Kompromis masy / pojemności baterii Quadkoptera LiPo

Próbuję znaleźć, gdzie dodatkowa pojemność baterii staje się bezwartościowa w stosunku do dodatkowej masy w przeliczeniu na quadkopter. Obecnie z akumulatorem 5500 mAh, 11,1 V, mogę uzyskać z niego od 12 minut do 12:30 czasu lotu. Moje pytanie brzmi zatem: czy w ramach możliwości podnoszenia quadów, czy jest jakiś sposób, aby dowiedzieć się, gdzie dodatkowa waga większej baterii (lub większej liczby baterii) anuluje jakąkolwiek poprawę czasu lotu? Oczywiście nie potrwa to tak długo, jak dwa osobne loty, lądowanie i zamiana baterii; Po prostu staram się zmaksymalizować mój ciągły czas „w powietrzu”. Próbuję dowiedzieć się, gdzie jest linia (i jeśli już ją przekroczyłem), przyczepiając większe baterie do quada i widząc malejące zwroty. Dzięki!

(Ponownie, na razie załóżmy, że quad jest wystarczająco silny, aby podnieść wszystko, co w niego rzucisz. Z jednym 5500 mAh, ~ 470 gramów, moja maksymalna przepustnica wynosi około 70%)

W przypadku konstrukcji quadkoptera na ogół chcesz mieć stosunek siły ciągu do ciężaru wynoszący 2: 1 . Oznacza to, że przy 100% przepustnicy chcesz, aby twój łączony ciąg śmigła był w stanie unieść dwukrotność ciężaru jednostki.

Następnie musisz określić moc, jaką silniki potrzebują do wytworzenia tego ciągu (zwykle podane w arkuszu danych). Gdy masz taką moc, możesz łatwo obliczyć czas działania baterii.

Ta strona poświęcona wydajności Quadcoptera stanowi dobry przykład:

Patrząc na dane z tabeli osiągów silnika, wygląda na to, że bezwzględna maksymalna masa, jaką silniki mogą wytrzymać, wynosi 560, czyli 2240 gramów. To wtedy silniki pracują na 100%, zużywając 95,2 watów, co oznacza około 8,6 amperów przy 11,1 wolta.

Patrząc na dane z wykresu masy lotu a mocy i żywotności baterii, wydaje się, że śmigłowiec nie powinien przekraczać 61 uncji (1700 gramów). Przy tej wadze zastosowano 61 watów mocy, czyli 5,5 ampera przy 11,1 wolta.

Wykres pokazuje również, że jedna uncja masy lotu wymagałaby jednego wata mocy, a dwa są liniowo skorelowane. Zakładając, że statek ma 60 uncji, potrzeba 60 watów mocy.

Ten cytat jest jednak nieco mylący. Oryginalnemu autorowi brakuje słów „na silnik” w podsumowaniu. 230 W / 4 silniki = 57,5 ​​W. Tam właśnie otrzymali wniosek „60 uncji potrzebuje 60 watów (na silnik)”. Jednak ogólna metoda kreślenia wydajności jest korzystna dla odpowiedzi na pytanie.

Jeśli zwiększysz maksymalny stosunek ciągu do ciężaru, możesz obniżyć przepustnicę, zużywać mniej energii i dłużej pozostawać w powietrzu. Możesz więc zwiększyć ciąg lub zmniejszyć wagę, aby uzyskać dłuższy czas lotu.

Aby bardziej zwięźle odpowiedzieć na twoje pytanie, moment malejących zwrotów przychodzi, gdy dodatkowy ciężar dodany przez akumulator obniża stosunek siły ciągu do ciężaru poniżej 1,5: 1 na niskim poziomie.

Inną kwestią do rozważenia jest gęstość energii technologii akumulatorowej. Ile mocy na jednostkę masy może wytrzymać akumulator. Prawdopodobnie używasz akumulatorów litowo-jonowych, które są prawdopodobnie najlepsze dostępne od ceny do wydajności. Ale jeśli naprawdę chcesz uzyskać dłuższy czas lotu bez zwiększania masy, możesz rozważyć niektóre z bardziej ezoterycznych (i znacznie droższych) technologii.

I prawdopodobnie warto wspomnieć, że nawet w kategorii litowo-jonowej nie wszystkie baterie są sobie równe.

Baterie powinny ważyć mniej więcej tyle samo, co wszystkie pozostałe elementy płatowca łącznie.

W przypadku danego samolotu - wszystko to znane poza masą akumulatorów - absolutny maksymalny czas lotu występuje, gdy waga akumulatorów jest dwa razy większa niż waga całej reszty płatowca łącznie. Jednak wiele innych cech - czas na podniesienie się na wysokość, czas reakcji, unikanie przeciągnięcia itp. - działa lepiej przy mniejszej wadze akumulatora, więc lepszą zasadą jest to, że akumulatory są mniej więcej takie same (jeden raz) jak wszystko inne łączny. Odniesienie: Andres 2011. Optymalna pojemność baterii . przez Heino R. Pull .

Ta ogólna zasada dotyczy wszystkich rodzajów samolotów zasilanych bateryjnie - stałopłat, quadcopters, helikopterów itp.

(Wybacz, że poddałem recyklingowi moją odpowiedź na temat skuteczności robota mobilnego w odniesieniu do masy ).

EDYCJA: naprawiono sprzeczne zdanie - dzięki, Gustav.

Czy widziałeś te nowe baterie cynkowo-powietrzne 8-komorowe 10 000 mAh 12V drony? http://www.tradekorea.com/product-detail/P00265914/drone_battery_10000mAh.html#.UjpxM2QpY2K widział powyższą tabelę różnych stosunków mocy do masy w porównaniu powyższej dyskusji porównującej wydajność z ogniwami paliwowymi (które wciąż są zbyt ciężkie 1,2 kg + paliwo ^ 800g +)

bawił się pomysłem quada wyposażonego w cynkowo-powietrzną baterię 10 000 mAh, alternatory 4xGenesys i 2x super kondensatory

Barry Densley

A może trochę eksperymentować?

Wziąłbym najlżejszą baterię, jaką mogłem znaleźć, a następnie spróbowałem dodać ciężary. Dla każdej masy zmierzyłbym czas lotu, sporządziłem wykres „czas lotu / mAh” vs „masa startowa” i dopasowałem krzywą przez punkty danych. Potem poszedłem na hobbyking i dla każdego pakietu akumulatorów obliczałem czas lotu, używając mojego nowego magicznego wykresu. Znajdź maksimum i gotowe :-)