Wie Do Drones Eigentlich Fly?

Multirotor Drohnen sind nun alltäglich und fortgeschritten, dass jeder sie fliegen kann, aber die meisten Menschen verstehen wahrscheinlich nicht, wie sie in der Luft bleiben. Das Verständnis der grundlegenden DRONE-Flugphysik kann Sie zu einem besseren Drohnenpiloten bringen. Es ist einfach! [fünfzehn]

Wie Hubschrauber fliegen

Wir fangen mit etwas völlig anderem an: Hubschraubern. Es könnte wie ein seltsamer Umweg erscheinen, aber etwas darüber zu wissen, wie Hubschraubern fliegen, wird das Verständnis des Drohnenfluges viel einfacher machen. [fünfzehn]

Ein typischer Hubschrauber hat einen Hauptrotor und einen Heckrotor. Andere Designs sind vorhanden, aber alle arbeiten, um die gleichen Kräfte zu kontrollieren. Das ist ein sehr Grundlegende Erklärung, wie Hubschrauber fliegen, aber für unser Ziel angemessen, wenn es darum geht, Drohflug zu verstehen. [fünfzehn]

Der Hubschrauber hat einen Hauptrotor, der einen Schub in eine nach unten gerichtete Richtung erzeugt, um das Handwerk in die Luft zu heben. Das Problem ist, dass, wenn sich der Rotor in eine Richtung dreht, eine Kraft auf den Hubschrauberkörper ausübt (dank Newton!) Und damit sowohl der Rotor als auch der Hubschrauberkörper nur in entgegengesetzten Richtungen drehen. [fünfzehn]

Dies ist offensichtlich nicht eine großartige Möglichkeit, um zu fliegen, weshalb Hubschrauber Heckrotoren aufweisen. Dieser Rotor setzt horizontale Schub aus, um dem Drehmoment vom Hauptrotor entgegenzuwirken. [fünfzehn]

Es gibt tabless Hubschrauber mit anderen Anti-Drehmomentsystemen, wie dem Russischen Kamov ka-52 Das, das zwei Hauptrotoren verwendet, die sich in entgegengesetzten Richtungen drehen, bekannt als koaxiale Anordnung. [fünfzehn]

Sie sind wahrscheinlich auch mit der US-Armee vertraut CH-47 Chinook Dies hat zwei massive gegenläufige Hauptrotoren, die das Drehmoment des anderen neutralisieren, während ebenfalls massive Hubkapazität bereitgestellt werden. [fünfzehn]

Was hat das mit Ihrem Quadcopter zu tun? Alles! [fünfzehn]

Multirotor-Drohnen und das Drehmomentproblem

Wenn wir auf das Grundlayout des grundlegenden Quadcopters ansehen, werden Sie feststellen, dass die vier Rotoren in einem X-Muster angeordnet sind. Zwei Requisiten drehen sich im Uhrzeigersinn und die anderen beiden in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Insbesondere drehen die vorderen Requisiten in entgegengesetzte Richtungen zueinander und derselbe gilt für die hinteren Requisiten. Als solches drehen Requisiten, die sich zwischeneinander ergänzen, schräg in derselben Richtung. [fünfzehn]

Das Endergebnis dieser Anordnung besteht darin, dass, wenn sich alle Requisiten mit derselben Geschwindigkeit drehen, die Drohne vollkommen mit der Nase fixiert bleiben sollte. [fünfzehn]

Drehmoment und Schub zum Manövrieren

Wenn Sie die Nase des Dronen nicht in einer Position fixieren möchten, können Sie dieses Drehmoment-Canceling-Prinzip zum Manövrieren verwenden. Wenn Sie gezielt einige Motoren verlangsamt und andere auszurichten, würde das Ungleichgewicht dazu führen, dass das ganze Handwerk dreht. [fünfzehn]

Wenn Sie auch die beiden Heckmotoren aufzurichten, würde die Rückseite der Drohne das Kippen des gesamten Handwerks nach vorne anheben. Dies gilt für ein Paar Rotoren, sodass Sie das Handwerk in irgendeiner Kardinalrichtung neigen können. [fünfzehn]

Es gibt Probleme mit diesem Ansatz! Wenn Sie beispielsweise einen Rotor verlangsamen, reduzieren Sie auch den Stoß, und ein anderer Rotor muss sich beschleunigen, um es auszugleichen. Wenn nicht, würde der Gesamtschub abnehmen und die Drohne würde die Höhe verlieren. Wenn Sie jedoch den Stoß eines Rotors erhöhen, bewirkt, dass die Drohne mehr neigen, was unerwünschte Bewegung verursacht. [fünfzehn]

Der einzige Grund, warum ein Quadcopter oder ein anderes Multirotor-Handwerk fliegen kann, ist dank der komplexen Echtzeit-Problemlösungen, die von der von der Hardware ausgeführten Hardware ausgeführt wird, die sie steuert. Mit anderen Worten, wenn Sie der Droone sagen, sich in einer bestimmten Richtung im 3D-Raum zu bewegen, funktionieren die Bord-Flugsteuerungssysteme genau, welche Geschwindigkeit jeder Motor die Rotoren drehen sollte, um ihn zu erreichen. [fünfzehn]

Aus der Perspektive des Pilotens sind die Steuereingänge die gleichen wie für jedes Flugzeug. Erstens haben wir Gier, wo sich die Drohne um seine vertikale Achse dreht. Zweitens haben wir Pitch, wo die Nase des Drohners auftaucht oder ab und fliegt es vorwärts oder rückwärts. Schließlich haben wir rollen, wo der Drohne seitlich zu Seite bewegt. Natürlich haben Sie auch die Kontrolle über die Menge an Stoß, die die Höhe der Drohne ändert. [fünfzehn]

Alle Bewegungen der Drohne sind eine Kombination dieser Bewegungen. Zum Beispiel ist das Fliegen diagonal ein Gemisch aus Tonhöhen und Rollen auf den Steuerungen. Der Bord-Flugcontroller leistet alle komplizierten Arbeiten, wie Sie einen Befehl zum Beispiel übersetzen können. die Nase in bestimmte Motordrehzahlen steigern. [fünfzehn]

Kollektive vs. Feste Pitch-Rotoren

Es gibt einen letzten wichtigen Aspekt, wie Multirotor Drohnen fliegen, und das hat mit den Rotoren selbst zu tun. Fast alle Drohnen, die Sie heute kaufen können, verwenden Sie "Feste Pitch" -Reatoren. Dies bedeutet, dass der Winkel, an dem sich die Rotorklinge in die Luft schleift, niemals ändert. [fünfzehn]

Der Hauptrotor ist typischerweise ein "kollektives Pitch" -Design. Hier kann ein komplexer Satz von Verbindungen den Winkel verändern, an dem die Rotoren angreifen. [fünfzehn]

Wenn die Tonhöhe Null ist (die Rotorblätter sind flach), dann wird kein Schub erzeugt, egal wie schnell der Rotor sich dreht. Als positive Tonhöhe (Wurfstock nach unten) wird der Hubschrauber angehoben. Am wichtigsten ist, dass die Rotoren in a bewegt werden können Negativ Pechposition. Hier stößt der Rotor nach oben, sodass das Handwerk schneller steigen kann als die bloße Ziehzählung. [fünfzehn]

Negativer Pitch bedeutet, dass der Hubschrauber theoretisch den Hubschrauber kann auf den Kopf fliegen Aber die meisten Hubschrauber in voller Maßstab sind zu groß und schwer, dies praktisch zu tun. Skalierungsmodellhubschrauber haben keine solche Einschränkung. Dies hat zum Aufstieg von "3D" RC Hubschrauberflug und Mind-Biegungsaufführungen von qualifizierten Piloten . [fünfzehn]

Mit einem Festneigungsrotor ist der einzige Weg, um den Schub zu erhöhen, um die Rotorgeschwindigkeit zu erhöhen, anders als einem Hubschrauber, in dem die Rotordrehzahl konstant bleiben kann, während die Tonhöhe variiert. Dies bedeutet, dass die Drohne ihre Rotoren ständig beschleunigen oder verlangsamen muss, nicht in einer Haltung innerhalb des 3D-Raums fliegen können, und kann nicht schneller steigen als Freifall. [fünfzehn]

Warum haben wir keine Kollektivsteigungsdrohnen? Es gab Versuche wie das Stingray 500 3D Quadcopter, Die Komplexität und Kosten eines solchen Designs begrenzen es jedoch an Fachanwendungen. [fünfzehn]

Leicht zu fliegen, fliegt nicht leicht

Multirotor-Drohnen wie der Dji mini 2. sind Wunder der Engineering- und Computertechnologie . Sie können nur wegen einer Konvergenz verschiedener Wissenschaften und Technologien fliegen, so dass Sie alle ein paar großartige Clips im Urlaub bekommen können. Jetzt nehmen Sie das nächste Mal, wenn Sie Ihre Droone für einen Spin herausnehmen, haben Sie einen neuen Respekt für das, was der kleine Kerl tun kann. [fünfzehn]