Cum să proiectați corect un avion elicopter VTOL/ADAV?

de data asta pentru distragere... câteva jumătăți de nuci cărora le place să se pună.

Redundanță (în aeronautică)

Cuvântul redundanţă are o interpretare literară, adică „repetări” sau „reformulari” care pot avea o conotație peiorativă (greutatea vorbirii) sau dimpotrivă informativă (insistență/precizie)

În domeniul aeronautic, redundanța este o chestiune pur tehnică care poate fi rezumată după cum urmează:
înmulțiți sistemele pentru a evita o defecțiune globală.

Putem încerca să facem sisteme redundante, fie că sunt computerizate, hidraulice sau mecanice.

Cu toate acestea, în special pentru dispozitivele care nu ridică, este necesar să se evite greutatea moartă în dispozitivele zburătoare.

Mă interesează astăzi redundanța propulsoarelor.

Pentru aeronave ușoare
* singurul motor nu are redundanță: dacă singura sa elice nu mai funcționează, își continuă drumul în timp ce planează, singurul mijloc de acțiune al pilotului este manipularea suprafețelor de control (lift și cârmă) precum și eleroanele de pe aripi. Aeronava pierde ireversibil altitudine, mai ales dacă netezimea sa este mediocră.
* cel dublu motor, Și a fortiori multimotoarele sunt redundante: un propulsor se poate defecta, dar celelalte propulsoare mențin un control suficient al aeronavei (chiar dacă este necesar să se compenseze dezechilibrele de tracțiune-împingere cu dispozitivele deflectore de pe aripi).

Pentru elicoptere
* cel un singur rotor nu are redundanță, iar defecțiunea rotorului de coadă duce frecvent la accidente de rotire. Cu toate acestea, un elicopter cu un singur rotor poate ateriza în caz de dezastru lăsând rotorul să „planeze” în timp ce gestionează coborârea în altitudine (tehnică numită autorotație).



* multirotor (adesea 2) par redundante, dar, în realitate, defectarea unui rotor duce la un dezechilibru imens, un apriori necompensabil

Pentru ADAV/VTOL
* S-ar putea imagina o oarecare redundanță prin trecerea de la modul avion la modul elicopter dacă unul dintre moduri eșuează, dar celălalt este durabil

Vreau să mă adresez mai precis în cazul unui ADAV multirotor în modul elicopter flotant.

În acest caz, forțele aerodinamice de rezistență și ridicare sunt aproape zero (în afară de cele experimentate de palele elicei). Echilibrul aeronavei rezultă din forțele F1, F2, F3... ale diferitelor rotoare și din greutatea mg a aeronavei.

Iată o diagramă care reprezintă situația cu 5 forțe.




Dispozitivul este suspendat de un „poligon de sprijin” (care nu este neapărat plat), vârfurile acestui poligon fiind punctele în care se exercită tragerile/împingerea elicelor.

Echilibrul de forțe dă:

această ecuație garantează imobilitatea centrului de greutate al dispozitivului



Bilanțul momentelor forțelor readuse în G centrul de greutate dă:

această ecuație garantează nerotirea dispozitivului (care l-ar putea întoarce și îl poate face și mai incontrolabil)

Cea mai mică soluție pare să fie un rotor dublu contrarotativ (pentru a evita efectele de contracuplu și giroscopice) sub care atârnă centrul de greutate (practic asta fac elicopterele cu dublu rotor).

Un dronă cu patru rotoare cine pierde un rotor poate ajunge din urmă cu un algoritm destul de complex care gestionează ultimele 3 elice disponibile (3 împingeri) garantând atât echilibrul forțelor + echilibrul momentelor + compensarea contra-cuplului.

Cu cât sunt mai multe elice și orientări posibile, cu atât pare mai jucabil (redundanță) pentru a garanta controlul aeronavei.

Cred ca cu 3 elice, daca centrul de greutate este direct deasupra poligonului (sa zicem ca daca verticala care trece prin G strapunge poligonul), putem recupera aparatul.

cu doar 2 elice, aeronava riscă să se răstoarne (G va dori să se alinieze cu linia de ridicare), cu excepția cazului în care G este deja direct deasupra acestei linii prin proiect.

Totuși, aceasta se bazează pe calcule destul de complexe și mai ales pe algoritmi de control foarte sensibili și eficienți.

Spune-mi cândva ce crezi despre asta.

Am văzut câteva videoclipuri cu drone defecte... un quad care pierde un motor se pierde și se prăbușește, totuși există trei drone, dar configurația unui quad este făcută pentru 4 ridicări...

Nu văd cum un algo atât de complex ar putea gestiona cuplul și echilibrul pe axa defectuoasă: elicea rămasă ar trebui să împingă... în sus pentru a compensa greutatea motorului HS! Este posibil doar cu o elice cu pas variabil care ar funcționa în propulsie retro... și care ar trebui să fie super receptivă... în opinia mea, este imposibil în acest fel.

Ca o reamintire: o elice care se intoarce cu susul in jos functioneaza foarte prost... incercarea de a face ca un avion sa decoleze in marsarier...este acelasi lucru

Să-l oprești tot ar fi cel mai bun lucru de făcut?

Deși cuplul nu este prea serios, ar roti... suficient pentru a ateriza în siguranță.

Hexurile pe 5 motoare pot trece...

Faceți o căutare pe youtube.

De asta dronele umane pe o bază quad fără o aripă de transport... sunt în mod inerent periculoase... chiar și cu o configurație 4*2…deși adaugă un plus de securitate…

În curând vor fi morți și vor fi interziși... da, sunt porumbei în oraș! (inteles dublu)

Cred că acesta este un subiect care merită explorat...

Dacă ne uităm la un trirotor



Defecțiunea unui rotor nu pare a fi recuperabilă. Într-adevăr, cele 2 rotoare rămase exercită un moment de rotație care înclină dispozitivul.

De exemplu, dacă F3=0, G va încerca să treacă direct deasupra liniei 1-2

Deși dacă ne imaginăm rotoare basculante, situația nu este fără speranță. Dispozitivul va fi înclinat, dar staționar.

Dacă ne uităm la un quadrotor



Defectarea unui rotor, dacă celelalte 3 rămân la forță egală, înclină dispozitivul.

DAR există o soluție (cel puțin matematică), chiar și presupunând rotoarele care nu se înclină.

Este necesar să opriți rotorul diametral opus rotorului defect. Punctul G rămâne suspendat la linia de ridicare definită de diagonala celor 2 rotoare încă în mișcare.

De exemplu, dacă F4=0, este ȘI necesar F2 = 0, iar G rămâne direct deasupra mijlocului diagonalei 1-3.

Asta tocmai am spus: oprirea este încă cea mai bună soluție...

Cu excepția faptului că, în viața reală, oprirea nu va funcționa pe un quad pentru că totul în aer se mișcă... și cea mai mică perturbare va răsturna mașina... ca cea a elicelor oprite care nu vor fi setate în același mod în raport cu vânt relativ... pe scurt, e mort!

Este ca și cum ai menține orice echilibrat pe un pivot perfect: o singură respirație și se răstoarnă... acest lucru este mai rău pentru că respirația este automată!

În caz contrar, retro-propulsie de urgență...

Cu o aripă de putere este diferit... quad-urile umane sunt o prostie... de... au milioane, dar este o prostie

dacă puneți G sub rotoare, funcționează bine.

Este elicopterul cu două rotoare.

* elice contra-rotative implantate pe diferite axe paralele (mai simplu!)
ca CH47 Chinook

Într-adevăr, dacă G este deasupra rotoarelor, se comută. Și rotoarele cu susul în jos vor accelera dispozitivul în jos... în plus față de greutate.

Volocopter, taxiul multirotor, plasează G mult sub poligonul suport

Dacă împingem multirotorul la extrem, există un proiect de taxicopter cu multe elice, numit „VOLOCOPTERE”

și cu toate aceste rotoare, trebuie să poată menține o stabilitate acceptabilă chiar dacă 1 sau 2 eșuează.

Asezati 2 dezechilibrate de 750 kg la 10m de cabina si a caror rezistenta variaza in functie de viteza...va merge mult mai putin bine! Așezați într-unul, nu va decola niciodată... sau mai degrabă dacă și se va întoarce direct...

Volocopterul este de fapt mai sigur decât quad-urile, vorbeam despre el aici în 2016... transporturi-electrice/l-ehang-184-first-drone-for-man-t14437-10.html

plasarea dezechilibrului, după cum spuneți, echivalează cu deplasarea violentă a lui G în afara liniei poligonului/liftului, destabilizand astfel în mod clar aeronava.

Nu face nimic eh

Încerc în acest thread să adun tot materialul potrivit pentru a nu face erori de design.

Aeronautica nu este specialitatea mea, dar am voie bună, și am grijă de mine, mai ales când găsesc medici buni sau documentație foarte instructivă.

Remundo a scris:sau documentare foarte instructivă.

Am de gând să fac încurcătură

Am făcut avioane datorită documentației... Ei, mai degrabă planoare... Care au traversat sălile de clasă enervându-mi profesorii... Mi-a făcut niște probleme... Dar măcar nu-mi fac griji.nu sunt prăbușit... .

Am lipit și muște pe confetti... Zboară prost și nu pentru mult timp... O pistă de îmbunătățit

ah și ți-au „decoltat” notele? Erau stabili?