc, którą silnik może pochłonąć przez 180 sekund, zanim osiągnie limit termiczny wyznaczony przez jego klasę izolacji i sposób mocowania, a producent podaje konwencję temperatury, która za nią stoi. Leży ona między wznoszeniem a wylotem: dłużej niż jakikolwiek zryw przy starcie, znacznie krócej niż lot. Jej użyteczna rola w liście kandydatów o długim czasie lotu jest porównawcza – rekord 1200 W wobec rekordu 380 W to realna różnica w tym, ile prądu uzwojenie może przenieść, zanim limit zostanie osiągnięty, oraz w tym, ile zapasu ma cięższa konstrukcja, jeśli punkt zawisu się przesunie. To nie jest wartość do podzielenia przez energię pakietu, i powyższe sekcje pokazują dlaczego: to ciąg na wat w punkcie zawisu, a nie pułap termiczny, zamienia zmagazynowaną energię w czas w powietrzu.

Obciążenie w czasie i dlaczego wartość szczytowa nie może go zastąpić

Misja ma swój kształt, a to ten kształt odczuwa uzwojenie. Wznoszenie trwające dziesiątki sekund, zawis trwający wiele minut, odcinek przegrupowania i zniżanie – każde z nich to inny prąd, a tylko segment zawisu trwa wystarczająco długo, by mieć znaczenie dla termicznego stanu ustalonego. Tabela specyfikacji nie zawiera kolumny dla takiego profilu, co oznacza, że porównanie trzeba złożyć z części, które istnieją: wydajności w punkcie zawisu z danych testowych, rezystancji zamieniającej prąd zawisu w ciepło oraz publikowanych wartości dla krańców zakresu. Odczytywanie listy kandydatów po największej liczbie w kolumnie mocy zastępuje rozkład skrajnością i jest najczęstszym sposobem, w jaki dobór o długim czasie lotu opiera się na błędnej podstawie.

Spadek napięcia pod koniec pakietu

Pakiet, który oddał większość swojej pojemności, ma niższe napięcie niż pełny, a silnik widzi to bezpośrednio, ponieważ KV zamienia wolty na prędkość wału. Pod koniec lotu dostępna prędkość wału przy danym otwarciu przepustnicy spada, a utrzymanie tego samego ciągu wymaga większego prądu – co podnosi stratę w miedzi dokładnie w momencie, gdy pakiet ma najmniej zapasu do oddania. Rekordy opisują to wyłącznie przez kolumnę liczby ogniw, i to jest jeden z powodów, dla których liczbę ogniw warto czytać jako część obciążenia, a nie jako szczegół pakowania. Budowa, której cały lot planuje się wobec napięcia pełnego pakietu, planuje wobec szczytu krzywej opadającej w dół.

Masa i pojemność akumulatora, którą wypiera

W silniku BLDC do UAV o długim czasie lotu masa nie jest darmowa: płaci się za nią z dwóch budżetów rozstrzygających o czasie lotu, czyli z ładunku i z pakietu. Każdy gram dodany przy silniku trzeba unieść przez cały lot, co podnosi moc zawisu i tym samym szybciej rozładowuje pakiet; ten sam gram ujęty z pakietu odbiera zmagazynowaną energię. Ten kompromis jest realny i wymierny, dlatego kolumna masy należy obok kolumn wydajności, a nie do mechanicznego aneksu.

Masa silnika opłacana jest z ładunku lub pakietu

Siedem rekordów obejmuje zakres od 68 g do 171 g, i ten zakres nie jest przypadkowy: lżejsze rekordy to te niskonapięciowe, niosące mniej miedzi, a cięższe rekordy niosą uzwojenie i materiał magnetyczny, jakiego wymaga obciążenie o wyższym ciągu. Umieszczenie cięższego silnika na konstrukcji nie dodaje po prostu jego własnej masy, ponieważ dodatkowa zdolność ciągu może pozwolić na większe śmigło lub krótsze wznoszenie, co może oddać część masy. Czego nie może zrobić, to wymknąć się arytmetyce zawisu: przy ustalonej masie całkowitej cięższy zespół napędowy pozostawia mniej dla pakietu, a pakiet jest budżetem czasu lotu. Kolumnę masy czyta się więc w poniższej sekwencji na końcu, ale czyta się ją wobec kolumn wydajności, a nie w izolacji.

Masa bez przewodu to to, co niesie konstrukcja

W rekordach istnieją dwie konwencje masy i nie są one wymienne. Wartość w poniższej tabeli to publikowana waga wraz z przewodem i złączem; odrębna wartość dla samego silnika jest publikowana tylko dla trzech z siedmiu rekordów: 80 g w MN3110 KV470, 97 g w MN3510 KV360 i 150 g w MN4014 KV400. Te trzy pokazują, że przewód i złącze stanowią istotną część publikowanej wagi, od około 12 do 18 procent całości w tych rekordach, więc budżet masy oparty na wartości z tabeli jest konserwatywny w dobrym kierunku. Nie przyjmuje się tu żadnego założenia dla wartości bez przewodu w czterech rekordach, które jej nie publikują, i żadnej nie szacuje się.

Napięcie szyny i śmigło, które silnik musi obracać

W silniku BLDC do UAV o długim czasie lotu liczbę ogniw i KV często traktuje się jako odrębne decyzje, podczas gdy są one dwiema połowami jednego stosunku. KV zamienia przyłożone wolty na prędkość wału, więc napięcie szyny i wartość KV mnożą się razem, wyznaczając prędkość biegu jałowego; śmigło decyduje następnie, ile z tej prędkości przetrwa pod obciążeniem i ile prądu silnik pobierze, aby je obrócić. Odczytywanie obu kolumn osobno prowadzi do konstrukcji, które są rozsądne pojedynczo, a niedopasowane łącznie.

Liczba ogniw i KV to dwie połowy jednego stosunku

Ponieważ prędkość biegu jałowego skaluje się z KV przy ustalonej szynie, stosunek dwóch wartości KV to stosunek ich prędkości wału na wspólnym pakiecie. W tej grupie MN3110 KV470 i MN6007 II KV160 leżą na krańcach: 470 KV na 3-6S oraz 160 KV na 12S, a stosunek między nimi – bliski trzy do jednego – jest całym powodem, dla którego oba końce tabeli nie są wymienne. Tę samą prędkość wału można osiągnąć silnikiem o wysokim KV przy niskiej liczbie ogniw albo silnikiem o niskim KV przy wysokiej liczbie ogniw; zmienia się prąd. Przy stałej mocy wału podniesienie szyny obniża prąd, co obniża stratę w miedzi w uzwojeniu oraz prąd, który musi dostarczyć regulator ESC.

Niższe KV, większe śmigło, mniejsze obciążenie tarczy

Większe śmigło to dłuższa dźwignia na wale i wymaga większego momentu obrotowego przy danej prędkości, a moment obrotowy w silniku bezszczotkowym wytwarza prąd. Duże, grube śmigło na silniku o niskim KV to więc para dopasowana, a to samo śmigło na silniku o wysokim KV wymagałoby albo niższego otwarcia przepustnicy – co odsuwa punkt pracy od jego wydajnego obszaru – albo prądu, na który uzwojenie nie jest zwymiarowane. To jest mechaniczna połowa argumentu, który sekcja o zawisie przedstawia od strony elektrycznej, i wyjaśnia porządek grupy: wartości KV spadają wraz ze wzrostem publikowanego ciągu, od 470 KV w najlżejszym rekordzie do 160 KV w rekordzie o największym ciągu. Wydajność UAV o długim czasie lotu i obciążenie tarczy są powiązane właśnie przez ten porządek, a nie przez kolumnę mocy.

Silnik BLDC do UAV o długim czasie lotu: matryca porównania specyfikacji

Siedem rekordów aktualnie wymienionych w kategorii Silniki do UAV przedstawiono poniżej jako jeden zbiór specyfikacji, uporządkowany według publikowanej masy, tak aby krok od najlżejszego rekordu do najcięższego był widoczny w samej kolumnie. Każda wartość to liczba publikowana przez producenta dla danego modelu i żadna komórka nie jest szacowana. Tam gdzie rekord nie zawiera pola, tabela to sygnalizuje, zamiast wypełniać lukę. Te same siedem modeli to te zgrupowane w ramach obciążenia UAV o długim czasie lotu omawianego w powyższych sekcjach.

Model, konfiguracja stojana, rezystancja wewnętrzna, publikowana liczba ogniw, maksymalny ciąg, maksymalna moc dla 180 sekund i waga zgodnie z publikacją producenta dla siedmiu modeli serii MN aktualnie wymienionych w kategorii Silniki do UAV, uporządkowane według publikowanej wagi. Maksymalny ciąg i moc dla 180 sekund to wartości, które producent publikuje dla każdego modelu; obie zależą od śmigła i napięcia szyny użytych w teście, więc są porównywalne w obrębie grupy tylko w tym sensie, że opisują własny publikowany warunek każdego modelu. Liczba ogniw jest pokazana tak, jak została opublikowana, więc pojedyncza wartość oznacza jedno publikowane okno, a zakres oznacza, że model jest publikowany w całym zakresie. Waga obejmuje przewód i złącze. Nie ma kolumny KV, ponieważ każda nazwa modelu w tabeli zawiera własną wartość KV, i nie ma kolumny gabarytów, ponieważ opisane tu obciążenie opiera się na kolumnach elektrycznych, a nie na wymiarach korpusu.

Dwa odczyty się wyróżniają, gdy siedem rekordów znajdzie się na jednej stronie, i żaden z nich to nie kolumna mocy. Pierwszy to fakt, że rezystancja wewnętrzna silnika UAV nie biegnie w tym samym porządku co masa: MN5008 KV340 niesie 55 mΩ przy 135 g, podczas gdy MN3510 KV360 niesie 188 mΩ przy 117 g, a MN4006 KV380 niesie 194 mΩ przy 68 g. Czytane w dół tej kolumny, dwa najlżejsze rekordy mają najwyższą rezystancję, co jest obrazem uzwojenia zwymiarowanego dla lekkiej konstrukcji, a korpusy 24N28P w środku tabeli to te o niskich wartościach. Lista kandydatów zbudowana wyłącznie na kolumnie masy ustawiłaby te rekordy w złym porządku dla długiego, stabilnego lotu.

Drugi to fakt, że liczba ogniw dzieli tabelę na dwie części. Trzy rekordy są publikowane dla 6-12S lub 12S, a cztery dla 6S lub poniżej, a wartości KV podążają za tym podziałem: cztery rekordy niższonapięciowe biegną od 340 do 470 KV, a trzy wyższonapięciowe od 160 do 240 KV. Ponieważ KV to obroty na minutę na wolt, obie grupy osiągają porównywalne prędkości wału przy bardzo różnych napięciach pakietu, a liczbą, która je rozdziela, jest prąd pobierany przez każdy z nich dla swojej publikowanej mocy. To jest odczyt, który poniższa sekwencja wymiarowania zamienia na decyzję.

Trzeci odczyt dotyczy rekordów, które leżą najbliżej siebie w tabeli. MN501-S KV240 i MN4014 KV400 sąsiadują masą przy 170 g i 171 g, ale są zbudowane dla różnych końców obciążenia: jeden to rekord 24N28P 6-12S przy 1200 W, a drugi rekord 18N24P 4-8S przy 900 W. Sąsiadująca masa przy innym stojanie, innym oknie szyny i innej publikowanej mocy to najwyraźniejsze w tabeli przypomnienie, że masa jest wynikiem pakowania, a nie opisem obciążenia. Wybór między nimi zależy od szyny, jaką może unieść konstrukcja, oraz od śmigła, które każdy z nich ma obracać, a nie od 1 g, który je dzieli.

Siedem rekordów wobec trzech pasm masy platform

Tabela porządkuje według wagi, co jest właściwym porządkiem dla listy kandydatów, a niewłaściwym dla zrozumienia, co zawiera grupa. Czytane według platformy, siedem silników BLDC do obciążenia UAV o długim czasie lotu aktualnie wymienionych w kategorii Silniki do UAV dzieli się na trzy pasma, a granice pasm wyznacza masa startowa konstrukcji, a nie silnik. Trzy poniższe sekcje umieszczają każdy rekord tam, gdzie należy, i odnotowują, czego rekordy nie mówią.

Platformy poniżej 2 kg i to, co rekordy pozostawiają otwarte

Lekki koniec grupy tworzą trzy rekordy zbudowane dla małych platform kamerowych. T-Motor MN4006 KV380 silnik do UAV jest najlżejszy i ma 68 g – to rekord 18N24P 4-6S publikujący 2309 g ciągu i 380 W; T-Motor MN3110 KV470 silnik do UAV to rekord 12N14P 3-6S o masie 98 g, publikujący 1220 g i 330 W; a T-Motor MN3510 KV360 silnik do UAV to rekord 12N14P 3-6S o masie 117 g, publikujący 1900 g i 330 W. Dwa rekordy 12N14P ilustrują, dlaczego wartość ciągu wymaga dołączenia warunku testu: publikowana krzywa producenta dla MN3510 KV360 osiąga 1000 g na śmigle 15 × 5 CF przy 14.8 V, więc jego wartość rekordowa 1900 g należy do wyższej szyny w obrębie okna 3-6S. To, co rekordy pozostawiają otwarte dla tego pasma, to wartość prądu zawisu przy konkretnym śmigle i szynie, czyli liczba potrzebna w budżecie czasu lotu poniżej 2 kg, a której nie ma jako kolumny.

Pasmo 2-5 kg do mapowania i inspekcji

Dwa rekordy obejmują środkowe pasmo i są to te, których konstrukcja stojana zbliża je najbardziej do wyspecjalizowanego obciążenia o długim czasie lotu. T-Motor MN4014 KV400 silnik do UAV ma 171 g w korpusie 18N24P i publikuje 3360 g oraz 900 W w oknie 4-8S; T-Motor MN5008 KV340 silnik do UAV ma 135 g w korpusie 24N28P i publikuje 4215 g oraz 760 W na 6S. Oba różnią się w kierunku istotnym dla tego obciążenia: MN5008 KV340 niesie 55 mΩ rezystancji wobec 67 mΩ w MN4014 KV400, a jego publikowana liczba ogniw to pojedyncze 6S, a nie okno 4-8S. Platforma mapująca, która zdecydowała się na pakiet 6S i chce niższej straty w miedzi, czyta MN5008 KV340; platforma, która chce, by szyna była swobodną zmienną w całej budowie, albo której potrzebna jest wyższa publikowana moc, czyta MN4014 KV400. Różnica między 135 g a 171 g to 36 g masy konstrukcji, co jest ułamkiem ładunku, jaki może unieść każdy z nich, i realnym ułamkiem małego pakietu.

Pasmo 5-10 kg dla długiego czasu lotu i nośności VTOL

Ciężki koniec grupy wypełniają dwa rekordy, które różnią się od wszystkiego poniżej nich w tabeli. T-Motor MN501-S KV240 silnik do UAV to rekord 24N28P 6-12S o masie 170 g, publikujący 4660 g i 1200 W; T-Motor MN6007 II KV160 silnik do UAV to rekord 24N28P 12S o masie 159 g, publikujący 6419 g i 1120 W, czyli najwyższy publikowany ciąg w zestawie. Oba mają szerokie lub wysokie okno szyny i niskie KV, co jest kombinacją potrzebną dużemu, wolnemu śmigłu, i oba pasowałyby do roli nośnej platformy VTOL równie dobrze jak do roli zawisu w wielowirnikowcu. MN6007 II KV160 łączy najwyższy publikowany ciąg z drugą najwyższą rezystancją 178 mΩ, co pokazuje, jak wygląda wysoki stosunek KV do ciągu w uzwojeniu o niskim KV: mniejsza liczba zwojów grubszego drutu nie wynika z samego ciągu, i to właśnie pokazuje kolumna rezystancji.

Dobór silnika BLDC do UAV o długim czasie lotu: sekwencja wymiarowania

Poniższa kolejność to kolejność, w jakiej publikowane wartości stają się decyzjami, ponieważ każdy krok usuwa kandydatów, których późniejszy krok nie może przywrócić. Zapisano ją dla listy kandydatów wybranej z siedmiu rekordów aktualnie wymienionych w kategorii Silniki do UAV, ale sama sekwencja nie zależy od tego, które rekordy znajdują się w grupie. Strona aplikacji UAV o długim czasie lotu zawiera te same siedem modeli wraz z ich atrybutami filtrów.

Najpierw obciążenie i budżet zawisu

Profil misji ustala się, zanim odczyta się jakikolwiek silnik: czas trwania zawisu, wznoszenie, ładunek i zapas razem dają energię, jaką musi pomieścić pakiet, oraz moc zawisu, jaką musi wytworzyć konstrukcja. Te dwie liczby wyznaczają następnie granice poszukiwań, ponieważ silnik, którego publikowane wartości nie mogą wesprzeć mocy zawisu przy wydajności, na jaką stać pakiet, nie zostanie uratowany przez żaden późniejszy krok. W całej tej grupie publikowana moc dla 180 sekund rośnie wraz z publikowanym ciągiem w tej samej kolejności, od 330 W w najlżejszym rekordzie 12N14P do 1200 W w MN501-S KV240, więc kandydata, którego moc znacznie odbiega od tej progresji względem jego ciągu, warto sprawdzić, zanim trafi na listę.

Integracja elektryczna i pakiet

Sama szyna jest decyzją, ponieważ ustala masę pakietu i klasę regulatora ESC jednocześnie z prądem, który uzwojenie przenosi w punkcie zawisu. W tej grupie wybór sprowadza się w istocie do rekordów publikowanych dla 6S lub poniżej, od 330 W do 760 W mocy dla 180 sekund, oraz rekordów publikowanych dla 6-12S lub 12S, przy 1120 W i 1200 W. Niskie KV przy wysokiej szynie obniża prąd zawisu dla danej mocy wału, co obniża stratę w miedzi i wydłuża czas, przez jaki ten sam pakiet może utrzymać konstrukcję, a płaci za to cięższym pakietem i wyższonapięciowym regulatorem ESC. To jest krok, w którym kolumna rezystancji wewnętrznej silnika UAV rozstrzyga bliski wybór, a zarazem krok, w którym wartość dla 180 sekund należy wykorzystać wyłącznie jako sygnał zapasu między kandydatami o podobnym obciążeniu.

Gabaryty mechaniczne i rekordy

Dopiero gdy obciążenie, szyna i uzwojenie zawęziły listę, wchodzi strona montażowa decyzji, a wtedy zbiór kandydatów jest zwykle na tyle krótki, że rozstrzygają go prześwit, wał i prowadzenie przewodów. Kolumnę masy czyta się na tym kroku wobec budżetu pakietu, a nie jako ocenę jakości, a wartość bez przewodu stosuje się tam, gdzie rekord ją publikuje, czyli w trzech z siedmiu tutejszych modeli, ponieważ to jest masa, którą niesie struktura konstrukcji. Tam gdzie rekord nie zawiera pola, od którego zależy budowa – prąd biegu jałowego w czterech z siedmiu, waga bez przewodu w czterech – uczciwym posunięciem jest skierowanie pytania do dokumentacji producenta, a nie wywnioskowanie wartości z sąsiedniego modelu.

Trzy kroki zastosowane do tej grupy dają listę kandydatów, a nie odpowiedź:

1. Małe platformy kamerowe i konstrukcje poniżej 2 kg. MN4006 KV380, MN3110 KV470 i MN3510 KV360 to rekordy 3-6S i 4-6S o masie od 68 g do 117 g, a ich publikowany ciąg od 1220 g do 2309 g pasuje do lekkiego końca obciążenia na małym pakiecie.
2. Platformy do mapowania i inspekcji w pasmie 2-5 kg. MN5008 KV340 i MN4014 KV400 dzieli 36 g masy, 21 mΩ rezystancji oraz okno szyny 6S wobec 4-8S, a wybór między nimi wynika z tego, ile swobody w napięciu pakietu chce mieć budowa.
3. Ciężkie role wielowirnikowca i nośności VTOL w pasmie 5-10 kg. MN501-S KV240 i MN6007 II KV160 to rekordy 6-12S i 12S, a MN6007 II KV160 publikuje najwyższy ciąg w zestawie, 6419 g przy najniższym KV.

Najczęściej zadawane pytania

Zasoby oficjalne

T-Motor publikuje oficjalną stronę produktu dla każdej jednostki wraz z panelem specyfikacji i danymi testowymi, a te strony pozostają źródłem prawdy dla każdej wartości podanej w tym przewodniku – na przykład strona produktu MN5008 KV340, strona produktu MN501-S KV240 i strona produktu MN6007 II KV160. Wartości rezystancji, liczby ogniw, ciągu, mocy i masy w powyższej tabeli to wartości publikowane przez te strony dla każdego modelu. Wartość prądu zawisu przy konkretnym śmigle i napięciu, założenie termiczne stojące za wartością dla 180 sekund albo prąd biegu jałowego dla modelu, którego rekord go nie zawiera, to pytanie do dokumentacji producenta, a nie wartość, którą można wyprowadzić z panelu specyfikacji.

Co dalej

Do tworzenia listy kandydatów, a nie do lektury, trzy narzędzia platformy wykonują tę pracę po kolei. Przeglądaj pełną kategorię Silniki do UAV, aby zobaczyć tutejsze siedem rekordów obok modeli o dużym udźwigu i modeli rolniczych, użyj Dobór, aby zawęzić według liczby ogniw, masy i publikowanej mocy, a następnie zestaw kandydatów ze sobą w Porównanie produktów. Strona aplikacji UAV o długim czasie lotu zawiera to samo obciążenie wraz z własnymi atrybutami filtrów.

Trzy dalsze artykuły obejmują te części tematu, których dobór o długim czasie lotu nie rozstrzyga. Silniki do UAV: dobór KV, ciągu i masy do płatowca omawia szerszy obraz napędu powietrznego, w tym rekordy serii U dla większych zadań nośnych, które leżą poza porównywaną tu serią MN. Silniki BLDC do modeli stałopłatowych: KV, śmigło i moc przelotowa bierze ten sam łańcuch śmigła, KV i liczby ogniw i stosuje go do konstrukcji nośnej skrzydłami, gdzie punktem pracy jest przelot, a nie zawis. Silniki do dronów o dużym udźwigu: trzy opcje T-Motor od 2.85 kg do 101 kg ciągu obejmuje nośny koniec tego samego obciążenia, gdzie konstrukcje wymiaruje się wobec ciągu trwałego w skali wielokilogramowej.

Wersja krótka: najpierw ustal śmigło i masę całkowitą, ponieważ śmigło wyznacza prędkość wału, jaką silnik musi osiągnąć, a masa wyznacza moc zawisu, jaką musi wytworzyć; następnie dopasuj KV do szyny, jaką może unieść konstrukcja, ponieważ KV staje się prędkością wału dopiero po przyłożeniu napięcia, a to szyna rozstrzyga o prądzie; a na końcu odczytaj uzwojenie wobec prądu zawisu, ponieważ wartość mocy dla 180 sekund to okno termiczne, a nie wartość znamionowa. W obrębie tej grupy ta sekwencja oddziela rekordy 3-6S i 4-6S od dwóch środkowych modeli 6S i 4-8S oraz od pary 6-12S i 12S, zanim jakikolwiek pojedynczy model zostanie zważony przeciw innemu.