Lauren Nagel tarafından
Drone, İHA ve eVTOL araçlarının dünyasında, optimize edilmiş bir motor-pervane konfigürasyonuna sahip olmak, aracınızın sadece uçmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda en iyi performansı göstermesine de olanak tanır.
Üretici verileri, hangi motor ve pervanelerin tasarımınızda çalışabileceği konusunda size bir fikir verebilir, ancak testler standartlaştırılmadığı için üreticiler arasında parça karşılaştırması yapmak imkansızdır.
İşte itki test standının drone performansını iyileştirmenize yardımcı olabileceği birkaç yol:
Uçuş Sürenizi Artırın
Motorlarınızı ve pervanelerinizi test etmenizin başlıca nedenlerinden biri drone'unuzun uçuş süresini artırmaktır. Aracınızın havada kalma süresini artırmak, daha uzun videolar çekmenize, daha fazla veri toplamanıza, bir hedefe görsel temasınızı sürdürmenize ve tek bir şarjla daha uzağa uçmanıza olanak tanır. Basit testler ve değişiklikler uçuş sürenize değerli dakikalar ekleyerek rakiplerinize karşı avantaj sağlayabilir. Ottawa Üniversitesi'nde iki makine mühendisliği yüksek lisans öğrencisi, çeşitli motor-pervane kombinasyonlarını test ederekkeşif helikopteri drone'larınınuçuş süresini iki katından fazla artırmayı başarmıştır.
Test süreci boyunca öğrenciler, daha hafif elektrik bileşenlerinin de aynı performansı göstereceğini belirlemiş ve daha önce kullandıklarından daha verimli bir motor bulmuşlardır. Sonuç olarak helikopterlerinin uçuş süresini gürültü veya taşıma kapasitesinden ödün vermeden 3 dakikadan 7 dakikaya çıkarmışlardır (ve harika bir havacılık şirketi fikri geliştirmişlerdir). Bu örnek, uçuş süresinin verimliliği artırmaya odaklanan tasarımınızda yapılacak temel değişikliklerle iyileştirilebileceğini göstermektedir.
Daha fazla okuma: Drone'unuzun Uçuş Süresini Nasıl Artırırsınız
Taşıma Kapasitenizi Artırın
Gelişmekte olan birçok drone uygulaması, araçların her türlü yükü daha önce hiç olmadığı kadar uzun süre ve uzağa taşımasını gerektirmektedir. Taşıma kapasitesi taleplerini karşılamak genellikle birden fazla motor ve pervanenin test edilmesini gerektirir, ancak başlangıç yatırımı, İHA'nızın iyileştirilmiş performansı sayesinde neredeyse her zaman kendini amorti edecektir. Bir drone'un taşıma kapasitesini en üst düzeye çıkarmak; eVTOL tasarımı, nakliye ve teslimat, videografi, kargo taşıma, insan taşımacılığı ve daha fazlası gibi endüstriler için önemlidir.
Hobi drone'ları genellikle 2 kg'a kadar taşıma kapasitesine sahipken, "ağır yük" kategorisindeki drone'lar yüzlerce kilogram kargo taşıyabilir. Taşıma kapasitesi gereksinimleriniz ne olursa olsun, birden fazla motor/pervane konfigürasyonunu test etmek, aldığınız her kuruşun karşılığını en iyi şekilde aldığınızdan emin olmanızı sağlayabilir. Tokyo merkezli bir havacılık şirketi olan SkyDrive, drone'larının geometrisini, boyutlarını ve bileşenlerini optimize etmek için bu tür testlerden yararlanmaktadır. En son, 30 kg taşıma kapasitesiyle 15 dakika uçabilen ağır yük drone'u inşa etmeyi başardılar. Nihai ürünleri "CargoDrone", toplam 8 pervane ve motor için 4 eş eksenli rotora sahiptir.
Menzilinizi Artırın
Geliştirilmiş antenler ve menzil genişleticiler, İHA'ları keşfedilmemiş bölgelere uçurma yeteneğimizi büyük ölçüde artırdı. Kısıtlayıcı faktör artık drone ile ne kadar uzağa iletişim kurabildiğimiz değil, aracın tek bir şarjla ne kadar süre havada kalabildiğidir. Bir drone'un itki sistemini test etmek, itki sisteminin verimliliğini en üst düzeye çıkararak menzilini uzatmaya ve böylece havada kalma süresini artırmaya yardımcı olabilir. Bu, erişilemeyen arazilere veya suyun üzerine uçuş görevleri gerçekleştirdiğinizde özellikle önemlidir.
Eğer bir drone dönüş yolculuğu için yeterli gücü toplayamazsa, tamamen kaybolabilir. İddialı videografi projeleri ve keşif uçuşları, aracın ve toplanan görüntülerin kaybolmayacağına dair garanti gerektirir. Bu garantiyle, Matterhorn'un İsviçre Alpleri'ndeki bu büyüleyici tur gibi harika görüntüler güvenle toplanabilir. İtki sisteminizi test etmek ve optimize etmek, bu uçuşları mümkün kılarken aynı zamanda İHA'nızdan tam olarak ne bekleyebileceğinizi bilmenin ek avantajını sağlar.
Gürültü Seviyelerinizi Kontrol Edin
Birçok kişi drone'ların ve eVTOL araçlarının geleceğini heyecanla beklerken, en büyük toplumsal endişelerden biri artan gürültü seviyeleri ve bunların çevremiz üzerindeki etkisidir. Drone'ların paket teslim etmek, binaları denetlemek ve insanları işe götürmek için başımızın üzerinde uçma potansiyeli göz önüne alındığında, bu haklı ve geçerli bir endişedir. Birçok drone uygulaması için, üretilen ses miktarı, kullanılmayacaklarının kararında önemli bir faktör olacaktır. Bu durum sadece günlük uygulamalar için değil, özellikle sessizlik gerektiren gözetleme ve keşif operasyonları için de geçerlidir. Drone'unuzun itki sistemini test etmek, üretilen gürültü seviyelerini tahmin etmenize ve ilk uçuşunu yapmadan önce tüm sorunları çözmenize olanak tanır. Bu bilgi, nihayetinde daha etkili ve rekabetçi bir İHA çözümüyle sonuçlanabilir.
Bu teknolojinin çalışmasına dair ilham verici bir örnek, yaban hayatı izleme ve koruma çabalarındadır. Ocean Alliance'ın "SnotBot" programı, popülasyonun sağlığını daha iyi anlamak için balinalardan organik örnekler toplamak üzere modifiye edilmiş tüketici drone'larını kullanır. Bu seferlerde kullanılan drone'lar, balinaları rahatsız etmemek veya korkutmamak için olağanüstü derecede sessizdir; bu, araştırmalarının sürdürülebilirliği için en önemli gereksinimdir. Motorlar ve pervaneler, bir İHA'daki gürültünün çoğunu üretir, bu nedenle motor ve pervane test etmek ve karşılaştırmak, tasarımınızın en sessiz versiyonunu hayal etmek için en iyi seçenektir.
Titreşimi Azaltın
Tüm güç aktarma sistemleri bir dereceye kadar titreşim üretir, ancak aşırı titreşim bileşenlerinize zarar verebilir ve genellikle verimlilik eksikliğinin göstergesidir. İtki sisteminiz için bir titreşim testi yapmak, pervanenizi dengelemenin, verimlilik eksikliklerini tespit etmenin ve tasarımınızı sadeleştirmenin harika bir yoludur. Bunu yaparak, parçaların daha uzun süre dayanacağını ve tek bir pil şarjından daha fazla performans alacağınızı muhtemelen fark edeceksiniz.
Titreşimi azaltmak, titreşimin sarsıntılı veya bulanık videolara neden olabildiği drone videografisi dünyasında özellikle önemlidir; bu, Jello etkisinin belirtileridir. Sabitleyiciler ve post-prodüksiyon düzenleme videolarınızın kalitesini artırabilir, ancak ilk etapta mücadele ettiğiniz titreşim miktarını azaltmak zaman ve para tasarrufu sağlayabilir. Bu daha pürüzsüz uçuşlar ve videolar, biraz testle kolayca elde edilebilir.
Güvenilirliği Artırın
Drone endüstrisinde güvenilirliği artırmak için büyük bir teşvik vardır, çünkü drone arıza oranı, ticari havacılıkta gözlemlenenden yaklaşık iki mertebe daha yüksektir. İHA'ların, şu anda insanlı araçlar tarafından üstlenilen işlevleri devralabilmesi için güvenilirliklerinin veya arızalar arası ortalama sürelerinin (MTBF) artması gerekir. İtki sisteminizi test etmek, verilerin bileşenlerinizin durumu hakkında bilgi sağlayabildiği için arızaları önlemeye ve tahmin etmeye yardımcı olabilir.
Örneğin, bir Güvenilirlik, Kullanılabilirlik, Bakım Yapılabilirlik ve Güvenlik (RAMS) değerlendirmesi yapmak, drone'umuzun güvenilirliğini kanıtlamanın harika bir yoludur; çünkü bu, tüketicilerin tanıdığı ve güvendiği, endüstri tarafından kabul edilen bir testtir. Bir sistem optimize edildikten sonra, güvenilirlik testlerinden elde edilen veriler, bir pazarlama stratejisinin parçası olarak referans alınabilecek veya yayınlanabilecek yararlı bir kaynak olabilir.
Uçuş Sırasında Buzlanmayı Önleyin
Motorlarınızı ve pervanelerinizi test etmek, çevresel faktörlerin drone'unuzu nasıl etkilediğini, örneğin uçuş sırasında buzlanma riskini ve etkisini anlamanıza yardımcı olabilir. Uçuş sırasında buzlanma veya "atmosferik buzlanma", buz birikiminin aracın aerodinamik özelliklerini değiştirmesi nedeniyle drone operasyonları için büyük bir engel olabilir. Buz birikimi, ağırlık ve sürüklenmenin artmasına, dolayısıyla kaldırma kuvvetinin kaybına yol açarak drone'unuzun uçuş yeteneklerini engeller. NRC'nin rüzgar tüneli deneyleri ayrıca sıcaklığın ve pervane türünün buz birikimini nasıl etkilediğini ve torkun buzlanma koşullarına maruz kalma süresiyle doğrusal olarak arttığını göstermiştir. Soğuk sıcaklık direnci, soğuk iklimlerde, yüksek irtifalarda ve zorlu hava koşullarında çalışan drone'lar için temeldir.
Bir drone'un soğuk sıcaklıklara nasıl tepki verdiğini bilmek, onu buna göre tasarlamaya ve operasyonlarının buz çözme ürünlerine ek bir yatırım gerektirip gerektirmediğini belirlemeye yardımcı olabilir. Buz çözme teknolojisinde dünya lideri olan UBIQ Aerospace, rüzgar tüneli deneylerinde pervanelerin aerodinamiğini test ederek İHA'lardaki buz birikiminin kalıplarını ve etkilerini inceler. Testleri, sabit kanatlı İHA'lar için buz birikimini azaltan D•ICE teknolojilerini geliştirmelerini sağlamıştır. Her türlü soğuk hava drone operasyonu için pervane testi, performansı tahmin etmek adına paha biçilemez bir bilgi kaynağı olabilir.
Daha fazla okuma: Drone Buzlanmasına Hangi Koşullar Neden Olur
Önleyici Bakım
Drone bakımında, aslında herhangi bir aracın bakımında zaman ve para tasarrufu etmenin en iyi yollarından biri, aşınma ve yıpranmanın soruna dönüşmeden önce onarılmasıdır. Ölümcül bir arıza nedeniyle tüm bir drone'u değiştirmek yerine yedek parçalara yatırım yapmak sonsuz derecede daha iyidir.
Motorlarınızı ve pervanelerinizi test etmek, hasar her zaman görünür olmadığı için bu protokolün önemli bir parçasıdır. Su hasarı veya kalıntılardan kaynaklanan küçük aşınmalar motor verimini etkileyerek drone'un performansını sınırlayabilir. Pervaneler de zamanla dengesizleşebilir ve artan titreşimle birlikte tüm itki sistemini aşındırabilir. Güç aktarma sisteminizi önleyici bakım programınızın bir parçası olarak test etmek, bu verimlilik eksikliklerini tespit etmeye yardımcı olabilir ve sonuç olarak drone performansının iyileşmesini ve zaman ile büyük tasarruf sağlamayı mümkün kılar.
Tanılama Verileri Elde Edin
Tasarım aşamasına ek olarak, motor ve pervane verileri aracınızın ömrü boyunca yararlı olabilir. Örneğin, her 50 uçuş saatinde bir gibi planlanan aralıklarla tanılama verilerini kaydetmek, bir drone'un performansını zaman içinde izlemeye yardımcı olabilir. Bu tür testler, aşınma ve yıpranmanın yanı sıra kaybolan verimlilikleri tespit etmek için yararlıdır.
Tanılama amaçlı motor ve pervane testleri, bir İHA'nın neden optimal performans göstermediği hakkında bilgi sağlayabilir veya öngörülemeyen hasar nedeniyle beklediğiniz performansı elde edemeyebileceği konusunda uyarı verebilir. Yüksek nem, yüksek sıcaklık veya toz ve kalıntı içeren ortamlarda çalışan drone'lar beklenenden daha hızlı aşınabilir ve sizi beklenenden daha kısa uçuş süreleri veya beklediğinizden daha düşük maksimum gaz performansı ile şaşırtabilir. İtki sisteminin tanılama testi, bir arıza meydana gelmeden önce bu zayıflıkları tespit ederek rahatsız edici veya potansiyel olarak tehlikeli durumların oluşmasını önleyebilir.
Güvenliği Artırın
Güvenlik, belki de drone ve elektrikli araç endüstrisinde yatırımcıların ve düzenleyici kurumların bir numaralı endişesidir. Kesin garantiler olmadan, hava araçlarının piyasaya girmesine ve amaçlarına hizmet etmesine izin verilmeyecektir. Sistemin bileşenlerini, özellikle dakikada binlerce devir yapan motorları ve pervaneleri test ederek daha güvenli bir tasarım, nispeten zahmetsizce gerçekleştirilebilir.
Bu unsurları daha iyi anlamak, aşırı ısınmayı, motor arızasını, güç kaybını ve daha fazlasını önlemeye yardımcı olabilir, böylece kazaları ve yaralanmaları engelleyebilir. Gökyüzümüz hava araçlarıyla giderek daha fazla doldukça, vatandaşlar bunların reçete edildiği gibi çalışacağına ve insan faaliyetlerine tehdit oluşturmayacağına güven duymalıdır. Güvenlik testleri, bireysel araçların ve endüstrinin bir bütün olarak inandırıcılığını önemli ölçüde artırabilir, performansı garanti edebilir ve yatırımcılar, hükümet yetkilileri ve kamuoyu için huzur sağlayabilir.
Sertifika Alın
Birçok yaygın drone operasyonu için düzenleyici bir makamdan muafiyet veya istisna şeklinde özel izin gereklidir. Örneğin ABD'de, FAA'nın Küçük UAS Kuralları'nın Bölüm 107 kapsamına girmeyen herhangi bir operasyon için muafiyet gereklidir. Muafiyet gerektiren operasyonlar listesi arasında gece uçuşu, görsel görüş ötesi (BVLOS), insanların üzerinde, yer seviyesinden (AGL) 400 fitin üzerinde veya saatte 100 milden fazla hızla uçuş yer alır. Bu liste doğal olarak birçok hobi ve ticari drone operasyonunun faaliyetleriyle örtüşür.
Muafiyet almak büyük ölçüde, başvuru sahibinin FAA'yı operasyonunun güvenli olduğuna ikna etme yeteneğine bağlıdır ve bir İHA'nın itki sisteminin kapsamlı testleri, güvenli bir aracın değerlendirilmesinin önemli bir parçasıdır. İtki testlerinin gerçekleştirilmesi ve yeniden üretilebilirliğinin kanıtlanması, bir muafiyet başvurusunu büyük ölçüde desteklerken tasarımcıya değerli bilgiler sağlar. Dünyanın dört bir yanındaki düzenlemeler farklılık gösterse de, birçok tasarımcı itki verilerini dünya çapındaki drone sertifikasyonları için yararlı veya zorunlu bulacaktır.
Yapı Tasarımını İyileştirin
Bir drone'un verimliliğini artırmak, belirli varsayımlarla başlayan döngüsel bir süreçtir. Bu varsayımlar drone'un toplam ağırlığını ve ayrı ayrı bileşenlerinin ağırlığını, ayrıca kullanım amacını içerebilir. Bu ilk varsayımlar yapıldıktan sonra, itki testi tasarımınızın planlanan amaç için gerekli gereksinimleri karşılayıp karşılamayacağını belirlemeye yardımcı olabilir. Yarış drone'ları için tasarımınızın hız gereksinimlerini karşılayıp karşılamayacağını veya bir teslimat drone'u için minimum uçuş süresine ulaşıp ulaşmayacağını belirleyebilirsiniz.
En iyi yanı, ilk tasarımınız ihtiyaçlarınızı karşılamazsa, ideal bir yapılandırma bulmak için yeni motorlar ve pervaneler takabileceğinizdir. İdeal itki sisteminizi bulduktan sonra yeni piller deneyebilir veya gövdenizi modifiye edebilirsiniz. İlk varsayımlar optimizasyon sürecine rehberlik eder, ancak bir inceleme turunu tamamladıktan sonra tasarımınızdaki diğer değişiklikler hakkında bilinçli kararlar verebilirsiniz.
Daha fazla okuma: Drone Tasarım Hesaplamaları ve Varsayımları
Kalite Güvencesi
İtki testi, potansiyel yatırımcılara ve müşterilere sunulan kalite güvencesini güçlendirebilir ve meşrulaştırabilir. Bir pazarlama sunumunu titiz performans verileriyle desteklemek, ürününüze olan güveni artırmanın ve satış ekibinize rekabet avantajı sağlamanın mükemmel bir yoludur. Satışın yanı sıra, motorlarınızı ve pervanelerinizi test etmek veri sayfaları için değerli bilgiler sağlayabilir ve tasarımcıların araçların reklamda belirtildiği gibi performans göstereceğini bilerek rahatlamasına olanak tanır.
İtki testi ayrıca ürünleri daha fazla standardize etmenize, her birimin eşit performans göstermesini sağlamanıza da olanak tanır. Bu, ek güvenlik seviyesinin tesisden çıkan kusurlu ürün sayısını azaltacağını garanti altına alacağı için müşteri destek taleplerine daha az zaman harcanması anlamına gelir. İşletmeniz büyük veya küçük olsun, motorları ve pervaneleri test etmek kalite garantinizi meşrulaştırmanın ve ürünler arasında tutarlılık sağlamanın harika bir yoludur.
Gaz Tepkisini İnceleyin
Bir itki sisteminin kontrol girdisindeki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verebileceğini öğrenmek genellikle gereklidir. Bu tür testlerden elde edilen veriler, İHA'nın rüzgar hamleleri gibi bozulmalara ne kadar hızlı tepki verebileceği hakkında bilgi sağlar. Bir itki sisteminin tepkiselliğini fiziksel olarak test etmenin tipik bir yolu, onu frekans tarama kontrol sinyaline maruz bırakmaktır. Frekans tarama, test edilecek tüm frekans spektrumunu kapsamak için frekansı sürekli olarak değiştirilen sinüzoidal bir sinyaldir. Toplanan verilerle, İHA tasarımcısı gazdaki ani değişikliklere itki sisteminin ne kadar hızlı tepki verebileceğini belirleyebilir.
Bir itki sisteminin tepki süresi hakkında bilgi edinmenin bir başka yöntemi de onu basamak girdisine maruz bırakmaktır. Veriler yüksek hızda kaydedilirken, gazda ani bir değişiklik uygulanır. Bir süre sonra pervane yeni bir dönüş hızında dengelenir. Hızın dengelenmesi için geçen süre yerleşme süresi olarak bilinir. Son olarak, tutarlı, hedeflenmiş bir itki komutu vererek, orantılı integral türev (PID) testi, itki sisteminizin uzun bir süre boyunca tutarlılığını ölçebilir. Bu testler yeterli betik yeteneklerine sahip bir dinamometre kullanılarak gerçekleştirilebilir ve böylece bir İHA'nın gaz tepkisinin tam olarak anlaşılmasına olanak tanır.
Uçuş Kopyalamadan Öğrenin
İtki testi, tarım, haritalama, araştırma ve daha fazlası gibi uygulamalar için daha basit, daha verimli uçuş kopyalamasına katkıda bulunabilir. Uçuşları itki testi ekipmanlarını kullanarak kaydetme yeteneği, tasarımcıların bir rotayı otomatik olarak planlamasına ve kaydetmesine, ardından daha sonra gaz verilerini yeniden üretmesine olanak tanır. Laboratuvardan çıkmadan bile tasarımcılar, motor ve pervane performansı hakkında toplanan verilere dayanarak uçuş planlarını optimize edebilirler. Otonom İHA teknolojisinin tarımsal uygulamaları genellikle verimlilik ilkesine dayanır; insan sağlığını korumanın ek faydasıyla birlikte işgücü ve girdi maliyetlerini en aza indirir.
Airboard Agro'nun tarım drone'u, zorlu arazilerde önceden programlanmış rotalarda ürünlere ilaç sıkarak daha önce insanlar tarafından gerçekleştirilen zahmetli ve tekrarlayan işi yürüttüğü için harika bir örnektir. Bu teknolojinin faydalarından gerçekten yararlanmak için drone'lar, hız, itki ve kararlılık gereksinimleri göz önünde bulundurularak gerçekleştirecekleri özel görev için optimize edilmelidir. İtki testi, bu uçuş kopyalarını iyileştirmek ve İHA'ların otonom görevler için maksimum verimliliklerine ulaşmalarını sağlamak için harika bir kaynaktır.
Aşırı Isınmayı ve Termal Arızaları Önleyin
Drone arızalarının en yaygın nedenlerinden biri, motor arızasına yol açan motor aşırı ısınmasıdır. Elektrik motorlarında genellikle maksimum sıcaklık ve voltaj değerleri belirtilir, ancak motorunuzun bu sınırlara yaklaştığı her zaman açık olmayabilir. Ek olarak, motor soğutmasının akıma bağlı olduğu gerçeğine rağmen, akım değerleri sektörde standart değildir. Bir motorun sınırlarını test etmenin bir yolu, termal problar kullanarak çeşitli hız aralıklarında sıcaklığını ölçmektir; bu, arızaları önlemek için yararlı bir stratejidir.
Ohio'daki Kent State Üniversitesi'nde, Dr. Blake Stringer'ın laboratuvarı, termal özellikleri incelemek ve yüksek güç koşulları altında sUAS eVTOL motorlarının yönetimini araştırmak için elektrik motorlarıyla bu tür termal testler gerçekleştirmektedir. Laboratuvarlarında üretilen bu video, motorun aşırı ısınması ve yok olmasıyla sonuçlanan termal kaçakın talihsiz sonuçlarını göstermektedir. Drone operasyonları uzadıkça ve daha sert, daha sıcak iklimlere taşındıkça bu çalışmalar giderek daha önemli hale gelmektedir. Motorları tasarım sürecinin erken aşamalarında test etmek, aşırı ısınmayı önleyebilir ve sonuçta onları değiştirmek için ödeme yapma maliyetinden tasarruf sağlayabilir.
Daha fazla okuma: Drone'unuz İçin İtki Testlerini Nasıl Otomatize Edersiniz
Sonuç
Bu makalenin, drone'unuzun itki sistemini test etmenin getirdiği çok sayıda faydayı gösterdiğini umuyoruz. Bu test işlevlerini gerçekleştirebilecek ve tasarımınızı bir sonraki seviyeye taşımanıza yardımcı olacak birkaç araç sunuyoruz:
- Series 1585 - 5 kgf'ye kadar itki / 2 Nm tork ölçer
- Flight Stand 15 - 15 kgf'ye kadar itki / 8 Nm tork ölçer
- Flight Stand 50 - 50 kgf'ye kadar itki / 30 Nm tork ölçer
- Flight Stand 150 - 150 kgf'ye kadar itki / 150 Nm tork ölçer
- Flight Stand 500 - 500 kgf'ye kadar itki / 1500 Nm tork ölçer
- Windshapers - serbest uçuş testi için açık hava rüzgar tünelleri
Test standlarımız itki, tork, RPM, akım, voltaj, mekanik güç, elektriksel güç, motor verimi, pervane verimi ve genel verimliliği ölçer. Kendi ürününüzü almak için çevrimiçi mağazamıza göz atın veya daha büyük araçlarımız için fiyat teklifi almak üzere satış ekibimizle iletişime geçin.