Nuolat tobulėjant nepilotuojamų orlaivių (UAV) technologijoms, jos pritaikymas gerokai viršijo pramogų sritį, plačiai įsiskverbdamas į pramonės šakas, kurioms taikomi aukšti tikslumo reikalavimai, pavyzdžiui, filmavimas, pramoninė apžiūra, paieška ir gelbėjimas. Pagrindinė šios transformacijos varomoji jėga yra nuolatinis skrydžio stabilumo optimizavimas. Atsižvelgiant į tai, norint pasiekti technologinių proveržių, labai svarbu ištirti, kaip pagerinti skrydžio stabilumą naudojant anglies pluošto UAV komponentus.
Kodėl medžiagų pasirinkimas lemia balansą ore?
Dinaminis drono veikimas skrydžio metu iš esmės priklauso nuo santykio tarp traukos, svorio ir konstrukcijos standumo. Tradiciniai plastikiniai arba įpurškiami -liejami komponentai yra linkę į struktūrines deformacijas, pvz., šiek tiek sulenkti svirties, kai jas veikia oro sraigtas ir dinaminės apkrovos. Šios nedidelės deformacijos perduoda papildomą triukšmą skrydžio valdymo sistemai (FC), taip padidindamos PID (proporcinės -integralinės-darinės) valdymo kilpos reguliavimo naštą ir paveikdamos svyravimo stabilumą.
Minėtas problemas galima žymiai pagerinti naudojant anglies pluošto drono komponentus. Anglies pluošto kompozitai pasižymi dideliu Youngo moduliu ir puikiu tvirtumu, todėl rėmas gali išlaikyti geometrinį stabilumą esant dideliam -sukimo momentui ir sudėtingoms darbo sąlygoms. Šis struktūrinis stabilumas padeda sumažinti jutiklio triukšmą, todėl giroskopo ir akselerometro išvestis yra švaresnė ir patikimesnė, o tai pagerina skrydžio valdymo sistemos atsako tikslumą ir bendrą valdymo stabilumą, todėl ji ypač tinka sudėtingiems scenarijams, pvz., dideliems-atstumams ir greitam{4}}vaizdų gavimui.
1 lentelė. Drono komponentų medžiagų palyginimas
| Materialinė savybė | Polikarbonatas/ABS plastikas | Aliuminio lydinys (6061) | Anglies pluošto kompozitas |
| Tankis | 1.05 – 1.20 | 2.70 | 1.55 – 1.75 |
| Tempimo stiprumas | Nuo žemo iki vidutinio | Aukštas | Labai Aukštas |
| Vibracijos slopinimas | Prastas (elastingas) | Vidutinis | Puikus (tvirtas) |
| Lankstumo modulis | ~2,3 GPa | ~70 GPa | ~135+ GPa |
| Pirminio naudojimo atvejis | Pradinis{0}}lygis / žaislas | Struktūriniai skliaustai | Aukštas{0}}našumas / profesionalus |
Kokį vaidmenį mažinant vibraciją atlieka anglies pluošto sraigtai?
Tiriant anglies pluošto drono komponentų naudojimą skrydžio stabilumui pagerinti, sraigtai yra vienas svarbiausių įėjimo taškų. Tradiciniai plastikiniai sraigtai yra linkę „plazdėti“ esant dideliam -greičiui: didėjant greičiui, ašmenų antgalis gali atsirasti histerezei arba tampriai deformuotis, o tai savo ruožtu lemia netolygų kėlimo pasiskirstymą ir aukšto-dažnio vibraciją. Priešingai, anglies pluošto sraigtai paprastai gaminami naudojant mažesnę{{4} masę ir didesnę masę. Sumažėjusi besisukančių komponentų masė reiškia mažesnį inercijos momentą, todėl variklis greičiau ir tiksliau reaguos į greičio pokyčius, taip pagerindamas bendrą valdymo efektyvumą.
Kalbant apie vaizdo kokybę, aukšto{0}}dažnio mikro-vibracijos dažnai sukelia „želė efektą“ (slenkančio užrakto iškraipymą) filmuojant iš oro. Didelis anglies pluošto medžiagų tvirtumas gali slopinti tokias vibracijas jų šaltinyje ir žymiai pagerinti vaizdo stabilumą. Tuo pačiu metu, kadangi ašmenys veikiant apkrovai lengvai deformuojasi, jų aerodinaminė forma gali išlikti stabili, todėl visame droselio diapazone išlaikomas nuoseklesnis kėlimo{4}}ir{5}}traukos santykis (L/D) ir padidėja varymo efektyvumas.
Be to, profesionalūs -anglies pluošto sraigtai prieš išvežant iš gamyklos paprastai yra labai-tiksliai dinamiškai balansuojami (iki miligramų lygio), taip dar labiau sumažinant vibracijos šaltinius ir optimizuojant skrydžio trajektoriją. Kai naudojamas su lengvu anglies pluošto rėmu, jis taip pat gali veiksmingai užkirsti kelią struktūriniam rezonansui tarp variklio atramos ir sraigto veikimo dažnio, todėl energijos sistema yra stabilesnė ir efektyvesnė.
Kaip galima naudoti anglies pluoštu sustiprintas medžiagas, siekiant optimizuoti rėmo standumą?
Rėmas yra pagrindinė apkrovą{0}}nešanti drono konstrukcija, iš esmės viso orlaivio „skeletas“. Jei konstrukcijos tvirtumas yra nepakankamas, net skrydžio valdymo sistemai (FC) su didelio-tikslumo algoritmais bus sunku pasiekti tikslią padėties valdymą. Todėl naudojant anglies pluošto komponentus skrydžio stabilumui pagerinti, rėmo sluoksnio struktūra ir plokštės storis yra esminiai parametrai, į kuriuos reikia atidžiai atsižvelgti.
Daugumoje dabartinių aukščiausios klasės{0}} lėktuvų korpusų naudojamas 3K ruoželinis anglies pluoštas, kur „3K“ reiškia maždaug 3 000 vienagijų siūlų pluošte. Ši pynimo struktūra užtikrina labiau subalansuotą mechaninių savybių pasiskirstymą plokštumoje (X/Y kryptys), todėl atsako charakteristikos yra stabilesnės, veikiant kelių krypčių jėgoms. Atliekant manevrus dideliu greičiu ar staigiais posūkiais, išcentrinės apkrovos gali turėti didelę lenkimo ir sukimo apkrovą rankoms. Anglies pluošto svirtys, pasižyminčios puikiu sukimo standumu, veiksmingai slopina konstrukcines deformacijas, užtikrindamos, kad variklio traukos vektorius išliktų suderintas su sklandmens konstrukcija, taip pagerinant bendrą skrydžio stabilumą ir valdymo tikslumą.
Ar anglies pluošto važiuoklė ir gimbalai gali pagerinti išorinį stabilumą?
Skrydžio stabilumas neapsiriboja padėties palaikymu; tai taip pat priklauso nuo UAV, jo naudingosios apkrovos ir išorinės aplinkos ryšio. Šiuo atžvilgiu anglies pluošto komponentai taip pat atlieka lemiamą vaidmenį pagrindinėse sudedamosiose dalyse, tokiose kaip važiuoklė ir kameros laikikliai. Kalbant apie vibracijos valdymą, anglies pluošto kardaninės plokštės konstrukciniu lygmeniu gali būti laikomos „pasyviu filtravimo įrenginiu“. Net jei variklis sukuria nedidelę vibraciją, anglies pluošto kompozicinė medžiaga gali veiksmingai susilpninti vibracijas prieš perduodant jas į fotoaparato jutiklį, taip pagerindama vaizdo stabilumą ir aiškumą. Žvelgiant iš aerodinaminės perspektyvos, važiuoklė, pagaminta iš anglies pluošto vamzdžių, paprastai turi didesnį stiprumą ir mažesnius skerspjūvio matmenis. Nors atitinka konstrukcinius reikalavimus, jis sumažina priekinį plotą, efektyviai susilpnina „burės efektą“ esant šoniniam vėjui ir pagerina kurso išlaikymą.
Be to, standesni anglies pluošto sraigtai veikia sinergiškai su konstrukciniais komponentais, kad padėtų išlaikyti stabilias aerodinamines charakteristikas, todėl orlaivis mažiau linkęs patekti į aerodinamiškai nestabilius regionus, tokius kaip „sūkurio žiedo būsenos“ sudėtingoje oro srauto aplinkoje. Tokio tipo problemos dažniau kyla orlaiviuose, kurių masė didesnė ir kurių konstrukcijos tvirtumas yra nepakankamas.
Išvada
Apibendrinant galima pasakyti, kad geresnis skrydžio stabilumas priklauso ne nuo vieno komponento optimizavimo, o dėl sistemingos medžiagos savybių, konstrukcijos konstrukcijos ir varomosios sistemos sinergijos. Anglies pluoštas, pasižymintis dideliu specifiniu stiprumu, dideliu standumu ir puikia konstrukcine konsistencija, suteikia stabilesnį mechaninį UAV rėmų, sraigtų, važiuoklės ir apkrovos atraminių konstrukcijų pagrindą. Tai ne tik pagerina vibracijos slopinimą ir konstrukcinį atsparumą deformacijoms, bet ir tiesiogiai pagerina skrydžio valdymo jutiklių duomenų kokybę bei valdymo atsako tikslumą.
Vieno{0}}kosmetikos vamzdelių gamykla Kinijoje
Esame gamintojas iš Kinijos, turintis 20 metų patirtį kompozicinių medžiagų pramonėje. Specializuojamės anglies pluošto vamzdžių, lakštų ir nestandartinių -formų dalių gamyboje ir turime daugybę gamybos linijų. Siūlome greitą pristatymą. Jei ieškote kompozicinių medžiagų, susisiekite su mumis.
