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标题: X8结构为什么不直接用共轴双桨电机 [打印本页]

作者: woaidengbinbin 时间: 2014-11-24 15:12
标题: X8结构为什么不直接用共轴双桨电机
传统的x8都是在机臂上下对称布置电机和桨，弱弱的质疑一下1、上桨叶的下洗气流遇到机臂和电机座后产生乱流，理想方式是上旋翼处在“干净”空气中，下旋翼处在上旋翼的下洗气流中，这样，上下旋翼之间有相当的气动耦合才能达到最优。
2、两个桨距离大约隔着2个电机的高度，根据共轴双桨的工作原理，距离远阻力会增大
3、根据网上关于上下旋翼拉力的计算：由于上下旋翼的诱导速度不同，上下旋翼的气动特性也不同。表现在当上下旋翼的升力相同时，上下旋翼的扭矩不同；上下旋翼的扭矩相同时，
上下旋翼的升力不同。并且上下旋翼的拉力系数和阻力系数以及上下旋翼的扭矩均随飞行状态和飞行速度而变化。
一般来说，扭矩相同的情况下，共轴双旋翼的上下旋翼在悬停状态的拉力之比为CTlow/CTupp=0.85左右，随着前飞速度的增加，在μ≥1.5时，CTupp=1.05CTlow。
得出传统x8的效率应该有一定的拉力损应总拉力该小于85%
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如果上下旋翼的距离能够拉近，因为多旋翼使用的都是刚性桨，桨距可以比共轴直升机拉的更小从而得到更高的效率，在某宝上看到共轴双桨电机
如果用这种组X8有可能可以提高效率还可以得到比较干净的机身下部空间。当然这种电机kv太高，不适合大桨，但原理是一样。本人小白一个有错误
大家一起讨论。
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作者: 爵爷 时间: 2014-11-24 15:14
好高级的样子

作者: woaidengbinbin 时间: 2014-11-24 15:15
用两台大小相同的电机巧妙组合在一起，使用两支大小一样、螺距相反的螺旋桨，运转方向也相反。

作者: woaidengbinbin 时间: 2014-11-24 15:16
本帖最后由 woaidengbinbin 于 2014-11-24 15:19 编辑

谋宝上面搜共轴双桨电机就可以找到

作者: task00 时间: 2014-11-24 15:22
有人做了，而且是20寸以上级别的，推力估计十公斤级别的了。。

作者: woaidengbinbin 时间: 2014-11-24 15:47
这种方式比机械的结构更坚定和更容易实现

作者: zl2025 时间: 2014-11-24 16:09
可以一试，

作者: Himalaya 时间: 2014-11-24 16:20
本帖最后由 Himalaya 于 2014-11-24 16:22 编辑

1）成本，1个共轴双桨电机 > 2个单独电机。
2）因为穿心结构，注定下面电机逃不开一根长长的细细的颤颤巍巍的轴，大家都明白这意味着什么。
3）炸一下呢.....
4）失去了换桨夹换压盘换用各种不同桨的自由。
5）楼下补充。

作者: Himalaya 时间: 2014-11-24 16:23
另，楼主引用的理论貌似跟普遍实测结果（桨距越大效率越高）相反。

作者: kai0412 时间: 2014-11-24 16:28
不错的想法

作者: BH7IQP 时间: 2014-11-24 16:37
有机会想试试。目前多轴共轴双桨（以X8 Y6为代表）上下桨距对效率的影响是各说各话，都主要是各自的感觉，没有多少数据支持，曾经有大侠做过上下电机不同桨距、同型号不同型号桨、同型号不同螺距桨等等的拉力测试，结果是基本没有变化甚至效率更低。实际上这个实验也有局限性，只能供参考，因为X8实际飞行的时候各轴、上下桨的转速必定不同，情况是相当复杂。

作者: cmijn 时间: 2014-11-24 16:48

作者: BH7IQP 时间: 2014-11-24 16:53

Himalaya 发表于 2014-11-24 16:23
另，楼主引用的理论貌似跟普遍实测结果（桨距越大效率越高）相反。

我也有这方面疑惑，希望有条件的高手可以论证实验下。卡52直升机的上下桨距看上去并不是很大，可否从卡52的桨间距和桨叶大小的比例来推算下

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作者: clark0311 时间: 2014-11-24 17:04
http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... p;extra=&page=1这个帖子里面有数据。

作者: brianyang77 时间: 2014-11-24 17:04
看似可比上下电机的配置好些，支持楼主进行验证

作者: 聿修厥德 时间: 2014-11-24 17:10
因为很贵~~~

作者: 80072397 时间: 2014-11-24 17:11
共轴双桨超过3叶效率下降很多

作者: task00 时间: 2014-11-24 18:19

BH7IQP 发表于 2014-11-24 16:53
我也有这方面疑惑，希望有条件的高手可以论证实验下。卡52直升机的上下桨距看上去并不是很大，可否从 ...

转速和罗诺数都不在一个数量级，没有意义

作者: 那一年stranger 时间: 2014-11-24 18:30
学习下

作者: woaidengbinbin 时间: 2014-11-24 18:52
机臂可以设置在上下电机中间，提高稳定性

作者: AIbluecapf 时间: 2014-11-24 20:27
电机好贵，性价比不高啊

作者: leaderliu 时间: 2014-11-24 21:37
上下两个旋翼的螺距肯定不能一样。画个速度三角形就知道了

作者: snowynight 时间: 2014-11-24 21:55

Himalaya 发表于 2014-11-24 16:23
另，楼主引用的理论貌似跟普遍实测结果（桨距越大效率越高）相反。

桨距………………上下桨距离OR螺距………………

作者: y_boy100 时间: 2014-11-24 22:34
这样的意义不大啊！x8最重要的愿意不是为了效率，而是在有限的空间内提供更稳定的性能。一旦部分电机失效。还能安全降落，可是如果用了共轴电机就么有这个优势了，那么只要买个大拉力的单轴就好啦？要共轴干嘛呢？

作者: siddawn 时间: 2014-11-24 23:01

y_boy100 发表于 2014-11-24 22:34
这样的意义不大啊！x8最重要的愿意不是为了效率，而是在有限的空间内提供更稳定的性能。一旦部分电机失效。 ...

我觉得有道理

作者: lokeman 时间: 2014-11-24 23:31
这个找空气动力学方面的人模拟一下就ok了吧

作者: chriszgn 时间: 2014-11-24 23:36
x8是为了稳定吧，这个电机如果坏了也许就不能降落了

作者: y_boy100 时间: 2014-11-24 23:43
你们都被带坑里去了

作者: BH7IQP 时间: 2014-11-25 01:33

chriszgn 发表于 2014-11-24 23:36
x8是为了稳定吧，这个电机如果坏了也许就不能降落了

这个共轴电机是由两个电机组成，坏一个另外一个应该还能工作吧。

作者: chriszgn 时间: 2014-11-25 01:39

BH7IQP 发表于 2014-11-25 01:33
这个共轴电机是由两个电机组成，坏一个另外一个应该还能工作吧。

真的吗？那需要两个电调吧？

作者: woaidengbinbin 时间: 2014-11-25 02:05
是的这种电机也是单独工作的，坏一个不影响其他，是x8这种结构理想的升级方向！

作者: forevergreat 时间: 2014-11-25 08:10
这是自己设计的？电机轴好长...........

作者: Himalaya 时间: 2014-11-25 08:52

snowynight 发表于 2014-11-24 21:55
桨距………………上下桨距离OR螺距………………

您自己已经回答了。后者不叫桨距。

作者: snowynight 时间: 2014-11-25 09:43

Himalaya 发表于 2014-11-25 08:52
您自己已经回答了。后者不叫桨距。

额，其实所谓“螺距”在这里的应该叫桨距吧……好吧不扯这个，据贫僧用Y6实测，换桨对这种结构效率的影响比有限的变化上下桨距离大多了。

作者: do335maomao 时间: 2014-11-25 10:14

BH7IQP 发表于 2014-11-24 16:53
我也有这方面疑惑，希望有条件的高手可以论证实验下。卡52直升机的上下桨距看上去并不是很大，可否从 ...

这真机和模型雷诺数差了远去了，不好类比的

作者: jmcjq 时间: 2014-11-25 10:49
各位同学讲的都很好，赞！补充一点，共轴结构还能对消低阶震动，这一点对于航拍很重要。大家有没有注意到伞型结构（不管是4轴还是8轴）起飞时普遍存在宁人生厌的“扭腰”动作。

作者: Himalaya 时间: 2014-11-25 11:29

snowynight 发表于 2014-11-25 09:43
额，其实所谓“螺距”在这里的应该叫桨距吧……好吧不扯这个，据贫僧用Y6实测，换桨对这种结构效率的影响 ...

没人管螺距叫桨距。这里一直在讨论的是桨间距VS效率，不要跑题。

作者: snowynight 时间: 2014-11-25 13:51

jmcjq 发表于 2014-11-25 10:49
各位同学讲的都很好，赞！补充一点，共轴结构还能对消低阶震动，这一点对于航拍很重要。大家有没有注意到伞 ...

扭腰是因为电机安装不水平造成的

作者: zhangpengsir 时间: 2014-11-25 14:22
Y3是不是可以试试这种马达呢…………

并联每组的正反电调信号………………………………

作者: flyhh 时间: 2014-11-25 19:08

snowynight 发表于 2014-11-25 09:43
额，其实所谓“螺距”在这里的应该叫桨距吧……好吧不扯这个，据贫僧用Y6实测，换桨对这种结构效率的影响 ...

圣僧请指点那种桨好

作者: snowynight 时间: 2014-11-25 19:22

flyhh 发表于 2014-11-25 19:08
圣僧请指点那种桨好

我Y6用的是TM款的1255，比1238多飞2分钟。建议你用APC的MR桨或者TM的4.5寸以上螺距的桨，不要用1147、1238这类低转速慢飞桨。上下桨结构采用固定螺距的硬桨，桨效很是微妙的。同样的飞机，1KG起飞重量时候可能用小螺距桨效率更高，2KG起飞重量时随着转速大幅增加可能用大螺距桨桨效更高，但这里又涉及到了电机在此负荷时的效率问题。。。另外不要在意上下桨间距，看看同结构的真机就明白了。
用上下桨结构必会损失15%以上的效率，建议用更贴合此鸡的桨来弥补。

作者: flyhh 时间: 2014-11-25 20:19

snowynight 发表于 2014-11-25 19:22
我Y6用的是TM款的1255，比1238多飞2分钟。建议你用APC的MR桨或者TM的4.5寸以上螺距的桨，不要用1147、123 ...

http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=1010455

谢谢，我现在的机子是这个情况，请再指点下啦

作者: jmcjq 时间: 2014-11-27 09:43

snowynight 发表于 2014-11-25 13:51
扭腰是因为电机安装不水平造成的

非也。“扭腰”的根源还是在于震动，导致飞控在起飞前无法调整姿态使然。

作者: zachary_dcb 时间: 2014-11-27 13:39
你帖子里有一个理论：一般来说，扭矩相同的情况下，共轴双旋翼的上下旋翼在悬停状态的拉力之比为CTlow/CTupp=0.85左右，随着前飞速度的增加，在μ≥1.5时，CTupp=1.05CTlow。
这个理论是适用于固定翼前拉式的推进方式，由于上桨同样处于高速气流的冲击，其叶面正负压力差缩小，导致升力或者说是拉力减少，下桨和上桨的拉力就会相对接近，但是我们多旋翼飞行器，一般来说，很少会处于这种极端情况的，例如急速爬升，大倾角前行等等。还有一点，就是上下桨间距过近的话，的确下桨由于在上桨的下洗气流中，转动阻力会变小，但是你要考虑到要为了保持一定的扭矩平衡，下桨只能加快转速来提升反扭力，这样也会破坏气动耦合的。增大间距，使得上桨的下洗气流有一定空间进行收缩，你那个共轴滑流图也明确的告诉你了，下桨能有效利用做功的滑流，就是R-R1这一段，间距越远，R1会越小，下降阻力越大，升力也越大，总体效率会有一定的提高。但是多轴不可能有太多的距离来让上桨下洗气流完全收缩，所以我们要利用它衰变最快的那一段距离来进行效率的提高。

还有，千万要注意不要混搅的是，共轴双桨直升机是相对于共轴单桨带尾旋翼直升机效率高，这个理论没有把所有参数都交代。会误导很多人的。

另外说一下，你的那个双电机穿心式共轴模块。。。暂且这么称呼，首先他适用的对象是不考虑效率，只为了提升拉力和减少螺旋桨反扭力的固定翼飞机，因为固定翼的先天条件决定了他所用旋翼的最大尺寸，在做机动动作的时候，单电机会有很大的反扭力，做横滚动作的时候会很明显转速不一致的情况，使用共轴双桨模式可以很好地解决这个现象，而且由于总体动力的提升，可以换更小一号的电机或更小一号的桨，在高速飞行时，固定翼旋翼动力损耗是很大的。

作者: zachary_dcb 时间: 2014-11-27 13:47

BH7IQP 发表于 2014-11-24 16:53
我也有这方面疑惑，希望有条件的高手可以论证实验下。卡52直升机的上下桨距看上去并不是很大，可否从 ...

ka-52的上下旋翼间距这么开，是为了防止打桨。。。直升机由于旋翼太大翼根与翼尖螺距不一致，会导致翼尖的升力远大于翼根，所以采用的是柔性桨叶，下桨上行桨叶（上行也就是迎风，下行既是顺风）和上桨下行桨叶形变不一致，在做大机动飞行时，如果间距过小会发生打桨的严重事故，美国最新的X2共轴直升机，因为旋翼特殊设计，而且采用了刚性桨叶，解决了打桨的问题，所以才使得旋翼间距减少的。还有个关键就是高度集成的旋翼头电控系统，卡50 卡52全部是机械系统调节上下桨叶螺距的，机构体积少不了的

作者: zachary_dcb 时间: 2014-11-27 13:53

clark0311 发表于 2014-11-24 17:04
http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=872490&extra=&page=1这个帖子里面有数据。

这个数据有个理论上的缺点，它实测的时候下桨和上桨转速一致。。。实际情况中，下桨要略高于上桨转速才能抵消扭力。

作者: zachary_dcb 时间: 2014-11-27 14:01

jmcjq 发表于 2014-11-27 09:43
非也。“扭腰”的根源还是在于震动，导致飞控在起飞前无法调整姿态使然。

扭腰是因为飞控没有检测到Z轴偏转的数值，就和直机刚启动没离地时，***加油门起飞时的金鱼尾一样，你逐步提高油门就没事了。

但是我觉得，他说的那个扭腰可能是这种情况，我们有时候装好机子，逐渐加大油门但没离地时，会发现力臂有左右的晃动，随着转速提高逐渐减缓，我觉得这个和力臂的结构坚固度有关系，我有一架800的机子，就是在10%~20%油门的时候会出现抖动，但是不会离地，一旦转速上去了就没事了，或许是共振放大？？

作者: clark0311 时间: 2014-11-27 15:24
本帖最后由 clark0311 于 2014-11-27 15:26 编辑

zachary_dcb 发表于 2014-11-27 13:53
这个数据有个理论上的缺点，它实测的时候下桨和上桨转速一致。。。实际情况中，下桨要略高于上桨转速才能 ...

我的X8在pix里面看，上下电机的油门信号值在悬停时基本一致，不存在你说的下桨转速稍高一说。

作者: zachary_dcb 时间: 2014-11-27 15:57

clark0311 发表于 2014-11-27 15:24
我的X8在pix里面看，上下电机的油门信号值在悬停时基本一致，不存在你说的下桨转速稍高一说。

pix是不是上层一个方向下层全是另一个转向的呢？我实测我的1555共轴，用转速仪测上下桨实际转速要差5%左右了，难道是因为下桨运动阻力小了所以同样油门有更高的转速么？

作者: clark0311 时间: 2014-11-27 16:22

zachary_dcb 发表于 2014-11-27 15:57
pix是不是上层一个方向下层全是另一个转向的呢？我实测我的1555共轴，用转速仪测上下桨实际转速要差5%左 ...

pix上下层都是两正两反。
至于是否阻力的原因，我想也有这个可能，不过最好还是看看各电机的信号曲线，毕竟看输入值还是比较准确的。

作者: woaidengbinbin 时间: 2014-11-27 16:23
无刷电机不是步进或伺服电机，电机的转速根据负载及时阻力的大小而变化，在pix里看到是电机在无负载情况下的理想转速

作者: zachary_dcb 时间: 2014-11-27 16:46

clark0311 发表于 2014-11-27 16:22
pix上下层都是两正两反。
至于是否阻力的原因，我想也有这个可能，不过最好还是看看各电机的信号曲线，毕 ...

两正两反的模式的确是会出现信号值一样的情况，目前XA和DJI的飞控都是上层全部正转，下层全部反转，所以会出现下层电机转速高于上层的情况，PIX的那种方式其实是两个4轴叠加，上层两正两反扭力抵消，下层一样，我觉得这样的方式控制简单一点，但是实用性可能会有一点点缺陷吧，悬停的时候每一个力臂都是有反扭力输出的，只是通过中心版和相邻机臂抵消而已.

作者: clark0311 时间: 2014-11-27 19:20

woaidengbinbin 发表于 2014-11-27 16:23
无刷电机不是步进或伺服电机，电机的转速根据负载及时阻力的大小而变化，在pix里看到是电机在无负载情况下 ...

也是，这我是没有考虑到~

作者: clark0311 时间: 2014-11-27 19:24

zachary_dcb 发表于 2014-11-27 16:46
两正两反的模式的确是会出现信号值一样的情况，目前XA和DJI的飞控都是上层全部正转，下层全部反转，所以 ...

呵呵，各有利弊吧。不过那个实验还是有一定的参考价值的。

作者: wesker小威 时间: 2014-11-27 19:27
我猜想单独正反电机的话可以写出不同的控制算法，每个电机单独调节，而不是机械式共轴双桨

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