Vraag:
Waarom hebben de meeste drones naar boven gerichte motoren?
Jacob B
2020-05-15 11:30:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

De meeste freestyle quadcopters die ik heb gezien, zijn specifiek ontworpen om te vliegen met de motoren naar boven gericht en hebben de armen van de drone als volgt onder de propellers:

A "normal" quadcopter

Zoals je kunt zien op de foto ^, zijn de armen van de drone vrij breed (zoals gebruikelijk bij veel quadcopters van dit type) en het lijkt mij dat de armen een deel van de lucht zouden blokkeren afkomstig van de rekwisieten. Ik stel me voor dat het hebben van dergelijke armen de efficiëntie of de topsnelheid zou verminderen en misschien wat propwassing zou veroorzaken.

Er zijn aanzienlijk minder quadcopters waarbij de motoren op deze manier onder de armen zijn gemonteerd:

(en bijna allemaal zijn het zelfgemaakte projecten zoals deze die een bestaand frame hebben aangepast om ondersteboven te werken) A "less normal" quadcopter

Wat ik me afvraag is, waarom maken zoveel fabrikanten en hobbyisten zoveel drones met naar boven gerichte motoren, terwijl het lijkt alsof naar beneden gerichte motoren in veel opzichten beter zouden zijn? Wat zijn de voor- en nadelen van naar boven gerichte motoren versus naar beneden gerichte motoren?

Ik denk dat exact dezelfde efficiëntie-argumenten die u aanhaalt voor de omgekeerde configuratie, identiek van toepassing zijn op de normale configuratie. De lucht moet nog steeds om de armen stromen, of er nu aan wordt getrokken of geduwd.
@ifconfig Niet per se, want veel van de lucht die de bovenkant van de propeller binnenkomt, komt ook langs de zijkanten van de bovenkant. En de lucht die de propeller verlaat, duwt bijna allemaal rechtstreeks naar beneden.
Ik denk niet dat de inlaatpluim zo hoog of breed is. Het enige dat ik probeer te zeggen is dat uw bewering niet noodzakelijk waar is en niet als feit moet worden beweerd.
@ifconfig oh. Ik wilde het niet laten klinken alsof ik een feit aan het zeggen was. Ik bedoelde het gewoon te zeggen zoals ik dacht. Ik heb het aangepast om het hopelijk wat duidelijker te maken.
Een antwoord hieronder vergelijkt appels met peren. We hebben de eigenaar van je tweede foto nodig om hem in beide configuraties te testen, aangezien er weinig van de aerodynamica zou veranderen omdat de armaturen recht en plat zijn, en het zou gemakkelijk zijn om dit te doen, omdat het geen gegoten plastic is met een kromming. Het vergelijken van pusher * types * beheert niet genoeg variabelen; hebben * exact dezelfde * nodig, duwen of trekken.
Vijf antwoorden:
Kralc
2020-05-15 12:36:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Een praktisch voordeel is een grotere bodemvrijheid, waardoor de kans op een propaanval bij het landen of opstijgen kleiner wordt.

Aerodynamisch gezien kan een ontwerp van een duwer 1 minder efficiënt zijn omdat de propeller draait door het kielzog van de romp - dit resulteert in 'klonterige' lucht die trillingen veroorzaakt. Ik heb geen exacte cijfers, maar ik heb anekdotisch gehoord dat dit een daling van 10 tot 15% kan zijn voor ontwerpen met vaste vleugels en de exacte rompconfiguratie zal een verschil maken!

1 : Pushers worden vaak gedefinieerd als '[motor / motor] as onder compressie'; wat lijkt te gelden voor de 'ondersteboven' motorconfiguratie.

Ik ben * vrij zeker * dat je eerste para de echte reden is dat motor onder de propeller de overheersende oriëntatie is. Ik zou graag een verwijzing zien voor de uitspraken van de tweede alinea. Nog steeds +1 voor uw antwoord (zoek alstublieft enkele referenties voor de 2e alinea!)
Krish
2020-05-15 15:35:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Uitbreiding op het antwoord van @ Kralc:

Hier is een onderzoek (helaas achter een betaalmuur) waarvan ik de belangrijkste onderdelen hieronder ga kopiëren:

De hexacopter werd op een testbank met weegcellen gemonteerd en de gegevens werden verzameld in de 5 × 7 ft windtunnel van de University of Michigan over verschillende freestream-stroomsnelheden, motorstuwkrachtpercentages en hexacopter-aanvalshoeken. Om de resultaten van windtunnels te valideren, werden autonome vliegproeven in de buitenlucht uitgevoerd. De resultaten tonen aan dat de duwerconfiguratie ongeveer 15% meer stuwkracht (lift) genereert dan tractorpropellers; ze vertonen echter een relatief slechte draagkracht / weerstandsverhouding. Deze resultaten suggereren dat een hexacopter met een duwerconfiguratie een hogere efficiëntie zal hebben voor lokale bewakingstoepassingen die zweven en langzame vluchten vereisen, terwijl een tractorconfiguratie efficiënter is voor transporttoepassingen met nuttige lading die een voorwaartse vlucht met aanzienlijke snelheden vereisen.

Pusher vs Tractor type quadcopter comparison

RPM vs efficiency and thrust

Thrust to weight ratio comparison

Om je vraag te beantwoorden: waarom hebben de meeste drones naar boven gerichte motoren ?, het antwoord ligt meestal in de laatste grafiek die laat zien (van een vrij kleine steekproefomvang) dat drones van het duwtype doorgaans een betere stuwkracht / gewichtsverhouding hebben .

Ik denk niet dat die laatste alinea helemaal niet werkt. Als pushers beter zijn, waarom gebruiken de meeste drones ze dan niet?
Eerlijk gezegd ben ik na het doen van het onderzoek zelf niet helemaal zeker. @Kralc's-antwoord is waarschijnlijk beknopter en beter geschikt.
@RobinBennett De laatste alinea klinkt mij duidelijk in de oren. Het zegt niet dat pushers beter zijn, ze hebben meer stuwkracht maar meer weerstand. Tractoren hebben minder stuwkracht maar minder weerstand. Dus als je alleen veel wilt tillen, is een duwboot beter, maar als je wilt racen is een tractor beter. Dit is vergelijkbaar met de afweging die u maakt met het aantal steunbladen: hoe meer bladen, hoe minder efficiënt, maar meer stuwkracht.
Ik denk dat het ontwerp en de nabijheid van de propeller van de arm en ESC de sleutel kunnen zijn tot het verschil in efficiëntie bij het zweven voor deze twee configuraties. Een speciaal gebouwde multirotor die is ontworpen om te zweven, zoals een fotografieplatform, kan heel goed profiteren van steunen die onder de motor zijn gemonteerd. En de feiten met betrekking tot weerstand worden voor zo'n multirotor minder belangrijk. Een langzame vlucht zou de netto-efficiëntie van het systeem niet verminderen. Een snelle vlucht zou de netto-efficiëntie voor de missie verminderen.
De korte uitleg is dat de propeller tijdens het zweven als een ventilator werkt: alle lift komt van de motor die hem draait. Bij het bewegen gedraagt ​​de propeller zich als een hybride ventilator / vleugel: voor het voorste deel van de rotatie van het blad produceert het extra lift, terwijl het tijdens het terugtrekkende deel minder weerstand produceert, voor een netto toename van de efficiëntie. Een tractorpropeller beweegt door minder turbulente lucht, waardoor het "vleugel" -gedeelte van het gedrag wordt versterkt, terwijl een duwer minder obstakels heeft voor de uitlaatstroom, waardoor het "ventilator" -gedeelte van het gedrag wordt versterkt.
Voor diegenen die geïnteresseerd zijn in het lezen van het onderzoekspaper genoemd door @Krish, kon ik het als gast gratis openen via Researchgate.net. https://www.researchgate.net/publication/333578958_Experimental_Investigation_of_Tractor_and_Pusher_Hexacopter_Performance ~~ Ik vond de hele paper behoorlijk informatief.
cliff curtis
2020-05-16 08:37:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

De DJI Matrice RTK heeft rotoren aan de onderkant. Ik denk dat dit is om impact te voorkomen als je naar boven vliegt voor inspecties. (Onderkant van een brug bijvoorbeeld).

Ik ben niet zeker over de aerodynamische effecten, maar ik zal zeggen dat de meeste van mijn bijna-ongelukken (of crashes) het gevolg zijn van omhoog / kantelen in bewegingen, en niet van omlaag kantelen.

user642
2020-05-16 03:38:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ze zijn stabieler omdat de drone op een hoger punt hangt. Als de drone kantelt, worden de propellers van de kant die wordt neergelaten naar buiten verplaatst, waardoor ze meer hefboomwerking hebben, terwijl de propellers van de kant die wordt opgeheven naar binnen bewegen, waardoor ze minder hefboomwerking hebben. Dat maakt de drone zichzelf weer recht. Hoe lager de schroeven, hoe minder effectief dit zelfstabiliserende systeem wordt.

In beide configuraties zijn deze systemen inherent onstabiel en worden ze alleen als resultaat van de acties van de snelheidsbeperkende regellus, mogelijk aangestuurd door een tweede niveau zoekende.
Dit is een misvatting. Een drone hangt aan zijn zwaartepunt, ongeacht waar de props zijn
Dit antwoord lijkt een versie te zijn van "de [pendulum drogreden] (https://wiki2.org/en/Pendulum_rocket_fallacy)".
Sanat Sukumar Sahoo
2020-05-16 11:31:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Het is omdat praktisch een object gemakkelijk een evenwicht kan bereiken terwijl het aan het touw hangt, in plaats van het in de grond te balanceren (te laten staan).

Iets soortgelijks gebeurt ook in het geval van drones. veel meer perfectie in de positionering van de motoren en het gewicht om de COG te balanceren als je de rotoren naar beneden wilt richten. naar boven gerichte rotoren van een drone geven hem meer stabiliteit.

De oude gevechtsvliegtuigen hadden hun vleugels aan de voorkant zodat het lichaam achter de propeller wordt getrokken en in evenwicht wordt gebracht, als de vleugels worden geprobeerd in de staart van het vliegtuig te installeren, kan het vliegtuig zijn linkerzijde niet in evenwicht houden.

PRAKTISCH een trek is meer controle dan een PUSH daarom ..

Dit antwoord lijkt een versie te zijn van "de [pendulum drogreden] (https://wiki2.org/en/Pendulum_rocket_fallacy)".


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 4.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...