怎么才能在20s中爬升到200m？如何才能合理穿云？【科普贴】【14楼上升31楼下降】

jackyren · 发表于 2013-5-8 15:46

本帖最后由 jackyren 于 2013-5-9 14:59 编辑

题目是这样的：

3.5kg的6轴，假设从接近地面的悬停状态（起始速度为0m/s)开始，然后加速爬升，要求20s钟爬升到200m。
请估算，在目前的技术条件下，要达到加速要求，电调，电池至少应该怎么选择。

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题目一定要醒目要夸张才能起到科普的目的。

自行翻到14楼。

http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=786422&extra=page%3D1

x.f · 发表于 2013-5-8 15:49

学习

zengchunshe · 发表于 2013-5-8 16:06

这只知道1X0=1，其他不会算耶~~

scyscy · 发表于 2013-5-8 16:36

本帖最后由 scyscy 于 2013-5-8 16:37 编辑

楼主说让无聊的同学算！我现在不无聊所以就不算了！

扭扭羊 · 发表于 2013-5-8 16:42

我也不无聊

jjjj89 · 发表于 2013-5-8 16:46

肯定是用高kv小桨塞电池就也要高c塞都是越高越好

jackyren · 发表于 2013-5-8 16:47

jjjj89 发表于 2013-5-8 16:46
肯定是用高kv小桨塞电池就也要高c塞都是越高越好

要求给出极限的最低值。

jjjj89 · 发表于 2013-5-8 16:57

我晕这怎么算啊又不是气动学专家桨啊转速啊飞行速度啊都有很大影响啊 6s 4108 480kv配1340桨不晓得行不或者直接6s 4108 kv600 配1047桨试试
或者干脆直接用固定翼的电机 x2820 推满油保证叟的一下就看不见了

jjjj89 · 发表于 2013-5-8 16:59

桨好像也应该用选用马刀桨

也想飞好 · 发表于 2013-5-8 17:05

我来加个帮，你就该公布答案了！

houzilh · 发表于 2013-5-8 17:26

到10楼了，答案呢？

gouzhongchi · 发表于 2013-5-8 17:45

都十一楼了还不公布答案啊

jackyren · 发表于 2013-5-8 18:32

本帖最后由 jackyren 于 2013-5-8 19:26 编辑

编辑掉

jackyren · 发表于 2013-5-8 19:26

本帖最后由 jackyren 于 2013-5-8 21:05 编辑

任何计算都要先建立计算模型，并且要做一些假设：
1. 整个系统仅受到电机的升力F和重力G的作用；
2. 起始速度V(0)=0 (m/s)
3. 整个过程加速度保持一致并且为a (m/s^2)，当然改加速度是在F和G的合力作用下产生的。

4. 目前电机大概力效为10g/w，需要注意的是这里给出的力效是在重力作用下保持物体平衡时的静拉力，相当于每W能够等效提供相当于0.1N

这样整个问题就转变成了一个简单的初中物理题目：要求出F的大小，然后根据F的大小估算出电机的输出功率，然后根据功率并且结合实际情况给出一些配置。
整个过程飞行器飞行的位移：H=v(0)t+1/2*a*t^2
根据题目的条件有：H=200m，t=20s，并且v(0)=0 m/s
那么算出来a=1 (m/s^2)
另外根据牛顿第二定律：（F-G）=m*a，a=1（m/s^2)，并且G=mg，这里为了方便计算取重力加速度g=10（m/s^2）
则计算出 F=38.5N，每个电机要提供38.5/6=6.42N的拉力，每个电机的输出功率为：6.42N/0.01(N/W)=64.2w
总共输出功率为：385W。
4s电池电压为14.8V，电流I=P/U=385W/14.8V=26A
6s电池电压为22.2V，电流为I=385W/22.2V=17A

这个结论无疑是很荒谬的：
实际情况是：很多时候即便是满油门飞行20S也到不了200m。有2个主要的原因：
1. 空气阻力不可忽略，整个爬升过程并不是匀加速运动，而应该是一个加速度随着速度增加快速降低并趋于0的运动过程，近似记为：a=A*exp(-v/k)
其中A跟飞行器能够提供的动力有关（V=0时对应的加速度），k跟飞行器形状，桨的规格等有关。
我们来考虑一下A和k的数值：假设6个电机（比如4014 400kv）全油门能够提供120N（每个电机输出20N），可以计算出A大约为24（m/s^2)
根据a的近似公式可以得到：V（t）=k*ln[(A/K)*t+1]

然后根据dH/dt=V(t)得到：H（T）=

当 T=20s时，

在满足题目的条件下20s达到200m高度，那么k约等于2.3。并且k值越大，飞行器的爬升能力越强。

2. 旋翼飞行器在飞行时间，静止状态下和运动状态下的力效差别非常巨大。实际情况是能够悬停20分钟的飞行器很可能满油门爬升到不了10分钟。

由此还可以继续推算
1.在满足20s爬升200m条件下，飞行器要爬升到500m 需要多少时间。（~77s此时爬升速度约为15m/s）
2.要爬升到一定高度，需要合理的安排上升的动力输出阶段，因为速度越快加速度越小，相对的力效会大幅度降低！

安徽小超 · 发表于 2013-5-8 19:31

不得不顶

jackyren · 发表于 2013-5-8 21:09

为了能被批判，我决定顶起来。

jackyren · 发表于 2013-5-8 21:45

本帖最后由 jackyren 于 2013-5-8 21:56 编辑

没法设置回复可见比较悲剧，不顶贴楼主很生气。

locddd · 发表于 2013-5-8 22:44

上次我从离地到220m高度用时25秒左右

jackyren · 发表于 2013-5-8 22:46

locddd 发表于 2013-5-8 22:44
上次我从离地到220m高度用时25秒左右

报一下配置吧

yd37646 · 发表于 2013-5-8 22:58

我感觉是上去容易，下来难啊！

怎么才能在20s中爬升到200m？如何才能合理穿云？【科普贴】【14楼上升31楼下降】

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