MULTICOPTER.RU
http://multicopter.ru/forum/

Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)
http://multicopter.ru/forum/viewtopic.php?f=2&t=1501
Страница 1 из 3

Автор:  liutas4x4 [ 29 янв 2012, 23:23 ]
Заголовок сообщения:  Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

Привет сообществу,

Тут я новичок, но не в небе и не в конструкциях (правда, ни то ни другое - не RC).
Сразу - к делу - слов в песне много, чтобы не смущать почтенную публику неясностью.

Полагаю, позитивы и негативы коаксиальной схемы обсуждались не раз.
Введу в курс проблемы, на которую наступил сам. При этом сразу оговорюсь, что в уже далеком прошлом - пилот вертолета и то, о чем буду говорить - не домыслы, но теория и практика вождения (пилотирования и аэродинамики винта) аппарата. Можно будет оспаривать применимость тезисов к нашим многовинтовым машинам, но просьба быть конструктивными и обосновывать.

Итак: при переходе на довольно тяжелую машину, с массой без камеры 4550 грамм, на 8 моторов по 350 Ватт каждый (что позже оказалось перебором, когда отказались от задумки поднимать видеокамеру SD с "полным" каналом на землю H.264), за основу была взята рама Х, с расстоянием между соседними моторами 600 мм и по диагонали 845 мм. Рама - хай-карбон, лапы, гимбол - тоже. Контроллер - "родные" немецкие FC ME 2.1, NaviCtrl 2.0, MKGPS 2.1, 8 x BL-Ctrl 2.0, плюс телеметрия, OSD и линк на землю 1 ГГц, 500 мВт. Батарея из 2ух Turnigy Nanotech 4S 6000 25C. Не слишком хорошо запараллеливать, но практика показала - +623 грамма дают положительный выигрыш по времени, больше потерь на вес. Конечно, для этого справедливо только для таких полумонстров.

Так вот. При самых первых полетах аппарата было подмечено, что он как-то более "нервен". И при спуске вниз очень ощутимо "кашляет" пропеллерами. То есть пытается свалиться, контроллер ловит потерю горизонта, стабилизирует и цикл повторятся до пока не зависнем или не начнем снижаться либо (а) очень медленно либо (б) очень быстро.

Часть этого безобразия видна в одном и первых полетов аппарата (не нарезано, длинновато):
http://www.youtube.com/watch?v=6diq5ZRt ... 3ZbtogkJlk

Замечено, что даже камера не успевает отработать стабилизацию, - то есть происходящее выходит за рамки "внезапности", отслеживаемой акселерометрами.
Первое подозрение - беда в области до того не использованных моторов или трабл в цепях контроллеров моторов. Так же, были выверены геометрия и развесовка собранного аппарата.
Про моторы/контроллеры была открыта тема на сайте оригинала:
http://forum.mikrokopter.de/topic-post3 ... post358150
После активных поисков проблемы и устранения найденных коллегами косяков в сетапе микшера, была выявлена несовместимость контроллеров моторов версий 01 и 02, о чем запосчено здесь:
http://forum.mikrokopter.de/topic-31566.html

Но.
Это никак не решило (!) проблем поведения коптера! При этом постоянно мучило ощущение какой-то успешно забытой знакомой засады. И тетушка Эврика оживила то, с чем на учили бороться на соосных КА-18 - Срыв Воздушного Потока!

Это такая засада, когда при некоторой, сравнительно малой (но не самой) скорости вертикального снижения, при несущественном поступательном, наступает момент, когда воздушный поток на краю винта (-ов, но более - верхнего) создает "мертвое" вихревое кольцо. Винт теряет поток и наступает момент потери опоры винта.
Останавливаться на особенностях действий пилота "нормального" вертолета, полагаю, смысла нет: так все отрабатывается сменой коллективного шага винта и тяги, с переводом машины в полет в поступательным движением. Это невозможно применить к нам, так как (а) мы не сидим в кресле аппарата, не чувствуем его нашими органами равновесия - времени на реакцию секунда -две (б) наши аппараты с постоянным углом атаки несущего винта. Кстати, по-моему, причина, по которой 3D вертолеты (не мультикоптеры) этого не боятся - дикий запас мощности этих машин. Если бы такой запас был на полноразмерных машинах, этой беды бы небыло - чуть газку, шагу - и все под контролем. Но вернемся к нашему (моему) случаю.

Многовинтовая схема не позволила угробить коптер: когда произошел срыв, другие винты при свале машины получают как раз то что нужно: поступательное (да, малое, но) поступательное движение в сторону свала (на большой машине она не валится набок в начале попадания в кольцо, она резко, хотя и не глубоко "проседает"). И, к тому же, запас мощности коптера сравним с упомянутыми 3D вертолетами: авионика, наконец, "понимает", что наступает "летное происшествие" и наддает нехилое количество Ампер: это отлично видно на флай-логе.

Мой вывод: долой коаксиал. Единственное преимущество - отсутствие "лапы" в кадре широкоугольного объектива - можно решить другим положением камеры. Возможны опускание/подъем точки крепления, вынос камеры в одну сторону с переносом батарей в противоположную, даже конструкция с балансирной рамой - на одном конце - камера, на другом - батареи. Аргумент про вес 2-ух и даже 4-х лап - не проходит: вес даже усиленной лапы XL от 50 до 80 грамм, 2 (4) - это 5 (10) процентов от аппарата весом 3 кг, или 3,5 (7) процентов от машины весом 4,5 кг. Такую разницу вы ощутите в менее чем 10 (7) процентах от времени полета. Кому действительно важно летит ли аппарат 10 минут или 9'48", если стоят вопросы о потере картинки, а возможно - и аппарата? Замечу, что в некоторых странах, где требуется лицензия на полеты всего, что тяжелее 1 кг, такой нервный паучок никогда не получит сертификата местных органов котроля.

В общем, пока кто-то еще не повторит ("поймает") похожее, - это все еще домыслы.
Но я срочно ухожу на плоскую схему. И на 6, но по уже другой причине - сетап будет легче.

Вот, для затравки.

Женя.

Автор:  Letalkin [ 30 янв 2012, 02:34 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

проблема срыва потока решается сближением винтов
Изображение

шаг между винтами меньше чем шаг "мёртвого" вихря.

вроде с этими моторами
http://www.hobbyking.com/hobbyking/stor ... _375W.html
.

Автор:  Andrey-multicopter [ 30 янв 2012, 08:17 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

Коаксиал не столько страшен срывом потока (я, правда, на своих конструкциях такого не замечал, но и не летал на них с большой нагрузкой), а страшен неэффективностью - добиться производительности 2 от пары - это очень непростая задача со стандартными серийно выпускающимися двигателями и пропеллерами.

Автор:  Nikolaitch_SPb [ 30 янв 2012, 08:25 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

Не хочу спорить, но похожие явления при снижении происходят и на несоосных схемах. Я думаю, просто винты попадают в собственный возмущённый поток и от этого происходит болтанка. По этому поводу вот что хотелось бы узнать: Некоторое время назад у немцев на сайте появились в продаже такие прокладки:https://www.mikrocontroller.com/index.php?main_page=product_info&cPath=73&products_id=564&zenid=f4fea3ce8dbbf567ba1696690813dcc2
Кто нибудь их пробовал ставить? Может они помогают решить эту проблему, уводя поток от оси двигателя?

Автор:  Andrey-multicopter [ 30 янв 2012, 08:45 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

Nikolaitch_SPb писал(а):
Не хочу спорить, но похожие явления при снижении происходят и на несоосных схемах. Я думаю, просто винты попадают в собственный возмущённый поток и от этого происходит болтанка. По этому поводу вот что хотелось бы узнать: Некоторое время назад у немцев на сайте появились в продаже такие прокладки:https://www.mikrocontroller.com/index.php?main_page=product_info&cPath=73&products_id=564&zenid=f4fea3ce8dbbf567ba1696690813dcc2
Кто нибудь их пробовал ставить? Может они помогают решить эту проблему, уводя поток от оси двигателя?


Этими прокладками наклоняется весь двигатель вместе с пропеллером, поэтому с их помощью нельзя отвести поток от оси двигателя. Они для улучшения поведения коптера по рудеру, как написано по ссылке.
А вообще, при довольно быстром снижении всегда бывает срыв потока - коптер подергивается заметно, поэтому мы всегда вырезаем видео, которое получается при спуске и приземлении. Можно и опуститься довольно плавно, но это только когда это действительно нужно - нужно очень медленно уменьшать газ и внимательно смотреть за коптером - чтобы он и снижался и не срывался. Тут, кстати, хорошо помогает телеметрия на MX-20 - можно видеть скорость снижения на экране пульта управления и если спуск с большой высоты, то взгляд можно бросить на этот экран и добиться минимальной скорости снижения.

Автор:  Nikolaitch_SPb [ 30 янв 2012, 09:17 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

andrkolom писал(а):
Этими прокладками наклоняется весь двигатель вместе с пропеллером, поэтому с их помощью нельзя отвести поток от оси двигателя. Они для улучшения поведения коптера по рудеру, как написано по ссылке.
Я не правильно выразился: имел ввиду что поток от винтов отклоняется от оси снижения и таким образом (возможно) винты перестают попадать в возмущённый поток.
Цитата:
А вообще, при довольно быстром снижении всегда бывает срыв потока - коптер подергивается заметно, поэтому мы всегда вырезаем видео, которое получается при спуске и приземлении. Можно и опуститься довольно плавно, но это только когда это действительно нужно - нужно очень медленно уменьшать газ и внимательно смотреть за коптером - чтобы он и снижался и не срывался. Тут, кстати, хорошо помогает телеметрия на MX-20 - можно видеть скорость снижения на экране пульта управления и если спуск с большой высоты, то взгляд можно бросить на этот экран и добиться минимальной скорости снижения.

Поделись, пожалуйста впечатлениями о телеметрии MX-20 и о передатчике в целом. Можно ли приёмник от него прикрутить к FC2.0?

Автор:  Andrey-multicopter [ 30 янв 2012, 11:57 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

Цитата:
Поделись, пожалуйста впечатлениями о телеметрии MX-20 и о передатчике в целом. Можно ли приёмник от него прикрутить к FC2.0?


Телеметрия работает нормально, но смотреть на нее оператор коптера может только когда коптер высоко и безопасно. Телеметрия работает только с FC 2.1 и с новым софтом - http://www.mikrokopter.de/ucwiki/en/HoTT

Автор:  kroenen [ 30 янв 2012, 12:13 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

можно еще миксами на аппе настроить скокрость снижения, правда она будет меняться в зависимости от веса аппарата. но я добивался что при нажатии кнопки коптер на оборотах чуть меньших газа висения снижался плавненько с большой высоты.

Автор:  liutas4x4 [ 30 янв 2012, 12:39 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

@ Леталкин:

Сближение винтов увеличивает их эффективность, но только в узком диапазоне скоростей вращения лопастей. /Правка-дополнение: в вертолете изменяется шаг (т.н. коллективный) винта, при почти постоянных оборотах - для нас неприемлемая роскошь/.
Когда-то нечто подобное приходилось слышать, вместе с сетованием на то, что в вертолетах этого нельзя применить из-из наличия автомата перекоса. Кстати, там последствия срыва потока могут быть просто ужасны - может запросто схлестнуть лопасти верхнего и нижнего винтов или зацепить лопастью хвостовую балку.
Леталкин, а Вы
- пробовали померять тягу этой пары?
- сколько Вы "набрасываете" в микшере для нижнего винта?

@ Юрий:

Как верно заметил Андрей, эти прокладки задуманы как облегчающие поворот вокруг оси, точнее позволяющие быстрее его начать и резче остановить вращение.
Может ли это помочь коаксиалу? Давайте рассуждать: с одной стороны, поток уходит не по вертикали и между идеальной осью идеально вниз идущего аппарата появляется вектор тяги вбок, что вроде должно дать некоторый эффект. С другой - угол наклона мотора и шаг винта у нас константа, то есть, если что-то и есть, то только в узком диапазоне совпадений направлений потоков (простите за многосложность - иначе не сформулировалось). Не универсально, иначе говоря - ветер будет с другой стороны, GPS будет для компенсации тянуть в другую сторону и т.п. и т.д.

@ Kroenen:

Это вряд ли (©). Срыв потока - как раз засада медленного снижения, когда сочетаются вектор тяги и "опорная сфера" (забыл, если честно как она называется) в пограничных условиях, наступающих именно при медленном снижении. То есть задать "совсем медленно" не совсем точное определение (для меня) - на спуск с 500 метров батареи, например, хватит? И зачем мне эта "картинка" в видеофайле "про одно и тоже, долго и нудно"? :)

@ Андрей - Вам сейчас отдельным постом. Вижу, меряли :)

Автор:  liutas4x4 [ 30 янв 2012, 13:14 ]
Заголовок сообщения:  Re: Проблемы октокоптера с коаксиально-соосными моторами (Х)

Андрею:

Задавшись вопросом о расходе батарей, я тоже озаботился эффективностью пары мотор/пропеллер и просмотром лог-файлов на предмет поиска "а столько ли в полете". В принципе, именно так и зацепился за все, о чем здесь пишу.

Итак, обмерянная тяга моторов Дуалскай с разными пропеллерами получилась такой:

Изображение

То есть при весе (моего) аппарата 4,5 кг идеальный ток по моторам должен быть порядка 5,5-6,5 А при зависании. Конечно, стабилизация, ветер, потери на неравномерность потоков и прочее, могут увеличить все процентов на 20-30. То есть должно бы быть не более 8 Ампер на мотор.
На деле получается так (нижние три линии - не учитывать, ложь софта на BL-Ctrl 2.0c Rev 01, решается):

Изображение

Нижние моторы, как и задано в сетапе микшера, должны "откручивать" сильнее, - они работают с возмущенным потоком. И, хотя против 64 (что есть 100 процентов в понятиях МК) для верхних, задано 71 для нижних, ток последних 12,5 Ампер. Это выбор процессора авионики... То есть эффективность нижних не более 75%, а пользуясь Вашим определением, эффективность пары не выше 1,75. Изменяя предел микшера по нижним моторам аж до 78 (120%), получал токи, которые ни в какие ворота не лезут -20 А, как полный газ на подъем.

Вот тут и стал подумывать - а зачем оно мне, коаксиальное?

Про телеметрию:
Поставил Bluetooth и OSD (http://mikrokopter.altigator.com/kit-bl ... p-204.html и http://mikrokopter.altigator.com/smart- ... 40426.html) - все всегда видно. Но, как справедливо заметили, на малой высоте это опасно. Спасут, надо полагать, очки FPV, но пока не разжился такими.

Про подергивания при спуске:
Конечно, с точки зрения видеосъемки, коптеры при вертикальном снижении ужасны. Приходилось видеть со стороны вроде как приемлемое поведение аппаратов, но только если поступательное движение больше вертикального.
Но я о том, что в коаксиале это просто беспредел и запредел, чреватый потерей машины.

С уважением,
Женя

/Правка - орфография/

Страница 1 из 3 Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/