Rozmiar wyznaczają śmigła
Rozmiar ramy to odległość po przekątnej między osiami silników, w milimetrach. W praktyce ramy nazywa się od największych śmigieł, jakie się w nich zmieszczą, więc „rama 5 cali” jest zaprojektowana pod śmigła 5". Poradnik Oscara Lianga podaje takie orientacyjne zakresy:
| Odległość silników po przekątnej | Największe śmigła |
|---|---|
| 280 mm i więcej | 7" |
| 220-250 mm | 6" |
| 180-220 mm | 5" |
| 150-180 mm | 4" |
| 120-150 mm | 3" |
| 90-120 mm | 2" |
Oscar radzi też używać największych śmigieł, jakie zmieszczą się w ramie. Silniki siedzą na końcach ramion i im dalej od środka, tym bardziej dron opiera się zmianom obrotu. Śmigła 4" na ramie 5" polecą gorzej niż te same śmigła na ramie 4".
Układ ramion
Z góry widać, że silniki prawie każdego współczesnego drona tworzą prostokąt albo trapez. Najczęstsze układy:
- Symetryczny X (w opisach ram „true X”). Wszystkie ramiona schodzą się w środku, a każdy silnik jest w tej samej odległości od środka. Dron tak samo reaguje na pochylenie i przechylenie, więc strojenie jest symetryczne i przewidywalne. FPV Handbook nazywa ten układ bezpiecznym wyborem domyślnym, a Oscar Liang zauważa, że stał się standardem w ramach 5".
- Wydłużony X („stretched X”). Przednie i tylne silniki są od siebie dalej niż lewe i prawe. Chodzi o to, żeby tylne śmigła dostawały mniej powietrza zawirowanego przez przednie. FPV Handbook pisze, że wyścigowcy lubią ten układ, bo stabilizuje szybki lot po prostej, ale ostrzega, że nierówna bezwładność przy ostrych beczkach miesza przechylenie z pochyleniem. Wybór wydłużonego X do pierwszej budowy, „bo latają na nim wyścigowcy”, wymienia wśród częstych błędów.
- Spłaszczony X („squashed X”). Odwrotnie: lewe i prawe silniki są od siebie dalej niż przednie i tylne. Praktyczna zaleta to łatwiejsze trzymanie przednich śmigieł poza kadrem, gdy latasz z kamerą ustawioną pod małym kątem.
- Rama z szerszym przodem („deadcat”). Przednie ramiona są rozstawione szerzej niż tylne, żeby śmigła nie wchodziły w kadr. Dlatego często wybiera się ją do dronów filmowych.
Oscar podaje przykład ramy GEPRC Vapor: wersja D5 ma szeroki układ X, w którym śmigła nie wchodzą w kadr, a X5 to symetryczny X, preferowany do latania akrobacyjnego.
Ile kosztuje szerszy przód
W układzie niesymetrycznym przechyleniu może towarzyszyć lekki obrót wokół osi pionowej. Według Oscara Lianga mikser w kontrolerze lotu zwykle to kompensuje, choć nie zawsze idealnie. Przy płynnym lataniu filmowym nie ma to znaczenia, a jego zdaniem większość osób latających akrobacyjnie też tego nie zauważy. Drugi koszt jest fizyczny: wysunięty przód sprawia, że kamera częściej obrywa przy kraksie.
W Betaflight da się opisać niestandardowy układ silników. W mikserze własnym (mixer custom i jedna linia mmix na silnik) każdy silnik ma własny udział w gazie, przechyleniu, pochyleniu i odchyleniu. W przykładzie z dokumentacji, dla sześciowirnikowca w kształcie litery U, dwa silniki bliżej osi przechylenia dostają o połowę mniejszy wpływ na przechylenie niż silniki zewnętrzne. Przy typowej ramie z szerszym przodem nie musisz tego ruszać, ale dobrze wiedzieć, gdzie jest to ustawienie.
Ile naprawdę zmienia układ
Mniej, niż wynikałoby z dyskusji w sieci. W wątku na Drones Stack Exchange projektant i producent ram ocenił, że rama odpowiada za około 10% ostatecznego charakteru lotu. Jego zdaniem zmiana KV silników o 10% i inne śmigła zmieniają znacznie więcej niż proporcje ramion, a początkującym radzi zaczynać od symetrycznego X. Inny użytkownik zapisał ten sam manewr na pochyleniu i przechyleniu na wydłużonym X i nie znalazł różnicy w zapisach. To opinie doświadczonych ludzi, a nie pomiary, ale wskazują w jedną stronę: rozkład masy, napęd i strojenie decydują o więcej niż kształt ramy widziany z góry.
Do pierwszego drona akrobacyjnego symetryczny X da ci punkt odniesienia. Jeśli najbardziej zależy ci na czystym nagraniu bez śmigieł w kadrze, przyjrzyj się ramie z szerszym przodem albo szerokiemu X.
Osobne ramiona czy jednoczęściowa płyta
Niektóre ramy mają ramiona i dolną płytę wycięte z jednego arkusza karbonu. Taka rama jest lżejsza i szybciej się ją składa, ale po złamaniu jednego ramienia wymieniasz całą płytę i przekładasz na nią wszystkie podzespoły. Przy osobnych ramionach wymieniasz tylko to złamane. FPV Handbook stawia to na pierwszym miejscu wśród rzeczy ważniejszych niż marketing: ramiona będziesz łamać, a jedno kosztuje ułamek ceny całej płyty.
Oscar Liang dodaje, że z jego doświadczenia ramy z osobnymi ramionami są zwykle sztywniejsze, bo ramiona są ściśnięte między dwiema płytami. Każde połączenie ramienia z płytą zamienia też trochę energii drgań w ciepło przez tarcie, więc do kontrolera lotu dociera ich mniej.
Grubość ramion i płyt
Przy kraksie najwięcej obrywają ramiona, więc to ich grubość ma największe znaczenie. Wskazówki Oscara Lianga:
- 5": co najmniej 5 mm, a coraz częściej 6 mm, bo silniki są mocniejsze, a uderzenia szybsze.
- Lekkie 3" i 4": 4 mm, a nawet 3 mm.
- 2": około 2,5 mm, ewentualnie 2 mm.
Płyty górne, środkowe i dolne zwykle wycina się z cieńszego karbonu, 2-3 mm. Grubszy karbon jest mocniejszy i sztywniejszy, ale cięższy.
Liczy się też kształt. Ostre wewnętrzne narożniki na ramieniu to miejsca, w których skupiają się naprężenia i które pękają pierwsze, a łuki i okrągłe wycięcia wytrzymują więcej. Znaczenie ma nawet kierunek cięcia: płyta karbonowa jest mocniejsza, gdy wycięto ją wzdłuż splotu, niż pod kątem 45 stopni do niego. Jakości karbonu nie ocenisz ze zdjęć, więc najlepszą wskazówką są recenzje i renoma producenta.
Sztywność i dlaczego drukowana rama to zły pomysł
Rama, która ugina się w locie, przekazuje drgania do kontrolera lotu. Oscar Liang wymienia skutki: dron trudny do strojenia, efekt galarety na obrazie FPV i nagraniu, a w skrajnych przypadkach przegrzane silniki. FPV Handbook podpowiada, jak rozpoznać drgania ramy na wykresie widma z czarnej skrzynki: rezonans ramy albo ramion to pozioma linia o stałej częstotliwości, niezależna od gazu, a niewyważenie silników i śmigieł to ukośny grzbiet, który rośnie razem z gazem.
Z tego samego powodu Oscar odradza ramy drukowane i plastikowe. Brakuje im sztywności, więc częstotliwości rezonansowe ramy spadają do zakresu prawdziwych ruchów drona i filtry nie potrafią już oddzielić szumu od ruchu.
Masa
Oscar Liang podaje 60-90 g jako typową masę ramy wyścigowej 5" i 90-120 g dla ramy akrobacyjnej. FPV Handbook podaje 110-150 g dla ramy akrobacyjnej 5", więc traktuj obie wartości jako orientacyjne, a nie jako cel. Sama masa nie czyni ramy wytrzymalszą. Cięższy dron wnosi w tę samą kraksę więcej pędu.
Sprawdź, czy części pasują do ramy
Przed zakupem sprawdź:
- Otwory montażowe na stos elektroniki: standardem są 30,5×30,5 mm i 20×20 mm, a w mniejszych ramach także 25,5×25,5 mm i 16×16 mm.
- Rozmiar kamery FPV: micro czy nano.
- Zakres kąta kamery: Oscar proponuje na początek 5-10 stopni, pisze, że w lataniu akrobacyjnym popularne jest 20-30 stopni, a niektórzy wyścigowcy ustawiają nawet 60 stopni. Rama, w której ustawisz dowolny kąt od 0 do 45 stopni, to dobry wybór.
- Mocowania dla cyfrowego systemu wideo, którego używasz, i kamery do nagrań, jeśli z nią latasz: niektóre ramy mają w zestawie drukowane części z TPU, w innych musisz je dokupić albo wydrukować.
- Miejsce na akumulator i miękko mocowany stos elektroniki.
- Części zamienne: jeśli do ramy nie ma zapasowych ramion ani płyt, jedna kraksa może oznaczać zakup całej ramy od nowa.
Śruby i wykończenie
Śruby też dokładają masy i kosztów. Stal jest najtańsza i najmocniejsza, ale najcięższa. Aluminium jest najlżejsze, ale miękkie: gnie się przy kraksie i łatwo zrywa gwint, gdy dokręcisz za mocno. Tytan jest lekki i mocny, ale drogi.
Karbon przewodzi prąd i tłumi sygnał radiowy. Przewód ocierający się o ostrą krawędź ramienia może zrobić zwarcie, a anteny powinny wystawać poza ramę. Jeśli krawędzie ramy nie są sfazowane, Oscar radzi spiłować je samemu, pod bieżącą wodą, żeby nie wdychać pyłu węglowego, i zabezpieczyć klejem cyjanoakrylowym, który ogranicza rozwarstwianie przy mocnych uderzeniach.
Położenie akumulatora to kwestia stylu. Do latania akrobacyjnego Oscar montuje go na górze: środek masy jest wtedy bliżej płaszczyzny śmigieł i nie lądujesz na pakiecie. Ramy wyścigowe zwykle mają akumulator pod spodem, bo na górze brakuje miejsca.