Автор — команда Tyto Robotics
Щороку до нас звертаються клієнти, які вже намагалися створити стенд тяги для визначення характеристик своїх двигунів і пропелерів.
Хоча деякі клієнти повідомляли, що досягли своїх цілей, багато хто також зазначав, що витрачені ресурси не виправдали себе, адже увага відволіклася від основних завдань проєкту.
Якщо ви вирішуєте, придбати стенд тяги чи побудувати його самостійно, радимо прочитати цю статтю. Вона допоможе врахувати чинники, про які ви могли не подумати, зокрема:
У цій галузі надзвичайно висока конкуренція, і ми знаємо, наскільки важливий час виходу на ринок. Наші випробувальні стенди зазвичай є в наявності, тож ви можете розпочати випробування вже за кілька днів після оформлення замовлення.
Якщо ви обираєте між різними моделями стендів тяги, перегляньте наше докладне порівняння найкращих стендів тяги для дронів.
(Зверніть увагу: у цій статті йдеться про професійне створення дронів і професійні випробувальні стенди.)
Рисунок 1. Ранній прототип стенда тяги та новіший Flight Stand 15
1. Електромагнітні чинники
Двигуни створюють значні електромагнітні завади (EMI), які зазвичай додають шум до вимірювань і можуть спричиняти збої USB-реєстраторів даних, як ми з’ясували під час досліджень і розробок. Такі проблеми складно виявити, тому електричні з’єднання варто ретельно спроєктувати й змоделювати на ранньому етапі. Потрібно передбачити час на діагностику електромагнітних завад і проконсультуватися з інженером-електроніком, який спеціалізується на силовій електроніці, EMI та заземленні.
2. Вибір відповідних тензодатчиків
За результатами наших досліджень, складно знайти готовий багатовісний тензодатчик, який одночасно вимірює крутний момент і тягу та має відповідне співвідношення їхніх діапазонів. Зазвичай це означає, що для одного з двох вимірювань повний діапазон датчика не використовуватиметься, а точність буде нижчою. Крім того, наші тензодатчики спроєктовано так, щоб мінімізувати перешкоди повітряному потоку й водночас зберегти мінімальну товщину для випробувань коаксіальних систем. Серійні тензодатчики не мають такого рівня спеціалізації.
3. Калібрування та перевірка
Вибір відповідних тензодатчиків — лише початок. Розроблення способу їх калібрування та перевірка цього калібрування — окреме завдання. Під час випробувань силової установки тяга й крутний момент завжди діють разом. Важливо калібрувати датчики в умовах, максимально наближених до робочих: одночасно прикладати тягу й крутний момент і враховувати взаємний вплив каналів під час побудови полінома. Без калібрувальної установки неможливо також повторно відкалібрувати датчики після багатьох годин роботи. Саме тому ми калібруємо всі наші тензодатчики власними силами та пропонуємо клієнтам щорічне повторне калібрування блока вимірювання сили.
4. Розроблення програмного забезпечення
Під час створення нового покоління випробувального обладнання перероблення програмного забезпечення зайняло стільки ж часу, скільки й перероблення апаратної частини. Складність програми залежить від потрібних функцій, але керування стендом і реєстрація даних — необхідний мінімум.
Програмне забезпечення Flight Stand (рисунок 2) керує стендом у ручному або автоматичному режимі, відображає поточні дані на налаштовуваних графіках, зберігає й показує записані дані, готує їх до експорту та має багато додаткових функцій оброблення даних (див. розділ 5). При цьому всі ці операції виконуються одночасно з частотою дискретизації 1 000 Гц.
Рисунок 2. Графічний інтерфейс програмного забезпечення Flight Stand
5. Оброблення даних
Окрім записування даних, спосіб їх оброблення може суттєво впливати на обсяг вашої роботи. Ми додали до програми кілька функцій, що полегшують роботу з даними та їх аналіз:
- Фільтр низьких частот для згладжування даних
- Передискретизація даних із різною частотою
- Побудова карти характеристик силової установки
Програмування цих функцій потребує часу, але вони заощаджують час користувача й дуже корисні на практиці.
6. Безпека й механічні випробування
Серед неочікуваних складнощів проєктування стенда — визначення його резонансних частот і пошук способів обмежити вібрацію. Якщо резонансні частоти невідомі, ризик пошкодження стенда та рушійної системи зростає. У боротьбі з вібрацією завжди доводиться шукати компроміс між стійкістю та точністю вимірювань, і знайти оптимальний баланс буває складно.
7. Конфігурації для коаксіальних випробувань
Опанувавши випробування одного ротора, ви, можливо, захочете випробувати два двигуни в коаксіальній конфігурації або зі зміщенням осей. Конфігурація, у якій пропелери розташовані один навпроти одного, відносно проста, а конфігурація «спина до спини», поширена в багатьох квадрокоптерах, складніша. Щоб розташувати ротори достатньо близько, потрібні ретельне проєктування й планування. Наші коаксіальні стенди Flight Stand 15/50 (рисунок 3) можуть безпечно працювати в конфігурації «спина до спини» із зазором лише 9 мм, що відповідає приблизно 150 мм між двигунами.
Читайте також: Найкраща коаксіальна конфігурація для БПЛА: результати випробувань
Рисунок 3. Flight Stand 50 у коаксіальній конфігурації «спина до спини»
8. Компактна конструкція для мінімального впливу на повітряний потік
Ще один чинник, який потребує значного часу на розроблення, — компактність випробувальної установки. Якщо сам стенд надто сильно взаємодіє з потоком повітря від пропелерів, це впливатиме на покази. Створення компактної конструкції без погіршення стійкості — тривала робота.
Під час оновлення наших стендів одним із пріоритетів була компактна конструкція, яка впливає на повітряний потік менше або лише трохи більше, ніж сам двигун.
9. Неточні вимірювання та погіршення характеристик
Цього бояться всі розробники дронів: ви створили літальний апарат на основі даних, які вважали надійними, а тепер виявляється, що характеристики прототипу нижчі за очікувані або обіцяні.
Похибка наших стендів становить <0,5%, тому ви можете бути впевнені у високій точності результатів. Запитайте про це Марка Столлмаєра з Inspired Flight.
Висновок
Наші стенди не завжди можуть відповідати вимогам вашого проєкту. Проте сподіваємося, що ця стаття допоможе вам ухвалити обґрунтоване рішення: створювати власний стенд чи придбати готовий.
Якщо вам потрібен надійний професійний стенд, щоб отримувати результати, яким можна довіряти, запрошуємо ознайомитися з нашою продукцією:
Переглянути Series 1580 — тяга до 5 кгс і крутний момент до 2 Н·м
Переглянути Flight Stand 15/50 — до 50 кгс / 30 Н·м
Переглянути Flight Stand 150 — до 150 кгс / 150 Н·м
Переглянути Flight Stand 500 — до 500 кгс / 1 500 Н·м
Переглянути Flight Stand 60 — випробування двигунів із тягою до 60 кгс / крутним моментом до 30 Н·м