Созданный ютубером «самый эффективный в мире» дрон летает без остановки 3,5 часа

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Новость | Дроны, роботы и конструкторы

На этой неделе беспилотный летательный аппарат, специально разработанный для продолжительных полетов, произвел фурор среди энтузиастов авиации, продемонстрировав способность находиться в воздухе свыше 3,5 часов без подзарядки.

Этот выдающийся полет, осуществленный инженером и экспертом по дронам Люком Максимо Беллом, наглядно демонстрирует, как продуманная конструкция и оптимизация энергопотребления могут существенно увеличить время нахождения дрона в воздухе.

Карьера Белла уже отмечена рекордами. В 2022 году он установил мировой рекорд скорости для своих квадрокоптеров Peregrine. Теперь же его фокус сместился со скорости на продолжительность полета.

Созданный Люком Максимо Беллом дрон превосходит все ожидания по продолжительности полета
Автор: Люк Максимо Белл/YouTube Источник: interestingengineering.com

Результатом стала машина, созданная с единственной целью: максимально долго оставаться в воздухе.

Белл подошел к этому проекту, поставив выносливость во главу угла. Каждое инженерное решение было подчинено этой цели. Вместо традиционных небольших и быстро вращающихся пропеллеров он выбрал 40-дюймовые пропеллеры из углеродного волокна от T-Motor. Эти пропеллеры G40 вращаются на низкооборотистых двигателях, что снижает потребление энергии.

Они были использованы в сочетании с антигравитационными двигателями MN105 V2 мощностью 90 кВ. Это были самые легкие двигатели, способные вращать пропеллеры такого размера, не добавляя излишний вес дрону. Такая конструкция позволяет дрону удерживаться в воздухе при меньших энергозатратах.

Энергию дрону поставляют полутвердотельные литий-полимерные аккумуляторы NMC от Tattu, обеспечивающие около 320 ватт-часов на килограмм. Это почти вдвое больше, чем у стандартных литий-полимерных элементов. Для дронов с длительной продолжительностью полета такая плотность энергии напрямую означает увеличение времени работы.

Белл также позаботился об уменьшении веса батарей. Он удалил по 180 граммов из каждого блока батареи и заменил тяжелые разъемы на более легкие. В общей сложности это позволило сэкономить 360 граммов, что сопоставимо с весом всей рамы дрона из углеродного волокна.

В режиме зависания дрон потребляет около 400 ватт. При плавном движении вперед, благодаря улучшенной аэродинамике, подъемная сила снижается, а потребление энергии падает примерно до 250 ватт. Эта эффективность стала ключевым фактором в увеличении общего времени полета дрона.

Длина плеч корпуса дрона также сыграла важную роль. Белл использовал гидродинамическое моделирование в программе AirShaper для тестирования различных конфигураций, остановившись на 800-миллиметровых плечах как оптимальном балансе между эффективностью и весом.

Слишком короткие плечи приводят к интерференции вихревых следов от пропеллеров, тогда как слишком длинные делают конструкцию тяжелее и менее эффективной. Выбранная длина минимизировала помехи, избегая излишнего усложнения конструкции.

Особое внимание было уделено в дроне и проводке. На каждый двигатель требовалось около 11 метров провода. Белл выбрал провод сечением 18 AWG, сбалансировав электрическое сопротивление и вес меди. Более толстый провод снижает потери, но увеличивает массу. Он оптимизировал систему для достижения общей энергоэффективности.

Созданный Люком Максимо Беллом дрон превосходит все ожидания по продолжительности полета
Автор: Люк Максимо Белл/YouTube Источник: interestingengineering.com

Конструкция рамы дрона включает трубы из углеродного волокна в сочетании с напечатанными на 3D-принтере компонентами: рычагами, креплениями и стойками шасси. Конструкция получилась легкой, но достаточно прочной для длительных полетов.

Чтобы сократить количество потенциальных точек отказа, Белл упростил электронику. Электронный регулятор скорости Holybro Nano Drive 4-в-1 управляет питанием. Полетный контроллер TBS Lucid H7 работает на прошивке INAV. Модуль GPS Matek обеспечивает данные о местоположении, а передатчик DJI O4 Air транслирует видео в реальном времени.

Ранее облегченные компоненты выходили из строя во время испытаний. Белл заменил их на проверенные детали для повышения надежности. Многочисленные стендовые испытания позволили измерить соотношение тяги к мощности при различных нагрузках. Белл обнаружил, что эффективность снижается с увеличением тяги, что помогло ему поддерживать меньший вес, сохраняя при этом достаточный запас тяги.

Первые полеты сопровождались вибрациями и поломками компонентов дрона. Каждая неудача способствовала совершенствованию конструкции. После доработки системы дрон смог совершать непрерывные полеты продолжительностью более 3 часов 30 минут, даже в ветреную погоду.

Уже через 2 часа и 14 минут дрон Белла превзошел рекорд модели Q12 компании SiFly по зависанию в воздухе, при этом у него оставался значительный запас заряда батареи. Полет вперед еще больше повысил эффективность. Дрон благополучно приземлился с напряжением батареи 2,95 вольт, что предотвратило его повреждение.

Показатели выносливости остаются неофициальными, но они явно превосходят известные на данный момент эталонные значения.

Источник: interestingengineering

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

1 комментарий

SevenDays
о да жаба своё болото хвалит а что за батарея использовалась ни слова .)) ах да куплена в Made in China…

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Туринская плащаница Дани Рязанова: как молодой художник из Петербурга рисует огнем

Раньше, наблюдая за современным художественным процессом, казалось, что молодые художники стремятся как можно дальше уйти от «навязанных» канонов, отказаться от всего, чем пользовались мастера...

Детальное изучение мозга чемпиона по памяти раскрыло нейробиологию его трюков

Рабочая память человека имеет свои физиологические ограничения. Исторически в когнитивной психологии этот предел описывался формулой «семь плюс-минус два элемента». Вы можете легко удержать в...

Эффект странника: как навыки ориентации в пространстве породили у человека геометрическое мышление

Со времен Платона геометрия считалась высшим проявлением абстрактного мышления. В диалоге «Менон» философ просит необразованного мальчика-раба удвоить площадь квадрата — и тот, опираясь...

Каньон Антилопы: почему он самый извилистый и фотогеничный в мире

В Аризоне, на землях индейцев навахо, находится место, любимое фотографами со всего мира. Каньон Антилопы вы наверняка хоть раз видели на заставке своего компьютера. Microsoft вносила его виды в...

Почему кофе и чай бодрят: взгляд с точки зрения науки

Вы когда-нибудь замечали, что после чашки кофе фокусировка внимания резко обостряется, но уже через полчаса ясность мысли начинает неумолимо угасать? Эти «американские горки» связаны с конкретными...