Серия T-Motor VL: 16 комплектов силовой установки VTOL с MTOW от 12 kg до 150 kg

Серия T-Motor VL — это семейство из 16 комплектов силовой установки VTOL, созданных для подъёмной фазы аппаратов вертикального взлёта и посадки самолётного типа. В каждом комплекте мотор соединён с согласованными ESC и пропеллером, и для каждой ступени производитель публикует рекомендуемую максимальную взлётную массу для рамы квадрокоптера. В этой статье ступени сведены в схему и показано, как масса аппарата попадает на одну из них.

Краткий ответ

Серия T-Motor VL охватывает опубликованную MTOW квадрокоптера от 12 kg до 150 kg в 16 комплектах, и каждый комплект поставляется как мотор, ESC и пропеллер, а не как отдельный мотор. Диапазон делится на три полосы напряжения: десять комплектов работают на 12S, два на 14S и четыре на 24S. MTOW здесь означает максимальную взлётную массу, и производитель указывает это значение для рамы квадрокоптера, поэтому гексакоптер или октокоптер достигает той же полной массы при меньшей нагрузке на каждую балку.

Поэтому подбор начинается с аппарата, а не с мотора. Чтение серии T-Motor VL снизу вверх — самый короткий путь от взлётной массы к конкретному комплекту, потому что опубликованные ступени дискретны и каждая называет свои компоненты силовой установки VTOL. Платформа, уже спроектированная вокруг батарейной шины и диаметра пропеллера, сузила выбор до нескольких ступеней ещё до того, как прочитан номер модели. Категория VTOL-дроны собирает задачи аппарата, которые обслуживает этот диапазон.

Что входит в комплект силовой установки серии T-Motor VL

Этот диапазон — не линейка отдельных моторов с отдельно продаваемыми аксессуарами. Каждая позиция серии T-Motor VL — это комплект силовой установки, и три части согласованы на заводе: мотор, ESC, который им управляет, и пропеллер, с которым он испытан. Если читать диапазон как линейку моторов, упускаются два компонента, которые решают, будет ли установка работать. Для более широкого обзора того, как это семейство соседствует с моторами самолётного типа и мультикоптерными, руководство Моторы для дронов: выбор для FPV, самолётного типа и VTOL охватывает более широкую область.

Мотор, ESC и пропеллер как один комплект

Пропеллер — часть спецификации, а не дополнение. Серия T-Motor VL публикует названный пропеллер для каждого комплекта, от DZ17 × 6.2 на младшей позиции до VZ45 × 18 на старшей, и значение тяги, указанное для этого комплекта, относится именно к этому пропеллеру. Установка другой лопасти меняет нагрузку, которую видит мотор, а это меняет ток, который должен выдавать ESC. Три части движутся вместе — поэтому силовая установка VTOL задаётся как единое целое, а не собирается из отдельно выбранных деталей.

Масса ESC входит в пустую массу

ESC — отдельная позиция на аппарате, и в верхней части диапазона один блок составляет заметную долю подъёмного оборудования. Столбец массы мотора в таблице ниже — это масса мотора в том виде, как её публикует производитель, вместе с кабелем; он не охватывает ESC, пропеллер, крепление и проводку. Бюджет пустой массы, построенный только на этом столбце, занижает подъёмное оборудование, поэтому бюджету нужна масса установленного полного комплекта.

Лестница MTOW: MTOW квадрокоптера от 12 kg до 150 kg

Серия T-Motor VL читается как лестница, потому что шаги рекомендуемой MTOW квадрокоптера опубликованы и дискретны. Двенадцать нижних позиций охватывают от 12 kg до 70 kg с шагом в несколько килограммов, а четыре позиции 24S начинаются с 90 kg. Шаги — это опубликованные полосы, а не непрерывная шкала, поэтому некоторые массы попадают между двумя позициями, а не внутрь одной. Чтение лестницы снизу вверх показывает, где каждая ступень добавляет тягу, а где — массу.

12S и 14S: от 12 kg до 70 kg

Двенадцать комплектов покрывают нижнюю часть диапазона. Младший, VL5009 KV275, опубликован для квадрокоптера 12-15 kg с тягой 8624 g на балку и мотором 280 g. Затем лестница поднимается через VL6011 KV180 и VL6013 KV210 для 15-22 kg, VL7015 KV190 и VL8015 KV170 около 22-25 kg, VL8018 KV180 и VL8020 KV170 для 30-35 kg и VL8022 KV170 на 40 kg. Пара 14S, VL1035 KV150 и VL1040 KV150, замыкает эту полосу на 55-70 kg с тягой 36173 g и 45797 g на балку.

24S: от 90 kg до 150 kg

Четыре комплекта несут верх лестницы. VL1155 KV65 опубликован для 90-105 kg с тягой 57036 g на балку, VL1165 KV60 — для 115-125 kg с 66032 g, а VL1180 KV60 и VL1380 KV60 — оба для 140-150 kg с 88075 g и 83024 g. Все четыре работают на шине 24S и комплектуются ESC VL200A или VL300A, что представляет собой другое семейство контроллеров, чем блоки от V60A до V200A, используемые ниже.

Ролик стоит посмотреть до таблицы ниже, потому что он показывает два конца одного семейства под нагрузкой, а не как голое железо. Силовая установка VTOL серии T-MOTOR VL на реальных платформах охватывает только эти две модели, а лестница продолжается за обеими. Каждая полоса MTOW квадрокоптера в серии T-Motor VL опубликована для четырёх балок, поэтому значение описывает полный аппарат, а не отдельный мотор.

Какой конец диапазона подходит какому аппарату

Взлётная масса решает, к какому концу диапазона относится проект, но число винтов и назначение полезной нагрузки решают, какой запас нужен этому концу. Квадрокоптер на 40 kg и октокоптер на 40 kg не попадают на одну и ту же позицию: второй распределяет ту же массу по вдвое большему числу балок, поэтому средняя нагрузка на балку падает. Опубликованные полосы всё равно описывают квадрокоптер, поэтому октокоптеру нужна собственная оценка, а не рейтинг, перенесённый из таблицы.

Назначение полезной нагрузки и число винтов

Значения, опубликованные для серии T-Motor VL, предполагают четыре балки, и полосы MTOW опубликованы для этой конфигурации. В идеализированном висении при равномерном распределении нагрузки добавление подъёмных балок снижает среднюю тягу, которую каждая балка должна создавать при данной массе аппарата, но это оценка, а не правило шага: гексакоптеру или октокоптеру нужна собственная оценка запаса по тяге, взаимного влияния винтов, эффективности управления, поведения при переходе и отказных случаев, и он несёт больше силовой установки, чем квадрокоптер той же массы. Масса полезной нагрузки — отдельный вопрос, потому что она повышает полную массу и вместе с ней потребность в тяге. Расположение полезной нагрузки смещает центр масс и может повысить требования к управлению и конструкции, но смещённая полезная нагрузка при той же взлётной массе сама по себе не требует большей тяги. Сначала силовая установка подбирается по тяге и рабочему запасу, затем проверяются ограничения по центру масс, эффективность управления и нагрузки на конструкцию для данной компоновки полезной нагрузки.

Число винтов — это оценка, а не рейтинг

Идеализированная зависимость обратная: удвоение числа балок вдвое снижает среднюю тягу, которую каждая балка должна создавать при той же полной массе. Это первая оценка для случая висения, а не коэффициент пересчёта для опубликованной MTOW, потому что полосы предполагают четыре балки, и комплект, перенесённый на октокоптер, для такого аппарата не валидирован. Направление, которое важно на практике, — обратное: комплект, выбранный под октокоптер и затем установленный на раму квадрокоптера, запрашивается примерно вдвое больше тяги, чем для него указано, и именно опубликованная MTOW квадрокоптера выявляет это несоответствие. Поэтому число винтов идёт в последовательности раньше номера модели, а полный аппарат всё равно должен быть проверен в той конфигурации, в которой он будет летать.

Почему фиксация пропеллера определяет серию

Возможность, с которой производитель начинает описание по всей серии T-Motor VL, — это замок пропеллера, описанный как устанавливаемый угол 360 градусов, удерживаемый ESC. На аппарате самолётного типа, который переходит от висения к полёту на крыле, подъёмные пропеллеры останавливаются, и остановленная лопасть должна занимать известную ориентацию, а не находиться там, куда её отклонил поток, поэтому положение покоя относится к компоновке аппарата, а не к деталям, оставленным на волю случая.

Фиксация пропеллера на 360 градусов

Остановленный пропеллер, стоящий под произвольным углом, находится в потоке над крылом, и то, где он окажется, меняется от полёта к полёту. Замок, удерживающий лопасть под выбранным углом, делает это положение повторяемым. Производитель указывает, что замок срабатывает за секунды и что угол можно задавать, что позволяет проектировщику аппарата выбирать, где будет стоять остановленная лопасть. Помогает ли данный угол конкретному крылу, зависит от аппарата, пропеллера и установки, поэтому аэродинамический результат — свойство полного аппарата, а не замка как такового.

Удерживающий ток в запертом состоянии

Удержание лопасти против потока требует момента, и ESC подаёт его в виде тока. Производитель описывает ESC так, что он регулирует удерживающий ток под внешнюю нагрузку, а не держит фиксированное значение, и публикует потребление в режиме ожидания около 10 W в запертом состоянии, что и удерживает нагрев от функции удержания низким на протяжении крейсерского режима. То же семейство ESC описано как поддерживающее CAN 2.0 на стороне контроллера — интерфейс, используемый для подачи команд и мониторинга комплекта со стороны автопилота в установке серии T-Motor VL.

Фиксация — лишь половина задачи перехода. Два режима полёта предъявляют к одному мотору разные требования, и Моторы для VTOL-дронов: баланс тяги в висении и эффективности в крейсерском режиме излагает, как тяга в висении и эффективность в крейсерском режиме тянут в противоположные стороны, когда подъёмная фаза заканчивается.

Диапазоны напряжения: 12S, 14S и 24S

Диапазон организован вокруг трёх напряжений шины, и полоса, в которой находится проект, обычно фиксирована до выбора мотора, потому что батарейный блок и проводка аппарата к этому моменту уже определены. Производитель указывает, что серия в целом поддерживает диапазон от 6S до 24S, тогда как 16 опубликованных комплектов занимают 12S, 14S и 24S.

12S: десять комплектов

Десять комплектов серии T-Motor VL работают на шине 12S: от VL5009 KV275 до VL8022 KV170 и выше них VL1028 KV190 и VL1032 KV180. Эта полоса несёт опубликованную MTOW квадрокоптера от 12 kg до 55 kg. ESC в этой группе идут от V60A внизу до V200A наверху, а масса мотора растёт с 280 g до 1090 g на том же промежутке.

14S: два комплекта

Два комплекта поднимаются до 14S: VL1035 KV150 при 1205 g и VL1040 KV150 при 1100 g. Оба опубликованы для полосы 55-70 kg и оба рассчитаны на 150 KV. Именно шина 14S отделяет эту пару от группы 12S: при данном уровне электрической мощности и сопоставимой эффективности системы более высокое напряжение шины обычно означает меньший ток питания, тогда как ток, который аппарат фактически потребляет, следует за его рабочей точкой, а не за обозначением напряжения.

24S: четыре комплекта

Четыре комплекта работают на 24S и охватывают от 90 kg до 150 kg MTOW квадрокоптера. Переход от пары 14S к VL1155 KV65 — самый крупный единичный шаг в серии T-Motor VL, и он сопровождается сменой семейства контроллеров на ESC VL200A и VL300A. Проект, пересекающий этот шаг, меняет напряжение шины и семейство контроллеров вместе с мотором, поэтому верх диапазона — другая силовая передача, а не увеличенная версия нижней.

Согласование ESC и пропеллера в силовой установке VTOL

Поскольку каждый комплект серии T-Motor VL согласован на заводе, ESC и пропеллер, опубликованные вместе с мотором, — это та пара, к которой относится значение тяги. Замена любой из частей выводит комплект за пределы опубликованной конфигурации, и значения больше не описывают то, что будет делать аппарат. Рассмотрение пары как фиксированной — простейший способ остаться внутри опубликованного диапазона силовой установки VTOL.

Восемь номиналов ESC по всему диапазону

Серия T-Motor VL использует восемь номиналов ESC: V60A, V80A, V120A, V150A, V200A, VL248A, VL200A и VL300A. Блоки серии V обслуживают комплекты 12S и 14S, а блоки серии VL — верх диапазона. Переход от V150A к V200A происходит между VL8022 KV170 и VL1028 KV190, а переход к контроллерам серии VL — на границе 24S.

Замена пропеллера меняет ESC

Более крупный пропеллер поглощает больше момента при той же частоте вращения, что повышает ток при данной тяге. Если ESC был рассчитан на опубликованную лопасть, его запас расходуется на это изменение. На практике замена пропеллера в согласованном комплекте — вопрос из четырёх частей: выдержит ли мотор нагрузку, сможет ли ESC выдать ток, останутся ли мотор и ESC в своих тепловых пределах и сохранит ли аппарат дорожный просвет для большего диска. Любой отказ из четырёх выводит установку за пределы опубликованной конфигурации силовой установки VTOL.

Матрица характеристик серии T-Motor VL

Таблица ниже перечисляет все 16 комплектов серии T-Motor VL в опубликованном виде, упорядоченные по рекомендуемой MTOW квадрокоптера. Названия моделей включают номинал KV, а столбец напряжения указывает шину, на которой работает каждый комплект.

Рекомендуемая MTOW — опубликованное производителем значение для квадрокоптера. Максимальная тяга на балку и масса мотора — опубликованные производителем значения для согласованного комплекта, а условия испытаний, стоящие за значением тяги, приведены на странице каждого продукта.

Масса мотора растёт с 280 g до 2680 g по таблице, а тяга на балку — с 8624 g до 88075 g, поэтому два конца различаются примерно в девять раз по массе и примерно в десять раз по тяге. Это сравнение справедливо для концов таблицы, а не для каждой строки: отношение опубликованной тяги на балку к массе мотора идёт от примерно 24 g/g на VL8015 KV170 до примерно 42 g/g на VL1040 KV150. Отношение — это арифметика по двум опубликованным значениям, а не мера эффективности и не прогноз для установленного аппарата.

Группа 24S — это место, где лестница перестаёт быть плавной. Между VL1040 KV150 на 65-70 kg и VL1155 KV65 на 90-105 kg происходит скачок сразу во всех столбцах: напряжение, масса мотора, семейство ESC и тяга. Проект в этом промежутке выбирает не между соседними позициями, а то, вокруг какой стороны смены силовой передачи строить аппарат.

Две позиции 24S, опубликованные на 140-150 kg, VL1180 KV60 и VL1380 KV60, имеют общее напряжение шины, ESC и размер пропеллера и различаются опубликованной массой мотора и тягой на балку. Производитель указывает для них 36N40P и 36N42P, поэтому различие в числе пазов и полюсов стоит в спецификации, а не выводится из таблицы. Одна таблица не объясняет разделение по массе и тяге, и страницы продуктов — то место, где сравниваются полная спецификация и условия испытаний, прежде чем рассматривать любую из позиций как взаимозаменяемую с другой.

Согласование комплекта с аппаратом: последовательность подбора

Последовательность ниже превращает взлётную массу в одну позицию серии T-Motor VL. Каждый шаг сужает поле, и порядок важен, потому что более поздний шаг может отменить более ранний выбор.

Шаг 1: зафиксировать MTOW

Начать следует с полной массы, при которой аппарат фактически будет летать, включая батарею, полезную нагрузку и подъёмное оборудование. Опубликованные значения относятся к квадрокоптеру, поэтому рядом с массой следует отметить число балок. Масса в середине полосы — самый простой случай; масса в верхней части полосы не оставляет запаса на более тяжёлую батарею.

Шаг 2: разделить на число балок

Полная масса делится на число подъёмных балок, чтобы получить среднюю нагрузку, которую каждая балка несёт в висении, при допущении о равномерном распределении нагрузки. Это значение — средняя потребность в тяге, а не самостоятельный критерий подбора: выбранный комплект должен удерживать запас по тяге для условий, в которых аппарат будет летать, а опубликованное значение тяги нужно читать вместе с условиями испытаний производителя. Результат сравнивается с тягой на балку, а не с рекомендуемой MTOW, затем полный аппарат проверяется в висении, при переходе и на остальной части лётной огибающей, включая конструктивные ограничения и ограничения по управлению.

Шаг 3: попасть в диапазон напряжения

Если блок питания уже выбран, диапазон напряжения фиксирован, и перечень кандидатов сокращается до двенадцати комплектов 12S и 14S или до четырёх комплектов 24S. Если блок питания ещё открыт, взлётная масса сначала определяет полосу: группа 24S несёт все позиции выше 70 kg, поэтому ни один вариант 12S или 14S не достигает этой части диапазона.

Шаг 4: проверить ESC и пропеллер

Следует убедиться, что ESC, опубликованный с выбранным комплектом, выдержит ток, который будет потреблять аппарат, и что диаметр пропеллера соответствует дорожному просвету и компоновке крыла. Комплект, подходящий по тяге, но не по диаметру пропеллера, не подходит, а пара не регулируется без выхода за опубликованную конфигурацию.

Шаг 5: проверить напряжение и ток шины

Последняя проверка — силовая передача в целом. Напряжение шины задаётся блоком питания, а ток шины — это сумма того, что потребляют ESC. Установка 24S в верхней части диапазона тянет ток, который должны нести проводка, разъёмы и распределительная плата. Общая логика подбора, стоящая за запасом по тяге и тепловым запасом, изложена в Подбор двигателя для дрона с высокой тягой: полезная нагрузка, КПД и тепловой запас, и она применяется без изменений после того, как комплект выбран здесь.

Часто задаваемые вопросы

Официальные материалы

16 страниц продуктов несут полную спецификацию и данные испытаний для каждого комплекта, а страница производителя связывает более широкую программу. T-Motor — производитель каждой позиции в таблице выше, и каждая страница продукта повторяет согласование силовой установки VTOL для этого комплекта.

Куда двигаться дальше

Лестница отвечает на вопрос о массе. Вопрос режима полёта, вопрос запаса по тяге и задача перехода рассматриваются в других материалах сайта, а страницы продуктов несут подробности по каждой строке матрицы.

Моторы для VTOL-дронов: баланс тяги в висении и эффективности в крейсерском режиме излагает задачу двух режимов. Моторы для дронов: выбор для FPV, самолётного типа и VTOL ставит серию T-Motor VL рядом с другими семействами самолётного типа и мультикоптерными. Подбор двигателя для дрона с высокой тягой: полезная нагрузка, КПД и тепловой запас продолжает логику подбора после того, как комплект выбран, а страница категории VTOL-дроны собирает задачи аппарата, которые обслуживает диапазон.