Электрическая силовая установка авиамодели –
простейшие расчеты и практическая реализация.

• Лирическое отступление.
• Алгоритм расчета мотоустановки.
• Воздушные винты.
• Моторы.
• Motocalc и его практическое применение.
• Выбор контроллера.
• Выбор аккумулятора.
• Вопросы техники безопасности.
• Методы испытаний и измерения.
• Заключение.

Аккумуляторы.

В современных условиях разумнее всего использовать силовые батареи на основе литиевых элементов. По токоотдаче и удобству эксплуатации на больше всего подходят аккумуляторы с химией LiPo (литий-полимерные) и LiFe (литий-нанофосфатные). Остальные типы батарей ставим за рамками этой статьи, т.к. это отдельная большая тема, по которой разумно будет написать отдельную статью.

Помимо понятных нам параметров (емкость и напряжение), значения которых мы вывели в процессе расчетов, неосвещенными оставались такие понятия, как токоотдача, вес и стоимость аккумуляторных сборок.

Как известно, токоотдача - это способность аккумулятора отдавать ток определенного значения, выражаемая в количестве С, где С= емкость аккумуляторной батареи. Скажем, батарея емкостью в 2100мА имеющая токоотдачу в 16С способна отдать ток, в 16 раз больше ее емкости, т.к. порядка 33А В последнее время токоотдача батарей существенно возросла, и продолжает расти дальше. Все чаще встречаются сборки с токоотдачей в 30С, 35С, а то и в 40С.

Лидеры по токоотдаче – аккумуляторы с химией LiFe, их практическая токоотдача составляет более 50С. Неизбежной расплатой за высокую токоотдачу является высокий вес и стоимость таких батарей. Чем выше токоотдача, тем выше «удельный» вес и стоимость сборки. Например, аккумуляторы 3S (3 элемента) 2100мА c токоотдачей 16С весят 150 грамм, а такие же сборки, но с токоотдачей в 35С – уже около 220 грамм. По цене – различия примерно в тех же порядках. Разница существенная. Давайте теперь посмотрим, насколько важна высокая токоотдача для мотоустановки самолета.

Не секрет, что помимо хорошей энерговооруженности, мотоустановка должна обеспечивать еще и некоторую продолжительность ее работы. Обычно, необходимое время работы (на 1 полет) поставляет порядка 6-10 минут. Меньше 6 минут – это мало, больше 10 минут – особенно нет смысла, потому что уже хочется передохнуть и проанализировать полет. Если посмотреть на расчеты в мотокалке, то мы увидим, что при правильно подобранной мотоустановке и в смешанном режиме полета аккумулятор разряжается до минимально допустимого значения за 8-10 минут при токах, равных 10-12 емкостям такого аккумулятора. На силовых маневрах токи могут достигать 15-25С кратковременно.

Продолжительная токоотдача более 20С нужна в редких случаях, когда нужно выжать максимальную мощность за очень краткосрочный период. Мы можем использовать аккумуляторы небольшой емкости и с высокой токоотдачей, немного экономя на весе и емкости, но мы неизбежно будем терять в продолжительности работы нашей мотоустановки.

Более оправданно использования большой токоотдачи в низковольтных системах, где мощность реализуется за счет больших токов, а не за счет напряжения. Чем больше самолет, и выше напряжение питания – тем ниже токи (относительно емкости аккумулятора), и тем меньше может быть токоотдача сборки. Самолеты с высоким напряжением (от 6 банок и выше) редко превышают значения токоотдачи в 15-20С даже на силовых маневрах. По своему опыту, я бы рекомендовал использовать емкости аккумуляторов порядка 1/10-1/12 от максимальных токов в статике, и со значениями токоотдачи в 25-30С – для систем на 2-4 элементах, и 16-25С – на 5-10 элементах. Это даст приемлемый вес батареи, приличное время полета и невысокую стоимость сборки. Сборки с токоотдачей 35-40С оставим вертолетчикам, где необходимое время полета заметно ниже, а пиковые нагрузки - намного выше.

Что бы подвести некоторый итог – приведу очередную табличку наиболее популярных решений:

Опять же, это всего лишь типичные примеры, которые не стоит рассматривать как однозначное и безальтернативное решение.

Экспериментировать можно и нужно. А эта таблица всегда послужит нам хорошей стартовой платформой.

Теперь, когда наша мотоустановка укомплектована, пора переходить к практическим испытаниям, и анализу того, что у нас в итоге получилось.

• Лирическое отступление.
• Алгоритм расчета мотоустановки.
• Воздушные винты.
• Моторы.
• Motocalc и его практическое применение.
• Выбор контроллера.
• Выбор аккумулятора.
• Вопросы техники безопасности.
• Методы испытаний и измерения.
• Заключение.

Обсудить на форуме