نعيش في مجتمع قائم على التكنولوجيا، حيث تتدفق علينا أفكار مبتكرة باستمرار. وتأتي هذه الابتكارات الجديدة في مشاريع الإلكترونيات كشبكة متنامية تسعى باستمرار لمشاركة أحدث التوجهات في المجال الصناعي وجمع الرؤى حولها. يُعدّ صنع طائرة رباعية المراوح هواية شائعة هذه الأيام، ويتزايد عدد الأفراد الذين يُكرّسون وقتهم لتعلم مكوناتها ومحاولة صنع واحدة.
تزداد شعبية الطائرات الرباعية المروحية مع تطور أجهزة الاستشعار وأنظمة التحكم. ستوفر لك هذه المقالة دراسة شاملة لاختيار أفضل محرك لطائرتك الرباعية المروحية.
مقدمة :
الخطوة الأولى لاختيار محركات طائرتك الرباعية المروحية هي تحديد وزنها الإجمالي. بمراعاة جميع مكونات الجهاز، يُمكن تقدير الوزن التقريبي. يعتمد نوع هيكل طائرتك الرباعية المروحية على العديد من خصائصها، مثل حجم المروحة التي يُمكن استخدامها وحجم المحرك الذي يُمكن تركيبه. يُحدد حجم المحرك الذي تحتاجه بشكل أساسي بحجم طائرتك بدون طيار أو طائرتك الرباعية المروحية.
لذا، فإن الخطوة الأولى في تحديد الإعداد الأمثل هي تحديد حجم الطائرة المسيرة التي ترغب في بنائها، وحجم الدعامة التي يمكن للإطار الذي اخترته تشغيلها، والبطاريات التي ترغب في استخدامها. الهدف هو إنشاء نظام متوازن ومصمم هندسيًا جيدًا يناسب أسلوب طيرانك، ووظيفة الطائرة المسيرة، وحجمها. إن تركيب محركك بشكل صحيح يُحسّن من فترات الطيران، وأوقات تشغيل المعدات، ويقلل من التآكل والتلف، ويخفض درجات الحرارة.
نسبة الدفع إلى الوزن
في جميع أنواع الطائرات متعددة الدوارات، من المهم التأكد من أن المحركات المستخدمة في طائرتك المسيرة قادرة على توليد قوة دفع تزيد بنحو 50% عن وزنها الفعلي. لن تستجيب الطائرة المسيرة بسرعة لسيطرتك ولن تقلع إذا انخفضت قوة دفع جميع المحركات. حتى في ظروف الرياح المعتدلة، يجب أن تبقى محركات طائرتك المسيرة ثابتة وفعالة. تتمتع الطائرة المسيرة ذات نسبة الدفع إلى الوزن العالية برشاقة وتسارع أعلى، ولكن سيكون التحكم فيها أصعب أيضًا.
لنفترض أن لديك هيكل طائرة رباعية المراوح بوزن إجمالي يبلغ حوالي 800 غرام. في هذه الحالة، يجب أن يكون محرك الطائرة قادرًا على توليد قوة دفع تبلغ حوالي 400 غرام لكل طائرة، بإجمالي قوة دفع تبلغ 1.6 كجم. هذه قاعدة مهمة يجب تذكرها عند اختيار المحرك، لأنه لكي تكون الطائرة بدون طيار فعالة، يجب أن تكون قادرة على العمل في أصعب الظروف.
نسبة الدفع إلى الوزن في طائرة السباق بدون طيار أعلى بكثير من نسبة الطائرات متعددة الدوارات القياسية. النسبة المثالية للدفع إلى الوزن لطائرات السباق بدون طيار هي 5:1.
إذا كنت تريد التقاط صور جوية بطيئة وثابتة بطائرتك بدون طيار، فيجب عليك الحفاظ على نسبة الدفع إلى الوزن عند 3:1 أو 4:1.
كفاءة المحرك
حان الوقت للانتقال إلى كفاءة المحرك بعد أن حددنا نسبة الدفع إلى الوزن. إنها ببساطة نسبة الدفع المُنتج إلى الطاقة المُستخدمة. ونتيجةً لذلك، يستهلك المحرك الأكثر كفاءة طاقة أقل لتوليد الدفع.
كفاءة محركك تُحدد مدة طيرانه. هذا يعني أنه كلما زادت قوة الدفع المُولّدة من المحرك مقارنةً بالطاقة المُستخدمة، كانت رحلتك أكثر سلاسةً وطولاً. كفاءة المحرك أساسية لإطالة مدة طيران طائرتك المُسيّرة، لذا فهي عاملٌ مهم.
الحركات الحركية
تتحرك الطائرات بدون طيار، مثل الطائرات الرباعية المروحيات، بتدوير محركين باتجاه عقارب الساعة، ومحركين آخرين عكس اتجاه عقارب الساعة. هذا يضمن استقرارًا أكبر للمحركات وفعالية أكبر للجهاز.
عدد الأقطاب
يأتي بعد ذلك عدد أقطاب المحرك. أولها محركات الطائرات الرباعية المروحية ذات الأقطاب المتعددة. أثناء الطيران، تتطلب هذه المحركات جهدًا أعلى، لكنها تُنتج عزم دوران أعلى. ومع ذلك، ونتيجةً لهذه الظروف، تنخفض دورات المحرك في الدقيقة. يُنصح باستخدام شفرات أكبر مع هذه المحركات.
من ناحية أخرى، استخدم محركًا بعدد أقطاب أقل للحصول على سرعة دوران أعلى. مع ذلك، تتطلب هذه الأجهزة شفرات أصغر، مما يقلل عزم الدوران والرفع عن الأرض. غالبًا ما تستخدم الطائرات الرباعية المروحية محركات بعدد أقطاب أكبر لتجنب الحاجة إلى علبة تروس.
يرمز الحرفان N وP إلى الأقطاب والمغناطيسات على التوالي. إذا بحثتَ عن المحركات عديمة الفرش، فستجد مواصفات مثل 12N14P. يشير الرقم قبل N إلى عدد المغناطيسات الكهربائية في الجزء الثابت، بينما يشير الرقم قبل P إلى عدد المغناطيسات الدائمة في الجرس.
تقييمات KV
من أهم معايير المحرك تصنيف كيلو فولت. يشير تصنيف كيلو فولت إلى عدد دورات المحرك في الدقيقة لكل فولت. على سبيل المثال، إذا اخترت محركًا بجهد 1000 كيلو فولت واستخدمت بطارية ليثيوم بوليمر 12 فولت، فإن إجمالي عدد دورات المحرك في الدقيقة يصبح 1000 × 12 = 12000.
بسبب مقاومة الهواء، تنخفض سرعة دوران المروحة بعد تركيبها على المحرك. كلما زاد الجهد الكهربي (KV)، زادت سرعة دوران المروحة، وزادت قدرتها على سحب التيار. لذلك، تُستخدم عادةً مراوح أكبر مع محركات الجهد الكهربي المنخفض، بينما تُفضل مراوح أصغر وأخف وزنًا مع محركات الجهد الكهربي المرتفع.
عند استخدام مروحة أكبر مع محرك عالي الجهد، يتطلب دوران المروحة عزم دوران أكبر. ستستهلك المروحة تيارًا أكبر وتولد حرارة زائدة أثناء توصيل عزم الدوران المطلوب. قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تلف المحرك.
حجم المحرك
تُصنف المحركات عديمة الفرش عادةً برقم مكون من أربعة أرقام. على سبيل المثال، يُمثل أول رقمين من اسم المحرك قطر الجزء الثابت (بالملليمتر). ويُمثل آخر رقمين ارتفاع الجزء الثابت (بالملليمتر). كلما كان المحرك أعرض وأطول، زاد عزم الدوران الذي يُولّده.
- المحرك الثابت الأطول = قوة أكبر عند دورات أعلى في الدقيقة
- الجزء الثابت الأعرض = عزم دوران أكبر عند دورات أقل في الدقيقة
يستطيع الجزء الثابت الأطول اختراق مجال مغناطيسي أكبر، مما يُساعد على تبديد الحرارة بفضل مساحة سطحه الأكبر. تحتوي محركات الجزء الثابت الأعرض على كمية أكبر من الحديد والنحاس، مما يُنتج عزم دوران أعلى وكفاءة أعلى للمحرك.
حجم المحرك وقوة المحرك (KV) محدودان بحجم الهيكل، بينما حجم المروحة محدود بأبعادها. يقدم الجدول أدناه بعض الاقتراحات لحجم المحرك. يشير مصطلح "حجم الهيكل" إلى المسافة بين المحرك والهيكل.
سحب الجهد والتيار
يؤثر جهد البطارية بشكل كبير على المحرك. فمع ارتفاع الجهد، يدور محرك الطائرة المسيرة أسرع ويستهلك تيارًا أكبر. يجب تحديد مقدار الدفع الذي يولده المحرك والتيار الذي يستهلكه. يمكنك اختيار وحدة التحكم الإلكتروني بالسرعة (ESC) بناءً على استهلاك المحرك والمروحة للتيار.
خاتمة
يُعد اختيار المحرك الأمثل لطائرتك المسيرة من أصعب المهام. هناك عوامل متعددة يجب مراعاتها. يُعد المحرك أحد أهم جوانب طائرتك المسيرة، لذا تأكد من اختيار محرك يُساعدك على تحقيق أقصى أداء! نأمل أن تكون هذه المدونة قد زودتك بفهم أفضل لمعايير محرك الطائرة الرباعية المراوح.
اترك تعليقا