Poniżej zestawiam te trzy rzeczy tak, jak robi się to w typowej piątce do latania akrobacyjnego. Wyjaśniam, co oznacza KV, jakie zakresy dla 4S i 6S podają tabele Oscara Lianga, jak skok i liczba łopatek zmieniają obciążenie silnika, jak szybko sprawdzić zestaw prędkością końca łopatki i po czym poznać złe dopasowanie, zanim spalisz regulatory (ESC).
Najpierw wybierz napięcie, potem KV
KV to liczba obrotów na minutę na każdy wolt, mierzona bez obciążenia. Silnik 2300 KV na w pełni naładowanym pakiecie 3S (12,6 V) kręci się bez śmigła z prędkością około 28 980 obr./min. Gdy założysz śmigło, opór powietrza mocno obniża obroty, a silnik pobiera prąd, żeby go pokonać. Silnik o wyższym KV próbuje przy tym samym napięciu kręcić się szybciej, więc rośnie zarówno ciąg, jak i pobór prądu. Niższe KV oznacza chłodniejszą i sprawniejszą pracę przy tej samej prędkości przelotowej.
W poradniku o silnikach Oscar podaje dla dronów 5" mniej więcej 1600-2100 KV na 6S i 2300-2800 KV na 4S. Jego tabela doboru zawęża zakresy dla latania akrobacyjnego jeszcze bardziej:
| Klasa | Ogniwa | Typowe rozmiary silników | Zakres KV | Typowy pakiet | Masa bez akumulatora |
|---|---|---|---|---|---|
| Akrobacja 5″, śmigła trójłopatkowe | 4S | 2306, 2207, 2208, 2308 | 2300-2700 | 1300-1500 mAh | 300-450 g |
| Akrobacja 5″, śmigła trójłopatkowe | 6S | jak wyżej | 1700-2100 | 1000-1300 mAh | 300-450 g |
| Akrobacja 5″, śmigła trójłopatkowe | 8S | jak wyżej | 1500-1700 | 1000-1100 mAh | 300-450 g |
| Wyścigi 5″, śmigła trójłopatkowe | 6S | jak wyżej | 1900-2300 | 1000-1300 mAh | 250-300 g |
Masa bez akumulatora to masa samego, gotowego do lotu drona. Według reguły Oscara pakiet powinien ważyć mniej więcej połowę tej masy. Cięższy akumulator wydłuża lot, ale odbiera zwinność.
Konkretne silniki mieszczą się zwykle w środku tych zakresów. W przypadku T-Motor Velox V2207 Oscar poleca 1750 KV na 6S do spokojnego filmowania i długich lotów, 1950-2050 KV do wyścigów albo agresywnej akrobacji oraz 2550 KV na 4S. EMAX ECO II 2207 występuje w wersjach 1700 KV i 1900 KV na 6S oraz 2400 KV na 4S. Im wyżej w zakresie, tym więcej mocy przy gwałtownym dodaniu gazu, ale też więcej ciepła. Niższe KV daje dłuższe loty na pakiecie i spokojniejszą reakcję w środku zakresu gazu.
Nie zaczynaj od silników, które już masz, żeby potem na siłę dobierać do nich akumulator. Najpierw ustal, na ilu ogniwach latasz (większość pilotów akrobacyjnych przeszła dziś na 6S), a potem kup silniki o KV z tabeli.
Rozmiar silnika: 2207 czy 2306
Rozmiar statora zapisuje się jako AABB: najpierw szerokość, potem wysokość w milimetrach. Stator 2207 ma 22 mm szerokości i 7 mm wysokości, a 2306 ma wymiary 23×6. Im większa objętość statora, tym większy moment obrotowy. Oscar przybliża stator walcem i wychodzi mu około 2661 mm³ dla 2207 wobec 2493 mm³ dla 2306, więc w tej samej półce cenowej 2207 ma zwykle odrobinę więcej momentu. Dlatego w serii ECO II wybiera 2207 zamiast 2306 w tej samej cenie.
Szersze i niższe silniki lepiej się chłodzą i sprawdzają się w ciężkich dronach do filmowania. Wyższe i węższe reagują nieco szybciej, co przydaje się w akrobacji i w wyścigach. W zwykłej piątce akrobacyjnej najlepszym wyborem wciąż są 2207 albo 2306 (albo 2208 i 2308, jeśli chcesz większy stator). Większe silniki dokładają masy na ramionach. Silniki siedzą na końcach ramion, więc każdy dodatkowy gram spowalnia przewroty i beczki bardziej niż ta sama masa w środku ramy, przy kontrolerze lotu.
Bezpieczna kolejność decyzji to rama, potem śmigło, potem silnik. Do ramy 5" pasuje śmigło 5", a ono potrzebuje średniego statora 22xx lub 23xx i KV dobranego do liczby ogniw.
Współczesne ramy 5" mają zwykle otwory montażowe w rozstawie 16×16 albo 16×19 mm na śruby M3. Śruba powinna być około 2 mm dłuższa niż grubość ramienia (przy ramionach 5 mm wybierz śruby 7 mm). Silniki 22xx i 23xx mają najczęściej układ 12N14P. Gdy włączasz filtrowanie RPM, wpisz w Betaflighcie liczbę biegunów magnetycznych, czyli 14.
Śmigła: średnica, skok i liczba łopatek
Oznaczenie typu 5×4.3×3 oznacza średnicę × skok × liczbę łopatek, przy czym wymiary podaje się w calach. Średnicę narzuca rama. Skok to odległość, na jaką śmigło przesunęłoby się do przodu w ciągu jednego obrotu, gdyby nie było poślizgu, tak jak śruba wkręcana w drewno. Liczba łopatek mówi, ile profili dzieli między siebie pracę.
Oscar ma prostą ściągę:
| Cel | Typowe śmigło |
|---|---|
| Latanie akrobacyjne | trójłopatkowe, średni skok |
| Wyścigi | lekkie trójłopatkowe, średni lub wysoki skok |
| Loty dalekiego zasięgu | dwułopatkowe, niski lub średni skok |
| Filmowanie | trójłopatkowe o niższym skoku |
Trzy łopatki lepiej trzymają się powietrza i dają gładsze impulsy ciągu. Dwie zmniejszają opór i pobór prądu, dlatego w dronach dalekiego zasięgu stosuje się śmigła dwułopatkowe. Cztery łopatki i więcej zwiększają ciąg przy małej średnicy, ale obniżają sprawność i wymagają większego momentu.
Wysoki skok podnosi prędkość maksymalną i pobór prądu. Jeśli silnik nie jest w stanie utrzymać obrotów, tracisz jednocześnie dynamikę i sprawność. Niski skok pozwala szybciej rozkręcić śmigło, zmniejsza pobór prądu, daje gładszy lot i lepiej radzi sobie z turbulencjami od własnych śmigieł, ale kosztem prędkości maksymalnej. Sam skok nie opisuje jednak śmigła. Liczy się też kształt i powierzchnia łopatek, więc dwa różne śmigła o skoku 4,3 cala mogą latać zupełnie inaczej.
Oscar wymienia kilka tanich śmigieł 5" do eksperymentów: HQ 5×4.3×3 V2S jako uniwersalne, z liniową reakcją na gaz, Gemfan Hurricane 51466, jeśli chcesz mieć więcej mocy w górnym zakresie drążka, oraz HQ 5.1×2.5×3, gdy przy filmowaniu liczą się płynność i sprawność. Śmigła to najtańsza część drona. Wymiana kompletu powie ci więcej niż kolejna godzina przeglądania sklepów.
DroneGearSetup proponuje szybki test: stosunek skoku do średnicy. Wartości około 0,7-0,95 to typowe śmigło do akrobacji, powyżej 1,0 mamy śmigło do prędkości, a poniżej 0,6 śmigło, które dobrze trzyma się powietrza przy niskich prędkościach. Dla 5×4.6 wynosi on około 0,92, a dla 5×2.5 około 0,5.
Prędkość końca łopatki łączy KV, napięcie i średnicę
DroneGearSetup w poradniku o doborze napędu sprawdza, czy KV, liczba ogniw i średnica śmigła do siebie pasują, za pomocą prędkości końca łopatki. Pomnóż KV przez napięcie nominalne pakietu, a dostaniesz obroty bez obciążenia. Potem przelicz je na prędkość końca łopatki, czyli obwód śmigła razy liczba obrotów na sekundę. Przy lataniu akrobacyjnym ta prędkość wynosi zwykle mniej więcej 130-200 m/s. Z tego wynika, że śmigło 5" do akrobacji potrzebuje około 1700-1900 KV na 6S albo 2400-2700 KV na 4S, żeby trafić w podobny zakres. W wyścigach używa się wyższych wartości (1900-2300 KV na 6S). Pod obciążeniem silnik osiąga często tylko około 80-85% obrotów bez śmigła, dlatego prędkość końca łopatki traktuj jako sito, które odrzuca niemożliwe zestawy. Wartości prądu sprawdzaj potem w tabeli ciągu producenta.
Zgadza się to z zakresami Oscara dla latania akrobacyjnego: 1700-2100 KV na 6S i 2300-2700 KV na 4S. Jeśli w koszyku masz silniki 2400 KV i pakiet 6S do trójłopatkowych śmigieł 5", już sama prędkość końca łopatki pokazuje, że silniki będą próbowały kręcić śmigłem szybciej, niż ma to sens.
Ile ciągu naprawdę potrzebujesz
Cztery silniki razem muszą dawać co najmniej dwa razy więcej ciągu, niż waży gotowy do lotu dron, inaczej będzie ospały nawet w zawisie. Do latania akrobacyjnego Oscar zaleca stosunek ciągu do masy co najmniej około 5:1, a w wyścigach lata się często na 10:1 do 14:1. Nawet spokojny dron do filmowania powinien mieć więcej niż 3:1 albo 4:1, żeby zostawał zapas na wiatr i ładunek. Pomiary ze stanowiska do testów ciągu mają wartość porównawczą i nie oddają dokładnie zachowania w locie, ale właśnie na ich podstawie sprawdzisz przed zakupem, czy szczytowy prąd mieści się w prądzie ciągłym regulatora.
Po czym poznać złe dopasowanie
Objawy, które wymienia DroneGearSetup, dobrze opisują napęd ze zbyt dużym śmigłem albo za wysokim KV:
- Po jednym pakiecie silniki parzą w palce: śmigło jest za ciężkie na to KV albo ma za duży skok.
- Utrata synchronizacji przy gwałtownym dodaniu gazu: regulator nie nadąża za nagłym wzrostem obciążenia, często przez zbyt duże śmigło.
- Trzy minuty lotu na pakiecie, który powinien wystarczyć na pięć: sprawność mocno spadła.
- Ospała reakcja na drążki i wysoki gaz do zawisu: KV jest za niskie do tego śmigła (to bezpieczniejszy błąd, ale dron jest nudny).
Wysoka temperatura skraca też życie magnesów. Oscar zwraca uwagę, że nagrzane magnesy tracą siłę, więc jeśli po każdym pakiecie silniki parzą, zużywają się, nawet jeśli dron jeszcze lata.
Ograniczenie mocy silników w Betaflighcie („Motor Output Limit”) może programowo przyciąć silnik o wysokim KV na pakiecie o wyższym napięciu, ale uzwojenia i tak dostają pełne napięcie. Lepiej od razu kupić silniki do tej liczby ogniw, na której latasz.
Załóż śmigła we właściwą stronę
Przy domyślnym w Betaflighcie kierunku obrotów śmigieł do środka („props in”):
- śmigła kręcące się zgodnie z ruchem wskazówek zegara (CW) zakładasz z przodu po lewej i z tyłu po prawej,
- śmigła kręcące się przeciwnie (CCW) zakładasz z przodu po prawej i z tyłu po lewej.
Przednie śmigła kręcą się w stronę kamery, a tylne do tyłu drona. Zakładaj je błyszczącą albo zadrukowaną stroną do góry. Obróć każde ręką i sprawdź, czy pcha powietrze w dół. Śmigła założone odwrotnie to klasyczna przyczyna fikołka przy starcie. W opakowaniu są zwykle dwa śmigła CW i dwa CCW. Naucz się rozpoznawać krawędź natarcia (to ta wyższa, która tnie powietrze), żeby nie zmylił cię nadruk „R”.
Jeśli zmienisz trójłopatkowe śmigła 5" na podobne, dron zwykle dalej dobrze lata na tych samych ustawieniach. Gdy zmieniasz liczbę łopatek albo rozmiar, licz się z ponownym strojeniem filtrów i PID-ów, bo śmigła dwułopatkowe generują inne harmoniczne drgań niż trójłopatkowe.
Jak kupować krok po kroku
- Wybierz 4S albo 6S (i jeśli możesz, trzymaj wszystkie drony na jednym napięciu).
- Wybierz KV z zakresu Oscara dla latania akrobacyjnego na tym napięciu. Do spokojnej akrobacji zacznij od około 1750 KV na 6S albo 2400-2550 KV na 4S. Jeśli chcesz więcej mocy, idź wyżej w zakresie.
- Kup silniki 2207 albo 2306 (ewentualnie 2208 lub 2308), dla których producent podaje tabelę ciągu z wybranym śmigłem i napięciem.
- Zacznij od trójłopatkowego śmigła 5" o średnim skoku (w okolicach HQ 5×4.3×3 albo Gemfan 51466).
- Sprawdź, czy prędkość końca łopatki mieści się w zakresie dla latania akrobacyjnego i czy szczytowy pobór prądu z zapasem mieści się w możliwościach regulatora.
- Po pierwszych pakietach dotknij silników. Jeśli są ciepłe, wszystko w porządku. Jeśli parzą, zmniejsz skok śmigła albo KV.
Żeby się tego nauczyć, nie potrzebujesz najdroższych silników z dzwonem z jednego kawałka metalu. Potrzebujesz zestawu, w którym części do siebie pasują. Gdy KV, liczba ogniw i śmigła są dobrze dobrane, strojenie i latanie stają się prostsze, bo sprzęt przestaje walczyć z pilotem.