Le support de servomoteur affecte-t-il les performances de vol d'un drone?
Fait lesupport de servomoteur affecter les performances de vol d'un drone? Il s'agit d'une question courante parmi les clients de la R&D et de l'assemblage de drones. En tant que fabricant spécialisé dans les servomoteurs et les composants de soutien, nous avons observé lors des consultations techniques que de nombreux clients ont des idées fausses sur le rôle desupport de servomoteurs. Certains croient que "les montures ne sont que des crochets pour sécuriser le moteur - tout ce qui fera," donnant sur leur impact sur la transmission de la force et le centre - de - Balance de gravité. D'autres hiérarchisent trop la réduction du poids, en sélectionnant des supports insuffisamment solides qui provoquent le relâchement du moteur pendant le vol. En tant que "noyau de connexion" du système d'alimentation d'un drone, le matériau, la structure et la précision d'installation des supports de servomotes ont un impact directement l'efficacité de sortie du moteur, le centre de la cellule aéronautique - de - stabilité de la gravité et la résistance aux vibrations. Une correspondance incorrecte peut entraîner la perte de puissance et un écart d'attitude de vol au mieux, ou le détachement moteur et les risques de collision au pire. Aujourd'hui, nous disséquerons complètement comment support de servomoteurS Impact Drone Flight Performance and Adoute Sélection Stratégies pour différents scénarios.
Premièrement: Matériau de montage - Équilibrer "Lightweight" et "Force Transmission Efficacité"
Les drones sont très poids - sensibles (chaque augmentation de 10 g peut réduire le temps de vol de 5 - 10 minutes), mais les montures de servo doivent simultanément résister à un couple moteur (1 - 5n ・ ・ M, dépassant 10n ・ m pour les moteurs à haute puissance) et les charges d'impact en vol (EG, relevés / intention, le turbulence aérienne). La sélection des matériaux doit trouver un équilibre entre «léger» et «résistance», impactant directement l'efficacité de la transmission de puissance et l'endurance.
1. Différences de performances des matériaux traditionnels et leur impact sur le vol
Alliage d'aluminium (6061-T6, 7075-T6):
6061-T6: Densité 2,7 g / cm³, résistance à la traction 310 MPa. Convient pour les petits - à - drones moyens (poids de décollage 1 - 5 kg). Poids du cadre 40% plus léger que l'acier, avec une efficacité de transmission de force dépassant 95% (perte de couple inférieure ou égale à 5%). Un drone de base (poids de décollage 2 kg) avec un cadre 6061-T6: couple de sortie du moteur 2N ・ M, couple réel transmis aux propulseurs 1,92 N ・ M, perte de puissance seulement 4%, endurance de vol jusqu'à 25 minutes. Le remplacer par un support en acier en carbone standard (ajoutant 80 g) réduit le temps de vol à 20 minutes et réduit l'efficacité de transmission de force à 90% (perte de couple à 10%).
Deuxièmement, conception de la structure de montage:Impactant "Balance du centre de gravité" et "résistance aux vibrations"
La stabilité de l'attitude de vol d'un drone (comme la précision de planage et la résistance au vent) repose sur l'équilibre de son centre de gravité. La conception structurelle dusupport de servomoteurDétermine directement la précision de l'efficacité du positionnement du moteur et de la transmission des vibrations. Une structure déraisonnable peut provoquer un changement de centre de gravité et des vibrations amplifiées, affectant ainsi les performances de vol.
1. Équilibre du centre de gravité: La précision du positionnement du support détermine la stabilité de la cellule
Les drones doivent maintenir leur centre de gravité au centre géométrique (déviation inférieure ou égale à 5 mm), sinon la «dérive» se produit (par exemple, dérivant d'un côté pendant le survol). La précision du trou d'installation de la précision du support de moteur servo et du positionnement du moteur est essentielle:
Précision du trou:Les trous de montage reliant le support à la cellule et les trous d'arbre avec les moteurs nécessitent des tolérances contrôlées à ± 0,1 mm (grade IT8). Si l'écart de trou dépasse 0,2 mm, l'axe de l'arbre du moteur se déplace de 0,3 - 0,5 mm, induisant des forces latérales sur les hélices. Cela augmente la dérive de survol de ± 10 cm à ± 30 cm. Un drone grand public avec des écarts de trou de support de 0,3 mm présentait une dérive de survol de 25 cm. Après avoir remplacé par un support de haute précision (déviation de 0,08 mm), la dérive a réduit à 8 cm, répondant aux normes de l'industrie (moins ou égales à 15 cm).
Le support d'un drone quadcoptère présentait une déviation de symétrie de 1 mm, empêchant le plan de volant stable dans des vents à 5 niveaux. Après avoir réglé la symétrie à 0,3 mm, il a atteint des performances de vol normales dans des vents de niveau à 6.
2. Conception de la résistance aux vibrations: minimisation des interférences de vibrations avec le contrôle du vol
Les servomoteurs génèrent des vibrations (plage de fréquences 50-500Hz) pendant le fonctionnement. Si le cadre manque de résistance aux vibrations adéquate, ces vibrations transmettent aux systèmes de contrôle de la cellule et du vol (par exemple, les gyroscopes, IMU), provoquant une perturbation du signal (comme une augmentation des fluctuations d'angle d'attitude) et une stabilité de vol compromettant:
Côtes de renforcement et coins arrondis:L'ajout de côtes (2 - de 5 mm de large, 5 - 10 mm de haut) à des zones structurellement vulnérables (par exemple, supports de moteur, bras de connexion à cadre) améliore la résistance aux vibrations de 30% -50%. L'application des coins arrondis R2-R5mm à angle droit réduit la concentration de contrainte et empêche les fissures induites par les vibrations. Pour un support de drone d'inspection industrielle sans raidisseurs, l'amplitude des vibrations a atteint 0,15 mm (à une vitesse du moteur de 3000 tr / min). L'ajout de raidisseurs de 3 mm de large a réduit l'amplitude à 0,08 mm et des fluctuations d'angle d'attitude gyro stabilisé de ± 2 degrés à ± 0,5 degrés.
Structures d'amortissement des vibrations:L'ajout de tampons d'amortissement (par exemple, coussinets de silicone, coussinets de polyuréthane, 1 - 3 mm d'épaisseur, 50-70a dure) entre le support et le moteur, ou entre le support et la cellule, peut absorber 20% à 40% d'énergie de vibration. Pour un drone de protection des cultures agricoles, l'installation de coussinets d'amortissement de silicone de 2 mm entre le support et le moteur a réduit l'amplitude des vibrations de la cellule de 0,2 mm à 0,1 mm, tout en améliorant l'uniformité du pulvérisation de pesticide de 85% à 95% (en réduisant la déviation de pulvérisation induite par les vibrations).
Troisièmement, précision d'installation: détermine la "direction de sortie de sortie" et "Sécurité des vols"
Même avec un matériau de support optimal et une conception structurelle, une précision d'installation insuffisante peut provoquer un désalignement de l'arbre du moteur ou des attaches lâches. Cela affecte la direction de sortie de sortie (par exemple, l'hélice génère une poussée asymétrique) et peut déclencher des incidents de sécurité (par exemple, le détachement moteur).
1.
L'axe du servomoteur doit être perpendiculaire au plan horizontal du drone (déviation inférieure ou égale à 0,5 degrés). Si l'axe est incliné, la poussée générée par l'hélice se décomposera en composants latéraux, provoquant une perte de puissance (environ 1,5% de perte de poussée par 1 degré inclinable) et provoquant l'inclinaison de la cellule d'un côté:
Calibration d'installation:Utilisez un calibrateur de niveau ou laser pour assurer la verticalité de l'axe du moteur. Dans une usine d'assemblage de drones, les moteurs non calibrés présentaient une inclinaison de 1,2 degrés, entraînant une perte de poussée de 1,8% et une réduction de 8% de l'endurance. Après l'étalonnage à 0,3 degrés, la perte de poussée a diminué à 0,45% et l'endurance est revenue à la normale.
Contrôle du dégagement:Le jeu entre l'arbre du moteur et le trou d'arbre du support doit être inférieur ou égal à 0,05 mm (tolérance H7 / K6). Si le dégagement dépasse 0,1 mm, le jeu radial se produira pendant le fonctionnement du moteur, augmentant le désalignement de l'arbre à 0,2-0,3 mm et amplifiant les fluctuations de la direction de la poussée.
2. Force de fixation: empêcher le relâchement ou le détachement du moteur pendant le vol
Les attaches fixant le support sur le moteur et le support à la cellule doivent être resserrées en couple nominal. Un couple insuffisant peut provoquer un relâchement des boulons pendant le vol, conduisant au déplacement du moteur. Un couple excessif peut déformer le support, compromettant la précision de l'alignement de l'arbre:
Un client a obtenu un moteur avec des boulons M3 à seulement 0,8 n · m de couple. Après 30 minutes de vol, les boulons se sont desserrés, provoquant un décalage de moteur de 5 mm. Un atterrissage d'urgence a révélé une déformation mineure du support. Après la retenue à 2 N · m, le moteur est resté sécurisé pendant 100 heures de vol.
Quatrième. Exemples de sélection de monture à moteur de servomoteur pour différents types de drones
Drones de consommation (poids de décollage 1 à 3 kg, par exemple, drones de photographie aérienne)
Conditions de fonctionnement:Exigences de réduction de poids élevé (20-30 min d'endurance), puissance motrice 200-500W, couple 1-3N · m, principalement des environnements de vol urbains ou de banlieue (pas d'impacts graves);
Solution de sélection: Matériel: alliage d'aluminium 6061-T6 (coût léger, modéré). Structure: dispose de côtes renforcées et de coins arrondis R3mm. Précision du trou de montage: ± 0,08 mm. Ajustement du dégagement: 0,04-0,06 mm. Comprend des coussinets d'amortissement de vibration en silicone de 1 mm entre le support et le moteur.
Effet: poids du support: 20-30g.
Force transmission efficiency: >95%. Amplitude des vibrations: inférieure ou égale à 0,1 mm. Drift de survol:Moins ou égal à 15 cm.
Endurance du vol:25-30 minutes.
Répond pleinement aux exigences de photographie aérienne. Après avoir mis en œuvre cette solution, une certaine marque de drones de photographie aérienne a vu l'utilisateur -} a rapporté que les cotes de stabilité de vol passent de 4,2 (sur 5) à 4,8.
Résumé
L'impact desupport de servomoteurS sur les performances de vol de drone s'étend bien au-delà de leur rôle de «composants fixes». La sélection des matériaux détermine la réduction du poids et l'efficacité énergétique, la conception structurelle influence le centre - de - Balance de gravité et résistance aux vibrations, tandis que la précision d'installation dicte la sécurité du vol et la stabilité de l'attitude. La négligence de l'importance du support peut entraîner une endurance réduite, une déviation de vol ou même des accidents. À l'inverse, une sélection et une installation appropriées peuvent améliorer les performances du drone de 10% à 30% tout en réduisant les taux de défaillance et les coûts de maintenance.
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