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标题: 浅谈 电直 Low RPM 低转速、长续航的理论和实践 (轻松15-30分钟，世界纪录2小时58分) [打印本页]
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 11:21
标题: 浅谈 电直 Low RPM 低转速、长续航的理论和实践 (轻松15-30分钟，世界纪录2小时58分)
前言：
直升机航模最高境界当然是3D暴力飞行，但是对于许多新上手、也包括悬停神和逍遥派，航线，仿真，航拍，慢飞都是乐趣无穷。国外直升机论坛helifreak也有一个LowRPM（低转速）专区，供大家探讨分享。因为Low RPM分享基本都是鸟语，我来翻译一些实践和经验。
基础理论：
第一点：电力做功基础知识：功率= 电压 x 电流。热损耗= 电流的平方 x 电阻。其他相对不变，电压越高，电流越小，电池能效越高。
经过PUG同学提点，上述第一点有误，需要修改，先跳过。
第二点：针对电直，上述的电池能效仅仅是整体飞行能效的一小部分，还有传动效率、机身重量，旋翼阻力等等
第三点：在主旋翼切角15度以内，主旋翼的升力 跟 “ 切角x 转速 ” 成正比例。大部分旋翼，大于15度切角，就会出现乱流，导致阻力迅速加大。
-因此所有直升机，为了安全，有一个最低转速警报，防止飞行员升力不够，再错误加大切角来挽救升力，导致乱流，恶性循环，然后坠机
- 这个在主流电动遥控直升机甚少出现。原因是今天主流3D电直转速远远远远高于普通巡航需求。
第四点：（这是最容易被忽略），接着上面讲，今天主流3D电直，其实转速远远高于实际航飞需求。450机动辄3500以上转速，700机动辄2000以上转速。这些高转速是为了稳定和快速反应。但是代价是几何级别增加的空气阻力，空气阻力跟速度的3-4次方成正比。比如2000转@5度切角悬停 vs 1000转@10度切角悬停，能耗可能相差4倍以上。
- 另外，本帖66楼和85楼也补充了无刷电机系统的一些基础科普。
理论最高效率飞行：
不谈3D或者F3C飞行比赛，逐步降低主旋翼转速，在11-12度切角 (预留3度切角作为储备)，勉强起飞，这是最省电的飞行。
安全警示：
如楼下hawk208, colt1981等谈到，低转速飞行的抗风能力减弱，单靠陀螺仪不能完全弥补偏移。操控要专注，避免分神。
实际应用：
- 在700级直升机，最低主旋翼转速大概在700rpm，缓慢3D大概1000rpm（youtube上有大量老外视频是在700-1200rpm）。
- 在450级，以360mm主旋翼，1600rpm基本是最低的了，稳定一点2000-2200rpm。
第一个问题：
- 700级要维持1000转，还要最高电池能效的12s电压，而且考虑esc要90%以上油门曲线，那么电机往往只有200-300kv。这种电机基本要自己绕线
- 450级别要维持2000转，还要最高电池能效6s电压，配90%油门曲线，电机kv一般也要在1000以下，市面上不多，或者很重。
权宜解法：
- 700级按12s设置（500kv电机，5kg重量），搭载6s电池。部分机型可以容纳两块6s5300mah, 飞行时间轻松30分钟。
- 450级按6s设置（1700-2000kv电机，1kg重量），搭载3s电池。一块3s2600mah飞行15分钟
- 上述配置，飞行15-30分钟，电机和esc基本常温，轻松写意。
第二个问题：
转速低了，尾桨控制差。快速变换主旋翼切角时，尾巴甩出blow out。
解法：
- 加大尾桨直径（450用68mm，700用115mm）
- 单独加快尾桨转速，比如lynx为X3出了一个14T尾轴
- 加长尾管，加长皮带/传动轴
- 在三轴陀螺仪内调整补偿设置。以vbar为例，有两个设置，一个是5.3.4版本叫collective pre-comp。6.0 neo版本里叫DMA Collective。另一个是acceleration。
- 改为3片/4片尾桨。
分享一些极端案例：
- 案例1：簖桥残血大侠的compass7hv能鲸吞两块6s10000mah电池。我判断并联跑1200rpm，最少飞行45分钟。
世界纪录案例：
2014年德国模友TimoWendtland用Mikado Logo 400直接拉长到800级
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2013年留空2小时31分钟，用Logo 600SE拉长，DIY电机机325kv，800mm主旋翼，115mm尾桨，搭载3公斤松下锂离子电池33800mAh，起飞重量5.6公斤。介绍链接
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2012年 - redbird300和他朋友用塑料机身，木头桨，搭载铁锂电池。飞行时间1小时46分钟。
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作者: Hawk208 时间: 2015-11-13 11:29
低转速很容易失速的。。。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 11:35
低转速，当然没法爽飞3D。乐趣也不在3D。装上go pro和FPV直接改航拍也许是下一步我的方向。另外，对于我真的不完全怕炸鸡花钱。而是真的没有时间和勇气去反复修飞机和调试。我猜许多悬停侠也是。
作者: abao2000 时间: 2015-11-13 11:39
之前看过一个logo800的LowSpeed 3D视频。楼主这篇收集的很好。
作者: colt1981 时间: 2015-11-13 11:43
低速是误区,长航时一般都是想往无人机方向发展的,但是低转速导致抗风性能大减,还是要走提高整体效率的路子...
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 11:44
谢谢赞赏。
我一直就不信邪，不认为多旋翼留空时间比直升机长。但是每次进入直机论坛，发现国内外都是5分钟内起降，就不解。一直到我了解了原来是主流3D飞机主旋翼过高的转速导致高能耗。我才开始研究。发现直升机的真实留空潜力。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 11:48
那看你需要多抗风。如果不用3D，也不谈F3C比赛，纯休闲飞。同一块电池，我打包票低转速能效高。3D暴力飞行转速，应该是远远高于真实直升飞机等效转速。
作者: colt1981 时间: 2015-11-13 11:51
不考虑抗风肯定转速越低越省电...考虑抗个4-5级风,700有复翼机至少也得1500-1600
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 11:53
可能地区不同，我感觉就我的水平，广东一带除了台风天气，其他logo 600以上的4kg以上飞机都挺抗风的。我不比赛，估计对抗风容忍程度比较低。想想都明白陀螺仪稳定性来自高转速。自行车骑慢了都容易倒。
作者: crazyboyyy 时间: 2015-11-13 11:57
支持 楼主，另外大桨翼型也很影响留空时间，
目前市面都是面向3D使用的对称翼型桨
换成平凸桨会有较大提高
作者: colt1981 时间: 2015-11-13 11:57
加飞控飞全自主必须要求飞机本身有一定抗风性...飞机抗风性不足,飞控再修正也回不来
作者: zhangpengsir 时间: 2015-11-13 11:57
我喜欢低转速飞，支持楼主研究报告！延长直升机的续航，对于配合开源飞控的研究，有很重要的意义！
作者: Hawk208 时间: 2015-11-13 12:01
我的意思不是说不能爽飞3D，而是转速低到一定程度时，直升机的舵面就失效了。
直升机的失速有时比固定翼更危险。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 12:02
你说的很有道理。真正的直升机好像除了robinson R22、R24等轻型直升飞机，其余都是非对称主旋翼（asymmetrical blades）
但是在遥控直升飞机上，似乎唯一生产非对称主旋翼的就是spinblades，但是他家的主旋翼好像安全可靠度不高。我一直不敢买。
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作者: event 时间: 2015-11-13 12:04
说的很对，我的飞机480，3s的电池2200容量，飞行12分30秒，但是在紧急时候猛推油不锁尾，炸鸡无数
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 12:06
你这么一说，我很有感触。450在3s低转速降落如果有风，控制平稳降落就有难度，弄不好就尾桨扫地。但是上了6s，就容易控制很多。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 12:08
那你是高估我的水平和动作难度。我的飞行方式，基本等于F1赛场开拖拉机。
我听说，越是低转速，越考验飞行员动作的柔和度和预判性，是不是有点像油机的意思？
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 12:09
请加长尾翼，增加尾翼转速，增加尾管长度，同时调整vbar或者其他陀螺仪参数。
作者: zhangpengsir 时间: 2015-11-13 12:10
转速低了，陀螺效应降低，三轴陀螺仪的增稳性能也降低了。其实，可以考虑用多桨来弥补这一点！
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 12:18
本帖最后由 amphibia 于 2015-11-13 12:20 编辑
多桨绝对是终结解法。君不见所有半隐身的武装直升飞机（阿帕奇，卡曼奇，直10）都采用4片以上旋翼。只有老式和轻型直升飞机用2片主桨（robinson R22，美国越战用的UH-1 Huey）
但是在只是在遥控电直上，多桨做动平衡难度，炸鸡成本，甚至额外的浆片自身重量都要考虑。一想到我就头疼。
作者: pajsf 时间: 2015-11-13 12:29
谢谢分享！
作者: wowjl 时间: 2015-11-13 12:38
这个 。。。建议LZ关注一下多旋翼，2h没啥压力
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 12:59
我是这么理解的：
- 飞机越大，单主旋翼直升机效率优势肯定越高。
- 飞机越小，直升机的十字盘+舵机+尾桨传动这套复杂控制系统的劣势越明显。
除了美军新一代osprey v-22运输机考虑能够变形固定翼，其余“直升飞机”都是单主旋翼。只有在主旋翼直径受限制或者转速噪音受限制，才会增加旋翼片数。
道理讲完，那我就好奇了，为什么logo 600se要那么极端改造才能飞行2小时31分。你说能飞2小时的多旋翼，请问是什么样的，是不是很极端？
作者: 风王子 时间: 2015-11-13 12:59
学习 涨知识了 我一直也以为电直根本飞不出十分钟呢 原来如此
作者: Nicolasjo 时间: 2015-11-13 13:06
进来看看。。。
作者: yukira0218 时间: 2015-11-13 13:08
学习了
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 13:19
续航时间让我也纠结了好久。
作者: wowjl 时间: 2015-11-13 13:25
基本道理一样的~
多旋翼直传，机架重量轻~
轴距有多大，桨就能有多大~
飞控算法先进~
一点不奇啊？
当然旋翼相互干扰是缺点....
多旋翼常有长航比赛，有兴趣自行百度.....
作者: zlp88000 时间: 2015-11-13 13:36
別和他爭論 完全沒用 那兩小時的 四軸 思路和你的一模一樣 大槳低轉速偷輕結構加高密度電池（也是松下18650B） 然後還是小風天懸停飄了 2小時零8分鐘。 他完全不明白什麼叫效率。多說無意啊。。 我喜歡你這樣的玩家 有想法 有玩法 我的四軸 目前突破80分鐘 和你的思路也一模一樣 輕結構大槳葉 低轉速 小攻角 不過抗風性能自然不高 4 5 級風還是能飛的。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 13:39
按照我查询结果，截止2015年1月，似乎世界纪录遥控多旋翼大概2小时10分。相比直升飞机2小时31分，相差大概15%左右效率。。https://capolight.wordpress.com/ ... rotor_flight_times/
也就是说一个设计优秀的多旋翼能耗会略微大于一个设计优秀、尺寸相仿的直升机。
作者: wowjl 时间: 2015-11-13 13:41
本帖最后由 wowjl 于 2015-11-13 13:42 编辑
1111为什么火？
便宜啊，兄弟
本论坛现有都远不止2H，别扯世界纪录，世界太小了，呵呵。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 13:42
我查了查记录，看来今天多旋翼和电直都进入2小时续航。其实已经很不简单了。我当年进入航模的时候真的以为要每5分钟充一次电。
{:1_62:}
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 13:47
如果只相差15%的区别，我就能理解小型直升机在大部分非军用领域应用比不过多旋翼。多旋翼的优点（冗余性，旋翼杀伤力，拆装难度）远远大于这15%的能效差。
话这么说，我还是喜欢直机。
作者: zlp88000 时间: 2015-11-13 13:53
本帖最后由 zlp88000 于 2015-11-13 14:05 编辑
那肯定了。 目前 谷歌 多軸是飛行時間最長的 正式記錄時間是 2小時10分鐘22秒。。。雖然很多 youtube 上片子都能飛過這時間 然而那是沒有任何設備搭載的情況。 谷歌新多軸 我相信會飛出 3小時記錄 下次公佈的時候 因為 據我得到的信息 谷歌 四軸 現在是2小時43分鐘的飛行時間 正式公佈的時候肯定突破 3小時。 那孩子可能還在做夢 呢。。論壇 大把 飛2小時的。我就呵呵 你讓他找5個帶 FPV 設備飛過40分鐘的 看他能找來不。 還有 之前2小時8分鐘的那哥們 飛機總機造價 15萬刀 。。 谷歌 世界正式記錄的那個 是帶的 黑狗 運動攝像機 加超輕無刷雲台 不過造價高達 43萬刀。 比不過也正常 谷歌下次公佈的話 突破3小時的四軸 估價 也得 百萬美刀以上。 當然是算上研發價錢啦。
忘記說了 電池都是 18650B 松下的 不過 谷歌四軸 用的是 松下特別定制版 和 特斯拉 車一樣的型號 市面買不到 而且是 專門輕量包裝的電池。。 上面說的 讓他找5個飛 40分鐘的 難度太高 找5個飛40分鐘不掛設備懸停的看好找不好找。 最煩這種吹牛都不打草稿的。
作者: 遥望长空 时间: 2015-11-13 13:54
学习
作者: dulton 时间: 2015-11-13 13:54
能飞30分钟，厉害！
作者: fshwg 时间: 2015-11-13 13:55
看过一篇美国大学人力直升机的文章，他们在理论上算出了，大直径旋翼低转速是如何达到高效率的。
作者: dredge 时间: 2015-11-13 14:00
楼主忽视了人的因素，自己飞3d，练习动作时5分钟就开始觉得疲劳了，就算可以低转速飞20分钟，估计我也是7分钟下来
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 14:11
十五万美刀，是把B2隐形轰炸机碳纤维门板拆下来做的？
大家还记不记得在2012版macbook pro 15寸面世以前，15寸笔记本电脑真实续航时间不超过3小时、硬盘都是2.5寸机械式，显示器基本都是TN屏幕。直到苹果来了，进行集成一体化，把硬盘外壳和内存接口扔掉，直接把SSD芯片和内存芯片接到主板上，把电池拆了，把电池芯也直接粘到底板上。导致电池实际容量翻倍，显示换成集成IPS面板，电脑实际体验速度也翻倍。
我的感觉，今天谷歌等飞行器在多旋翼领域可能已经完成“集成一体化”。但是电直领域，因为天生劣势（复杂，危险，无冗余），没人去进一步优化重量。否则飞行时间还要长。以Logo 600SE为例，如果不要求3D强度，而仅是负载航飞，还有大量零部件可以减重，比如尾管换碳纤维，比如碳纤维主轴，偷轻齿轮和皮带，一体化轻量塑料机身（含舵机、马达座，电池座，起落架）等等，我算如果10万美元预算，还能减掉500-800克。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 14:15
如果你有FPV系统，再配上信号功率放大器，确保3公里以上遥控距离，再辅助GPS飞行电压转速回传，再有顶层天台，你会不会有想飞的感觉？我买18sz就是奔这个方向去的。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 14:18
本帖最后由 amphibia 于 2015-11-13 14:21 编辑
人力固定翼已经很多了。人力直升机那真不简单。我想到都蛋疼。给你一根绳子，让你往上爬，做功接近100%效率，你都觉得费劲。更何况要对空气做功，反推自己克服重力。
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作者: zlp88000 时间: 2015-11-13 14:24
是算上開發階段 買設備組合炸雞的總價錢吧。。反正 在 書臉 上看過他的 空間 這麼說的。。造價高昂到 15萬刀。。而且 句台灣一朋友 也是我爬樓的那個樓主 自己也話費 幾十萬 新台幣 才弄出來了比較中意的長航時多軸。 沒什麼奇怪的。
作者: zk393520169 时间: 2015-11-13 14:26
学习
作者: zlp88000 时间: 2015-11-13 14:28
直升機目前看來不容易發展的原因主要是 複雜和危險 特別是複雜 很多機械機構 想偷輕難度太大 所以 多旋翼發展的比較快 但是要說效率。。還得看直升機的。。沒見過 目前哪國軍大型直升機 是選用四軸的。。。。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 14:47
受你鼓舞，再查了一下，发现那个德国模友在2014年刷新了自己的世界纪录，新纪录是2小时58分。这次自制木头桨，再把部分机身锯掉、我看齿轮也改了，但是这个续航时间基本证明还是直升机效率高。把原型机交给谷歌，再出100万经费，4-5小时不成问题。
但是很遗憾，像你说的，其他机械结构限制导致没人投入资金去研究电动直升机。
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作者: dredge 时间: 2015-11-13 14:47
遵守法纪，不超視距
作者: 飞控王子 时间: 2015-11-13 14:55
学习了
作者: colt1981 时间: 2015-11-13 15:08
多旋翼2h续航吹牛逼没压力...看国内多旋翼厂家的宣传不少都突破物理定律的,悬停精度高于gps卫星精度,升限超过固定翼~
作者: colt1981 时间: 2015-11-13 15:21
多年经验证明航模圈体感风速一般会比实际风速高2-3级...5级风最大10m/s了...
作者: 簖桥残血 时间: 2015-11-13 15:28
要续航就压根别想用多旋翼，效率比单桨直升机低这是不争的事实
作者: badevil 时间: 2015-11-13 15:30
好东西，马克
作者: A24 时间: 2015-11-13 15:36
经常都飞10分钟呀！
姐里有食品：
http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=1138622
.
作者: 铁翼雄心 时间: 2015-11-13 15:44
学习了，
作者: asdtaojun 时间: 2015-11-13 15:49
赞
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 16:03
能识别人、车、建筑物？这种配置还愁卖不出去？真是意淫强国。
作者: Kaneki汐 时间: 2015-11-13 16:10
问下LZ，为什么电调的油门曲线要百分之90以上，而电机自己绕线？一般想要降低旋翼转速不就是降低油门曲线吗。。。对电调不太了解，谢谢解答
作者: oakli 时间: 2015-11-13 16:15
通常来说，旋翼个数越多，能效越低！
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 16:32
这个涉及电调档次是否包含 active freewheeling功能。我晚上在详细解答
作者: Kaneki汐 时间: 2015-11-13 16:47
amphibia 发表于 2015-11-13 16:32 
这个涉及电调档次是否包含 active freewheeling功能。我晚上在详细解答
好的好的，非常感谢，出解答后一定要@我一下
作者: 飞控王子 时间: 2015-11-13 17:20
我对长航时也非常期待，LZ http://www.helifreak.com/showthread.php?t=697285这个帖子全英文呀，咋不咱论坛发个
作者: sinny88 时间: 2015-11-13 18:12
多谢楼主分享！另外，个人觉得对大多数模友来讲，极限改造并不合适，能温柔3D，改造简单且能最大延长飞行时间的折中改造方案，可能更适合大多数模友。另外，能否出一个550价格的简单改造方案呢？个人觉得550比较容易选购市面上现成的低KV值电机，很多机型还可以放置两块电池，楼主可否分享一下改造方案呢？先谢过了！
作者: 闻机起舞 时间: 2015-11-13 18:20
我们只要3D，大电池 低转数 慢动作甚至基本无动作，怎么飞3D？悬停几十分钟又什么意思
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 18:56
对于只玩3D的高手，此贴对你丝毫无用。敬请略过。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 19:21
本帖最后由 amphibia 于 2015-11-13 19:36 编辑
太具体的要找电子工程师，但是我讲讲我的理解。欢迎其他高手指正。
电调ESC的工作是把红黑线之间恒定直流电转化为类似于三相电压，高速交错加在三跟电机线上，频率是8khz以上，以好盈电调为例，一般都是从8khz到32khz。这是理论100%油门模式。
0.001秒 0.002秒 0.003秒。。。
电机线1 22v 11v 0v
电机线2 11v 0v 22v
电机线3 0v 22v 11v
对于一般中低档ESC，但是如果油门输入信号是50%，那么50%的切换电路（也就是每秒四千次以上切换）会断路，出现磁场坍塌，坍塌的能量转化成为热能，让esc迅速发热。
注意，很多人误解，以为50%油门，就以为就有50%电能被浪费。实际没有这么高。但是对于现在高能量密度的电直，就算一点点能量转化为发热，都可能烧掉电调。
对于高档ESC，比如德国K牌，YGE，也包括好盈新出的60A V4，有专门旁支电路把这个坍塌能量临时储备，在下一个有效电路周期释放出来，过程中释放热能很小。这个功能就叫active free-wheeling。至于AFW的抑制发热能力，我猜厂家之间有区别的。你指望几百元的好盈达到几千元K牌性能，有点难。
实践中，没有active freewheeling的电调（好盈、凤凰）飞行中尽量要在85%以上油门。但是K牌，YGE电调往往从30%油门以上都相对安全。当然从搭配的角度，不管什么电调，基于你心目中的主轴转速，来挑选匹配电机kv值、电池电压、马达齿轮齿数。
特例，非要买K牌跑15%油门的土豪咱们也拦不住。
作者: Kaneki汐 时间: 2015-11-13 19:28
amphibia 发表于 2015-11-13 19:21
太具体的要找电子工程师，但是我讲讲我的理解。欢迎其他高手指正。
电调ESC的工作是把红黑线之间恒定直 ...
哦，这样啊，主要是考虑电调发热问题啊。。。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 19:33
本帖最后由 amphibia 于 2015-11-13 19:40 编辑
多数人都不准备打破续航世界纪录。
最直接的办法就是按照3D暴力的标准装机，然后购买低压电池飞行。
对于450级，常规3D暴力机往往是6s 22伏电池，电机1800-2200kv。一般减速比9-12，目标转速3400-4400。你接上3s11v电池，转速自然就下降到1700-2200。如果马达齿选大一点，那么2200-2400就是你的目标转速。你也可以用4s电池，相应马达齿可以小一点。没有太大区别。
对于700级，同理，把12s的暴力3D配置，用6s电池飞行，也就是把两个6s电池从串联改为并联。
但是对于500-550级飞机，我不熟悉。我猜按照10s电池的暴力3D飞机去选择马达kv和齿轮比，然后实际飞行用6s电池。我纯属推演。
我选择logo 600sx，其实logo 550sx/550se/600sx/600se/690sx都是一个身子。这个飞机比较容易改为Low RPM。你装上最长600SE的尾管，配scorpion 530kv电机，好盈100A v3电调，装上550-690的螺旋桨跑6s基本就行了。尾桨记得用115mm。
我一楼提到的低转速锁尾困难，改进方式也都一样，即：加大直径，加大转速，加长尾管，加多叶片，改变陀螺仪参数这几个小变动。
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 19:34
泡helifreak的时候还没找到组织。
作者: 2100748808 时间: 2015-11-13 20:30
作者: magictalent 时间: 2015-11-13 20:44
本帖最后由 magictalent 于 2015-11-13 21:00 编辑
为什么要设90%油门并换3s电池？我的x3 6s 2520 60%油门，如果不定速还可以更低，就算飞3d也很多人都低于90油门
其实6s调低油门曲线就行了
好吧，看了66楼懂了 可以考虑换4s 2200
作者: riviera 时间: 2015-11-13 20:48
淘宝关键字 “半对称 桨”可以找到很多，有SAB的，RXJ，芬记也有。
不过没见过600级以下适用的
作者: magictalent 时间: 2015-11-13 20:56
再问一句，helifreak有搜索吗？别告诉我用谷歌站内
作者: PUG 时间: 2015-11-13 21:08
难得的好帖。
第一，
“第一点：电力做功基础知识：功率= 电压 x 电流。热损耗= 电流的平方 x 电阻。其他相对不变，电压越高，电流越小，电池能效越高。”
电池能效越高，从何讲起？
第二，关于多轴和直机的效率比。
在合理的尺寸下，螺旋桨的效率仅仅直径越大就效率越高？
作者: Kaneki汐 时间: 2015-11-13 21:35
PUG 发表于 2015-11-13 21:08
难得的好帖。
哎，首先说你第一个问题，我想你应该清楚这指的是电池电能利用效率吧？不知道你问这个问题意义何在……
你第二个问题，一般情况下是这样的，大桨盘就意味着在低转速下可以获得小桨盘高转速下的升力，而通常情况高转速需要高电流，所以桨直径越大通常效率越高。举个例子就是V22鱼鹰在垂直起降时的能耗是很高的，连美国军方都会皱眉的油耗，而普通直升机的能耗要低很多
作者: zhangpengsir 时间: 2015-11-13 21:39
你摊上事了…………
作者: Kaneki汐 时间: 2015-11-13 21:41
zhangpengsir 发表于 2015-11-13 21:39
你摊上事了…………
诶？什么情况
作者: wliu_10 时间: 2015-11-13 22:04
看评论都看了好久。
作者: tangozai 时间: 2015-11-13 22:23
难得的认真交流贴
感谢楼主，我一直都想了解油门%与esc工作效率之间的关系。以前飞x7，因为也是悬停党，也就没敢飞太高的油门，印象大概是65%，结果没飞几次电调就起火咯~~
最近打算换个9t的马达齿（以前是10t），再调高油门到85%，希望不再烧电调
作者: colt1981 时间: 2015-11-13 22:48
还是得高电压低电流效率才高。。。其实我更想说上汽油机得了。。。轻松2小时还有载荷
作者: amphibia 时间: 2015-11-13 23:21
helifreak好像要到一定发帖回帖数才能搜索。而且搜索功能不是很好用。
作者: PUG 时间: 2015-11-14 00:15
首先，你没摊上事，别紧张。
“首先说你第一个问题，我想你应该清楚这指的是电池电能利用效率吧？不知道你问这个问题意义何在……”
如果一切都不改变， 起飞重量也没改变， 问，提高电压又不改变 起飞重量，你能做什么？这样做会带来哪些后果？
“你第二个问题，一般情况下是这样的，大桨盘就意味着在低转速下可以获得小桨盘高转速下的升力，而通常情况高转速需要高电流，所以桨直径越大通常效率越高。举个例子就是V22鱼鹰在垂直起降时的能耗是很高的，连美国 jun方都会皱眉的油耗，而普通直升机的能耗要低很多”
对的，大桨盘就意味着在低转速下可以获得小桨盘高转速下的升力， 背后是什么东西？是载荷系数。实际上桨直径越大通常效率越高，是有前提，就是载荷没变。
在你举的例子里，两个旋翼载荷系数是不一样的，由此来断定两轴不如单轴是不对的，不要忘记单轴的尾桨要消耗近两位数的能耗，它对就抵抗重量来讲是白白的消耗掉的。
作者: colt1981 时间: 2015-11-14 00:17
本帖最后由 colt1981 于 2015-11-14 00:18 编辑
直怒干的效率高于普通单浆直升机这是有定论的。。。航模直怒干因为旋翼头结构问题所以操纵性和机动性都比普通航模直升机差。
作者: PUG 时间: 2015-11-14 00:45
除了支奴干，还有Ka50。它们并不是为了炫复杂，而是为了效率。
我们很多人拿一个随手装的四轴和一个成熟设计的直机，比如450来对比，其结论可以是五花八门。。。。。最后被眼花缭乱的错误东西引导到错误的认识。
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 00:52
我不确定长期使用过低油门比例，是否会给电调寿命带来折损，包括随机故障率。没有这方面的研究。
我只知道大概长期油门100%撒开了跑，让转速达到真实kv值 x 电压，这种运行模式对于电调是最轻松的
这里还涉及几个问题，大家还没有提问，我也讲讲我的理解，码字多，请见谅。
1. 高端车模用的无刷有感系统，电直用的是无刷无感系统，那么直升机为什么不用有感排线？没有这排线，直升机电调怎么知道电机轴所处的相位？不知道相位，无刷电调怎么知道切换电路的时点？
2. 好盈50A/100A v3是无刷无感系统，但是配了一根rpm转速线，这个线跟车模无刷有感系统的有感线是什么关系？
3. 有的模型即便长期100%油门也会发热惊人，比如1/8电约野跑跑街基本都是油门全开，既然没有66楼说的磁场坍塌，为什么还是电机电调烫手？
4. 输出电流取决于什么?
这是泡了一些老外技术论坛之后，我看来的解释，原文我不一定找得到了。
1a. 高端车模上用的无刷有感系统，是在电机磁芯后面配了磁场电圈，通过有感排线实时把电机轴相位告诉电调，有助于电调控制输出相位。但是精准控制相位，并不代表能解决上面66楼说的低油门磁场坍塌发热的问题，只是在转速变化的时间段内，比较精准线性。凡是经常加减速的模型车，不管是1/8电越还是1/10平跑房车，照样风扇伺候。
1b. 无刷无感系统（包括直升机的外转型，和低端车模的内转型）都是利用电机轴转动起来以后产生磁场霍尔效应（Hall Effect），电调能感应到电机转起来以后的“反电势”，我理解，就是无刷无感电调能感觉的有反向电压跟他对着干，通过检测这个反向电压来判断电机轴位置。这里有涉及几个问题，需要大家探讨:
1b1. 低转速下启动阶段，霍尔效应弱，反电势太小，怎么办？常见的无刷无感电调，在启动阶段，切换到另一种输出模式，就是3根电机线，每个切换周期只给两根电机线通电，然后检测另外没有通电的电机线的反电势。等转速上来了，再三相通电，全方位检测反电势。
1b2. 对于无刷无感系统，即便转速上来了，霍尔磁场在无刷无感电机的滞后性还有好几微秒，对于上万转的模型电机，精度不够，我猜仅仅是因为直升机螺旋桨相对恒速，所以这个滞后不是大问题。
1b3. 问题又来了，如果无刷有感系统对于转速变化很细腻，这么多优点，那多旋翼为什么还不用？成本？程序开发？还是因为外转型电机无法使用有感排线?
2. 好盈50A/100A v3配的rpm线，插在vbar上，似乎就是把遥控器100%油门信号和vbar governor设置的转速进行同步。比如油门100%对应2400转，那么50%油门，就是1200转。即使有这跟rpm线，低油门时磁场坍塌导致电调发热的问题照样存在。
3. 100%油门野跑得1/8电越发热的问题，就是简单的热损耗，热功率 = 电流平方 x 电阻。 1/8电越也是动辄150A电流，保守算平均100安培，100安培平方 x 0.01欧姆内阻电阻，也有惊人100瓦发热功率。你想想一个100瓦飞利浦卤素灯泡的发热量，开10分钟能不烫手吗？
4. 输出电流是取决于负载端的阻力。阻力越大，电调为了维持转速，就会加大电流。电流越大，磁场越强，因此提供的扭矩越大。这里也带出了另一个直升机选择电机kv值和电机齿轮齿数要尽量让理想转速在85%以上原因。假设有两个系统需要克服同样的旋翼阻力，一个是1500kv马达在100%油门达到你的理想转速，另一个是3000kv马达在50%油门达到你理想的转速。前者每秒钟8千周期都使劲，后者每秒只有4千周期能使劲。因此后者要靠2倍峰值电流，才能提供前者的等效扭矩。电流的峰值变化翻倍，磁场坍塌释放的热量也就更大。因此无论如何, 选择电机kv值和齿轮数很重要。任何时候靠低油门来维持电直飞行都不是最优方案。
谈的比较散乱，也可能出错，大家凑活看，轻点批。
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 01:12
本帖最后由 amphibia 于 2015-11-14 01:54 编辑
我隐约感觉鱼鹰起飞的高能耗，就论证了多旋翼的相对低效率
就飞行效率排名，我判断
A 固定翼搭载2米直径螺旋桨水平飞行 > B 固定翼搭载1米直径螺旋桨水平飞行 > C 直升机搭载10米直径螺旋桨悬停 > D 固定翼搭载2米直径螺旋桨强行垂直悬停
也就是说鱼鹰运输机巡航水平飞行就是最高效的A方案，但是垂直起飞阶段就是最低效的D方案，还不如C方案的直升飞机。鱼鹰垂直起飞说白了就是个多旋翼，这个阶段要使出吃奶的劲，这一点不是也恰恰论证了多旋翼飞行器天生不如直升飞机？
这也提出另一个创新，我记得有一家老美公司也搞了一个带固定翼翅膀的多旋翼飞机。克服低效率的起飞后，能调整四个马达方向往后吹，变成固定翼的高效率飞行。好像就是参考鱼鹰的设计。
(, 下载次数: 121)
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 01:16
我也搞了好久。第一次飞450ex，就是用6s1400mah，强行设置50%油门飞2200转，像你说的，飞久了电调和电机真的要热的要着火的势头。那个电调我不敢再用了，也不敢卖出来坑人。常识上我不甘心换3s，因为常识告诉我3s效率低，岂不是更热？潜心研究才知道缘由。现在450ex跑3s开100%油门，欢得很，电机电调基本都是冰凉的。
作者: Hawk208 时间: 2015-11-14 01:23
这要看电调是怎样设计的。
50% 油门并不代表电机，电调的负载低。
所以才有齿轮比这个东西，转速，扭矩，攻角，桨的长度都要配合起来才行。
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 01:28
大家分析的问题越来越深了。我判断支奴干和俄罗斯K52肯定效率如果说高于单旋翼直升机。我猜原因是没有尾巴。据说普通直升飞机这个水平吹风的尾翼要损耗20-25%功率。
主奴干和K52的两个螺旋桨拼主旋翼效率，我猜比不过CH53E超级种马一个巨型螺旋桨，但是架不住超级种马也要有超级马尾。超级马尾不是省油的灯。
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 01:31
本帖最后由 amphibia 于 2015-11-14 01:33 编辑
问题是电机齿很多时候受到物理或者厂家开模的局限。比如我也想forza 450ex，跑6s电池开90%油门跑2200转。但是计算后发现电机齿要 7T 齿轮。没法加工啊。或者要把电机换成900kv，我又不会绕线。所以只能选择跑3s电池。
作者: Hawk208 时间: 2015-11-14 01:33
你还忽略了一台横列式直升机信鸽 Mi-12
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 01:42
直升机的魔力确实比车模和船模有意思多了。这么多奇奇怪怪的机型，也亏这些工程师想得出来。啥时候咱们才国家能走在航空研发的前端啊。。。
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 04:19
本帖最后由 amphibia 于 2015-11-14 04:23 编辑
你说的有道理。。。鱼鹰是一个妥协折中的设计。我只是觉得鱼鹰桨尺寸已经相当大，我感觉折中点基本偏向垂直起降。
鱼鹰桨尺寸与鱼鹰尺寸关系基本接近那种能飞1个多小时的多旋翼飞行器。
(, 下载次数: 105)
(, 下载次数: 118)
另外，考虑到在1950年以前的低推重比的内燃机直升飞机就已经能垂直起飞。但是鱼鹰要靠90年代以后的涡轮喷气发动机才能起飞。我似乎更有信心单一大旋翼整体效率。
作者: PUG 时间: 2015-11-14 04:22
建议你再看多点书。有一些基本的错误。
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 04:29
有错误敬请指出。如果有比较好的教材，欢迎推荐。这方面知识太散了。我看helifreak和一些德国论坛也是激烈争论。
作者: 入魔爽炸 时间: 2015-11-14 04:37
好帖 绝对的好帖 学习了
作者: zhoujun0528 时间: 2015-11-14 04:46
进来学习
作者: PUG 时间: 2015-11-14 04:48
“另外，考虑到在1950年以前的低推重比的内燃机直升飞机就已经能垂直起飞。但是鱼鹰要靠90年代以后的涡轮喷气发动机才能起飞。我似乎更有信心单一大旋翼整体效率。”
还是回到起点，鱼鹰擅长的不是垂直起飞，它设计的目的就不是高效的垂直起飞。容易实现和整体机械效率也不是一回事。考量一个指标要看你这个指标是不是适合被考量的对象。
作者: PUG 时间: 2015-11-14 05:27
有感系统是指由传感器，霍尔效应传感器是用在有感系统里的，你看的排线应该是霍尔效应传感器的引线。
无感系统是指无传感器，是由反电动势来确定换相。
在你第四个问题中的举例的错误是，3000Kv那个的电机的供电会是1500Kv的一半，同转速下油门是一样的，点火的频率会是一样，只是幅值不一样。3000Kv是靠匝数达到与比它高一倍电流同样的扭矩。
同样的电机结构，材料和尺寸。其扭矩是一样的，和Kv没关系，KV不同改变的是功率中电流和电压两个因子的搭配关系。
作者: PUG 时间: 2015-11-14 06:03
另外，就航模，特别是450级别，传送距离不过巴掌，提高电压对提高效率帮助不明显。所以，提高电池的效能的作用是几乎没有。
多轴和单轴效率比，从载荷系数入手，你会发现单轴是无法比多轴在效率上有优势的。
作者: amphibia 时间: 2015-11-14 08:17
因为很多东西定性分析，没有精力去定量计算，我看您有很多老帖是涉及计算。很敬佩。别的我不熟悉，我学的就是工程优化，就像任何系统优化，都有一个收益递减的规律和事与愿违的临建点。不计算，很多时候单独定性分析容易钻到局部优化里。我隐约感觉不要说真的军用航空工程，就是电直里面，涉及变量种类，每个变量的变化范围、互相应变情况，许多我都不知道从何下手。过分简化就可能出现谬以千里的问题。至今还有众多问题很挠头，比如螺旋桨越长、越宽肯定升力越好，但是越长越宽，肯定越重？那最佳点在哪里？又比如电池越大越重，续航最长的电池究竟应该占机身总重量百分之多少？或者向你提到依靠增加电压来降低发热的收益递减如何计算？以后多跟您请教。{:1_57:}
作者: Kaneki汐 时间: 2015-11-14 08:25
PUG 发表于 2015-11-14 06:03
另外，就航模，特别是450级别，传送距离不过巴掌，提高电压对提高效率帮助不明显。所以，提高电池的效能的 ...
你从头到尾都在拿所谓的理论说话，但实际情况根本就不是你想的那样。别在这光凭脑袋想，多做做实验比啥都强，有时候你的出发点就是错的，飞机这东西要考虑的因素太多了，不是基于一个点就能盖掉全部的，所以做实验是最直接最可靠的方法。美国军方已经为我们做了很多实验了，有些不争的事实咱们就别在这浪费时间了。
最后感谢你能用那么大篇幅来回答，谢谢
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