Quadcopter på steroider

[malu]

Ja, nu är vi i gränslandet mellan drömmar och verklighet här - men det vore intressant med en grov kalkyl på om detta ens är möjligt. Säg att man kan få ner konstruktionen till 100kg och en last på 100kg. Kan man få lyftkraft på minst 4x50kg och energi för, säg 60 min flygning? El eller bensin? Möjligt att reglera balans och hastighet med samma algoritmer som "vanliga" quadcopters? Möjligt att implementera nödlandnings-algoritm? Alla idéer välkomna...

[Gimbal]

Ett stort problem med den designen är väl att det inte finns någon som helst redundans, minsta fel och farkosten förvandlas till en centrifug helt utan flygförmåga. Nödlanda är inte att tänka på, det är okontrollerad krasch som gäller. Lite fler propellrar är nog ett absolut måste.

[danei]

[gOry]

Ja då är de bättre med en coax konstruktion och flera små motorer så om en dör så går de åtminstone att landa. Men de är redan byggt.

Fast vem har sagt att redundans inte kan vara en fallskärm...

[malu]

Riktigt cool video - hade inte sett den förut! 12 motorer om jag räknar rätt...
Kanske en design med 8 motorer är mer lämpad, med tanke på redundansen?

Jag tror inte vi sett det sista när det gäller den här typen av konstruktioner. Med lättare batterier och bättre styrdatorer så kan man säkert komma ganska långt...

[svanted]

Ett stort problem med den designen är väl att det inte finns någon som helst redundans, minsta fel och farkosten förvandlas till en centrifug helt utan flygförmåga. Nödlanda är inte att tänka på, det är okontrollerad krasch som gäller. Lite fler propellrar är nog ett absolut måste.

tror inte på ngn liknande design just av den anledningen, och man har ju sett en och annan...
en fallskärm hjälper inte om en motorstyrning pajjar och ger fullgas på en av motorerna...
då blir det just en centrifug tills man nått marken.

men visst 20 propellrar med var och en i individuella kretsar, då gör det inget om ngn pajjar..
men hur ska de manövreras, ngnstans blir det ju en gemensam punkt som kan fallera....

[gOry]

Det löser man lätt genom att fimpa spänningen till kontrollerna!

[netrunner]

- "multirotor-flygprylar" flyger för att dom kan ändra varvtal på propellrarna väldigt fort, tex 30ggr per sekund. Så bensinmotor går inte. Stora propellrar går inte. Mindre propellrar kan givetvis ändra varvtal snabbare än stora men samtidigt är dom också ineffektivare. Man måste ha mycket mer motor och mycket mer batteri för att lyfta.

- Att mekanisk vrida rotorbladen kan gå men det är ett helt annat system. Det som är dyrt i en helikopter är detta system.

- För att hålla balansen behöver en motor snabbt tex ge 30% mer kraft. Så en motor som kan lyfta 130gram kan inte ta det som max last utan bara 100gram.

- Om man har 8 motorer som kan ge 130gram och monterar dom parvis för redundans så kan ett motorpar fortfarande bara lyfta 100gram om man vill ha kontroll även efter att en motor dör. 8 motorer = 400 gram inte 8 motorer = 1040gram.

- Anta att man optimistiskt kan få 6kg lyftkraft per 1kW. 200kg kräver då 33kW och ett smidigt batteri som kan ge det i 1 timma är svårt att hitta. Som kraftkälla är det nog bara bensin som kan ge bra flygtid.

[janbjorn]

Lite mer inspiration:

För att kunna reglera/balansera en multicopter så är det bra att räkna med att max-dragkraften från motorerna är 1.5 gånger maxvikten på farkosten eller mer. Är förhållandet dragkraft/vikt=1 så kan du bara hovra, aldrig stiga uppåt...

Sedan som flera påpekat så är redundans och säkerhet inte trivialt. Ett flygplan har fördelen att det går att glidflyga även vid motorbortfall. Även helikoptrar kan nödlanda ganska kontrollerat vid motorbortfall genom kontrollerad autorotation.

Men kör hårt! Kul med folk som satsar stort. Lyssna inte för mycket på nej-sägarna, men provkör fjärrstyrt mer än en gång innan ni sätter er i själva

[LHelge]

Visst går det göra, förmodligen tillräckligt säkert också, men precis som netrunner säger är det i princip omöjligt att flyga i en timme om du ska göra det på batteri. Över en viss storlek skulle det kanske gå att få färre kg/kWh med någon form av seriehybrid lösning.

Förbränningsmotor -> Generator -> Aktiv likriktning -> Supercap -> fartreglage -> Motorer.

Superkondingen bör vara lagom stor att du hinner reglera effektuttaget ur förbränningsmotorn på ett bra sätt. För redundans kanske du skulle ha två likadana förbränningsmotorer, generatorer och likriktare där det räcker med en för att hålla farkosten upprätt och sjunka nedåt på ett kontrollerat sätt. Gasturbiner ska ju ha hög effekt per kg, kanske kunde vara ett bra alternativ.

I övrigt skulle du kunna ha dubbla system samt en övervakare som ser till att koppla bort ett system som fungerar felaktigt både vad gäller motorstyrning samt reglersystem. Då skulle det förmodligen räcka med 4 propellrar. Det mekaniska i en propeller och BLDC-motor borde gå att få tillräckligt robust om man har goda marginaler till effektgränser och bra kontroll på tillverkning.

Som du kanske märker kommer det bli tungt med redundans, men jag är helt övertygad om att det är möjligt.

[Icecap]

Tror det var Sikorsky som byggde en elektrisk helikopter. Flygtid på 15 minuter.

Redundans: inte oviktig faktor alls! Även om man klipper strömmen om något går fel behöver en fallskärm ung. 60m för att veckla ut sig och hinna bromsa. Alltså är man oskyddad under 60m flyghöjd. Samtidig kan felet vara att skiten vänder upp-och-ner och då blir det riktigt knepigt.

Men allt kan lösas, inget är omöjligt, bara olika svårt. Man behöver dock ha dessa faktorer klart för sig under designarbetet.

Jag skulle vilja säg att det föreslagna design måste minst dubbleras, helst 3-dubblas, alltså 3 propeller där det nu är 1. Dels ger det mindre propeller med mindre massa vilket bör göra dom snabbare att styra och dels måste deras lyftkraft vara så att man kan undvara 1-av-3 och fortfarande ha skapligt kontroll över farkosten.

[Korken]

Om man bara kollar lite snabbt på ett sånt här system (praktiskt en pendel om man antar att motor å så sitter under propellrarna) och kollar på tidkonstanten för systemet så ser man ganska snabbt att det inte behövs några små propellrar som kan accelerera/de-accelerera jätte fort.
Trögheten i systemet är ganska så stor samt att motor/generator kommer agera balaseringshjälp så motorerna kommer inte behöva arbeta så hårt.
Om man nu inte tänker flyga akrobatiskt med den, men det tror jag inte var tanken.

Däremot om personens vikt trycker tyngdcentrum över propellrarna så blir det lite knivigare (inverterad pendel), men fortfarande inte så jätte farligt.
En smart kontroller som kan ta hänsyn till framtiden (typ en MPC) borde fixa det.

Edit: Däremot så tror jag inte på att kontrollera sidorotorerna för hand.
Någon form av fly by wire system måste nog användas.

[drh]

Pentacopter with Gasoline engine.
Bensin för lyftkraft och el för styrning

[Gizmo]

Som tidigare skrivits i tråden, tror att om det är flygtid man är ute efter är det nog tyvärr bensindrivna motorer man ska använda. Man kanske kan tänka sig en hybridlösning som kör på bensin men som har elektriskt system som backup och tillåter 3 minuters flygning =säker landning om de andra går sönder. Att lyfta människa (=mer än 70 kilo) plus apparat kräver oerhörda mängder batterier.

[danei]

Korken: Jag tror inte att du är insatt i regler problemet. Det blir ingen markant skillnad i regleringen om tyngdpunkten ligger över eller under rotorn..