Теперь, когда мотоустановка скомплектована, разъемы напаяны – у вас есть 2 пути. Первый, и самый простой – установить все на самолет, и опробовать мотоустановку в реальных условиях. Если вас устраивает полученные летные характеристики, замерьте для очистки совести максимальный ток, и если он не превышает допустимые значения, то можно приступать к повседневной эксплуатации. Если приборов для измерения тока под рукой нет, можно дать поработать мотору 8-10 секунд на максимальном газу, и потрогать ротор руками на предмет его нагрева – если на нем можно удержать руку хотя бы 3-4 секунды – самолет можно эксплуатировать. Второй путь для тех, кому мало летных испытаний, и кто хочет разобраться в сути процесса и точности расчетов - нужно проконтролировать максимальный ток в статике, обороты винта, и тягу мотоустановки. Для особо щепетильных – проверить все это на разных режимах работы мотора. Для этого я предлагаю ознакомиться с нехитрыми приспособлениями для наших измерений.
Способов измерить максимальный ток несколько. Самый классический – это воспользоваться аналоговым или цифровым амперметром с шунтом, который с запасом сможет переварить нужный порядок тока. Прибор с диапазоном в 20-100А – штука довольно громоздкая и встречается нечасто, поэтому первая идея, которая возникает у начинающего пилота – это воспользоваться обычным мультиметром. Это более-мене применимо к легким мотоустановкам, для совсем небольших самолетов. Фирменный мультиметр с хорошими щупами как правило в состоянии справиться с токами до 10А, что приемлемо для 100-ваттного мотора, но не более. Причем полагаться на дешевые китайские модели не стоит, т.к. качество щупов и его шунта такое, что на мультиметре возникнут потери до 50-70% мощности всей мотоустановки. Если мультиметр не сгорит, то покрайней мере мотор не выйдет на полную мощность. Это было проверено не раз, на разных приборах стоимостью до 1000 рублей.
|
|
Единственный прибор, который выдал что-то похожее на результат – был приличный полу-профессиональный мультиметр, с дорогими щупами в комплекте. И то – его предел был был 10А. Для зального самолета это приемлемо. Для 500-граммового парк-флаера – уже нет.
Следующий тип приборов, который уже позволяют делать серьезные замеры – это токовые клещи. Специально отмечу, что они должны быть расчитаны на измерение постоянного тока. Есть много клещей с бюджетом от 700-800 рублей. Но они могут делать замеры только на переменном токе. От 2000 рублей начинаются приборы, способные работать и с постоянным током. Главное достоинство токовых клещей – это то, что они работают бесконтактным способом.
|
|
Приборы эти тоже более-менее универсальны – они позволяют, помимо замеров токов, использовать из в качестве несложного мультиметра (при подключении щупов).
Но для полного комплекта измерительного оборудования, к ним необходимо будет приложить оптический тахометр, который используется для настройки ДВС-моторов.
С ним я думаю вопросов не возникнет – они есть в ассортименте почти любого модельного магазина.
Следующий класс – это специализированные приборы для измерений параметров электрических мотоустановок. Т.е. прямо то, что нам нужно.
Пользоваться ими очень удобно, а главное – что их цена как правило не превышает стоимость комплекта хороших токовых клещей, а возможности - куда шире.
Самое простое, что можно привести в пример – это модельные ваттметры.
Они позволяют измерять как напряжение, так и ток, будучи включенными в цепь питания, и вычислять потребляемую мощность.
Как правило, у них так же есть возможность измерять пропущенные через прибор драгоценные миллиампер/часы, что при зарядке аккумулятора, что при разряде.
Например ваттметр от E-Flite имеет миниатюрные размеры, и может быть стационарно установлен даже на небольшом самолете.
Он запомнит значения максимального тока, уровень просадки напряжения аккумулятора при максимальной нагрузке, и подсчитает, сколько миллиампер было съедено мотоустановкой за полет. Похожая модель от Bantan имеет размеры покрупнее, но она позволяет в дополнение ко всем функциям следить за разбалансировкой батареи.
Стоимость таких приборов находится в диапазоне 45-60 долларов. Опять таки – к ним придеться докупать модельный оптический тахометр.
Более продвинутая система измерений – это Hyperion E-Meter V2
Этот прибор позволяет проводить все электрические измерения, содержит встроенный оптический тахометр, и может запоминать измеренные значения.
Кроме функций измерения, прибор может делать различные вычисления, его память содержит базу данных по винтам, и он даже в состоянии расчитать тягу мотоустановки.
На самом деле функционал у него огромный, и писать о нем подробно в рамках статьи нецелесообразно. Лучше зайти на сайт производителя, и посмотреть его описание..
Стоимость прибора находится в районе 100 долларов. И по сути – это будет лучшим выбором, если вам приходится часто заниматься сборкой и настройкой электрических мотоустановок.
Последняя серия приборов, которую я хотел бы рассмотреть - это т.н.«логгеры».
По сути, это бортовой самописец, который считывает параметры с датчиков, и записывает их с заданным промежутком в память.
Самый наглядный и распространенный представитель этой серии - MicroPower E-Logger.
Это небольшое устройство размером с USB-флешку, позволяющее записывать с заданным интервалом напряжение и ток (до 100А), а при подключении внешних датчиков – измерять и записывать обороты, температуру, скорость, высоту, и даже GPS-координаты. После полетов устройство моет быть подключено к компьютеру, а полученные данные изучены с помошью графиков.
В качестве полевой альтернативы компьютеру, возможно подключение внешнего дисплея (размером с пол-кредитной карточки), на котором можно выводить указанные при настройках данные, как текущие, так и пиковые значения.
Памяти прибора хватает для записи 3-4 параметров (с периодичностью 2 замера в секунду) - практически на весь полетный день.
Кроме электролетов, я устанавливаю такой прибор даже в бензиновый самолет – он контролирует температуру мотора, измеряет обороты, и считает потребляемые миллиамперы бортового аккумулятора. Очень удобная бортовая система, причем стоящая вполне вменяемых денег – около 120 долларов в комплекте с дисплеем, и датчиками оборотов и температуры.
Теперь, как померить тягу мотоустановки. Проще всего это решается на более-менее крупном самолете. Самолет устанавливается на ровную гладкую поверхность, к нему сзади цепляется электронный либо механический безмен, и при даче газа можно снимать показания. С небольшими самолетами сложнее. С них придется демонтировать мотоустановку, и проверять ее тяговые характеристики на отдельном испытательном стенде. Проще всего воспользоваться кухонными весами с пределом измерений в 5 килограмм. На весы устанавливается 5-литровая фляга из под питьевой воды, наполненная на 3-4 литра обычной водой. К пробке фляги прикручивается крестовина обратного крепления мотора, либо моторама, с установленным мотором и винтом, и подключенным контроллером, аккумулятором и приемником, котрые каким либо образом фиксируются на канистре (удобно делать это резиновым кольцом, или даже просто скотчем). Далее показания весов обнуляются (tare), либо при отсутствии этой возможности – записываются показания веса нашего импровизированного стенда, с неработающей мотоустановкой. После дачи газа весы начнут «разгружаться», и разницей в показаниях весов будет являться текущей тягой нашей мотоустановки. Естественно, в качестве фляги с водой может использоваться любая удобная подставка, обладающая достаточной массой, чтоб ее не сорвало с весов. Единственное требование – чтоб эта подставка не затеняла воздушный винт, и высота установки воздушного винта над поверхностью установки стенда была не менее 1,5-2 диаметров винтов, чтоб не возникало воздушного «подпора». В противном случае показания будут неточными. Одновременно с измерением тяги логично провести замеры тока, напряжения на аккумуляторе, и обороты винта.
|
|
Теперь посмотрим на полученные результаты. Если измерения, полученный нашим практическим путем совпадают с расчетами в мотокалке с погрешностью хотя бы в 3-5% - значит все компоненты были идеально подобраны, аккумуляторы свежие, константы винтов указаны верно, и вообще, все сложилось крайне хорошо. Поздравляю!
Но не всегда практические результаты совпадают с расчетами. Давайте проанализируем, в чем может быть причина несоответствия.
|
|
1. Токоотдача аккумулятора может быть ниже расчетной. Посмотрите на напряжение сборки под нагрузкой при испытаниях. Насколько оно отличается от расчетного? Попробуйте заменить аккумулятор на более свежий или с большей токоотдачей.
2. Константы винтов могут быть заданы неверно. Если обороты воздушного винта совпадают с расчетными, а тяга отличается – значит дело точно в этом. Если обороты отличаются, то проверить константы можно таким способом - регулируя газ на испытаниях, и подгоняя положение движка газа в итоговой таблице мотокалка, добейтесь совпадения оборотов. Замерьте реальную тягу мотоустановки, и сравните ее с расчетным значением для тех же оборотов в мотокалке. Подбирая значение Т-константы добейтесь совпадения значений как по оборотам, так и по тяге. (Запомните или запишите значение скорректированной константы – теперь для этого винта у вас точно вычисленное значение для будущих испытаний.). После приведения константы в реальному значению, любые другие несовпадения расчетов будут носить уже чисто «электрический» характер.
3. Если после вышеперечисленных мероприятий значения по токам и оборотам не совпадают, то вероятнее всего, kV или внутренне сопротивление нашего мотора не совпадает с заявленными. Такое часто случается, особенно с моторами малоизвестных азиатских производителей. Проверить kV несложно – на вал мотора вместо винта надевается плоская пластинка, на мотор подается питание известного значения, и тахометром измеряются обороты. Остается лишь разделить значение оборотов на питающее напряжение. Способ не самый точный, но достаточный для оценки погрешности в описании мотора.
8. Заключение.
Таким образом, теперь у нас есть набор необходимых представлений и инструментов, позволяющий самостоятельно подбирать, расчитывать и испытывать мотоустановки на основе бесколлекторных электромоторов. Надеюсь, данная статья окажет практическую помощь начинающим конструкторам и пилотам. Искренне рассчитываю, что более опытные коллеги простят мне некоторые неточности, и намеренное опущение некоторых аспектов – охватить все нюансы в рамках данной статьи просто невозможно.
Я ставил задачу задать направление, в котором следует двигаться начинающим пилотам в своих изысканиях, а все тонкости и мелкие нюансы будут познаны в практических занятиях и по мере наработки опыта. Спасибо всем, кто смог прочитать статью до конца!
С уважением, Кирилл Уборский (так же известный как Collapse)