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标题: 3小时续航梦幻无人机T2C4共轴双桨无人机项目开启2020.3.14 持续更新中······ [打印本页]
作者: hjingw 时间: 2020-3-14 22:40
标题: 3小时续航梦幻无人机T2C4共轴双桨无人机项目开启2020.3.14 持续更新中······
本帖最后由 hjingw 于 2020-3-14 23:01 编辑
3小时续航梦幻无人机T2C4共轴双桨无人机项目开启2020.3.14
3.14是那么有意思的日期，所以就作为这款无人机的发布开启日。
（凌晨1点多本来想发布的，没想到没有权限，好在晚上再试试，可以发布了，还算是赶上了，哈哈哈）
展开后（第一版本，看着明白是个什么意思就好~，翼展760mm）
收放后（第一版嘛，螺丝顶住了，桨叶没有贴合，姿态控制的电机太突出了，没有只有2个姿态控制，都改进了，图片先看着，往后更新）
（有钱就可以改做全圆柱形状的了，DaoDan无人机发射！！！）
（我不重，才1371g，还能减减肥，还能给下端加个碳纤维的圆柱罩子）
设计说明：
一 命名
T2C4型无人机的设计按照双推力（thrust）+4姿态控制（control）命名。往后可以衍生出T2C3,T1C3等型号。
二 控制方式：
两个较大功率的推力电机推动上端的正反桨，控制偏航（yaw）和推力（thrust），四个较小功率电机呈十字分布于下端，控制俯仰（pitch）和滚转（roll）。
这个控制方式就是这款无人机的最主要特点：
l 正反双桨直接固定，避免在某些特殊的情况下发生上下桨叶打桨的危险（传统共轴无人机通过十字斜盘来控制无人机，从而会产生非对称升力，由于非对称升力的缘故，反向旋转的上下旋翼的旋转平面有在一侧"碰撞"的倾向。
l 推力系统与姿态控制系统区分开的。推力系统可以使用较小的减速比来驱动更大的桨叶，获得更高的比效力。但是有以下这么一个问题：一方面相同的功率下，越大的桨叶，效率会越高；另一方面相同的功率下，越大的桨叶的转速会越低，但是太低的桨叶转速会导致控制的速率下降，飞行不稳。多旋翼则是共用推力系统和姿态控制系统，所以这个问题是无法解决的；而被分离出来的姿态控制系统就可以解决这个问题了。
三 推力组件使用了减速齿轮，原因有两点：
l 在相同功率情况下，普通的无刷电机会比盘式无刷电机轻很多。使用带有减速组的推力组件可以有效地降低无人机的重量，整体重量有望降低30%。可以参考一下功率为1500W时，无刷电机型号3126重180g，盘式电机型号8314（EA85）重586g。
l 2，同一型号无刷电机，通过减速齿轮组可以获得更大扭力来驱动更大的桨叶，获得更大的力效比，效率可以上升40%以上。
四 初步设计参数如下：
l 总体尺寸（没有电池，没有负载）： 230mm*110mm（下版本做成Φ90mm圆柱）
l 圆柱体直径： 100mm
l 空重（无电池，无载荷）： 1.35KG
l 最大推力： 20KG （@3000W）
l 标准电池： 1.8KG（16000mah 6S锂电池）
l 系统电压： 24V
l 续航时间（无载荷）： 90min
l 续航时间（1KG载荷）： 71min
l 理想最大续航时间（无载荷）： 198min（梦幻级别）
五 结构部件与材料：
l 推力电机：型号3126，1300KV；配桨叶：DJI3090；减速比为12：104≈1：8.6；姿态控制电机：型号2207 2600KV；配桨叶5050。
l 3D打印工程件（设计的最大推力为15KG时为铝合金件，3D打印的应该可以支撑10KG的推力，推力试车时，30%油门就已经很狂暴，40%油门就有点抓不稳，震动不大，40%油门以上就不敢测试了，换成铝合金件再测）。
l 1.5mm碳纤维板。
l 12mm钢管+铝管夹（推力电机需要更粗的电源线从钢管中通过）。
六 设计的这款T2C4型矢量共轴双桨无人机的优点：
l 结构方面是四轴无人机与共轴无人机的融合：
相对于多旋翼飞行器，本发明拥有传统的共轴双桨飞行器的结构紧凑，收纳空间小，升力大，效率更高等气动优势；
相对于传统的共轴双桨飞行器，本发明拥有多旋翼飞行器的结构简单，响应快，仅通过控制数个电机的转速就实现了飞行器的姿态控制；
通过舵机控制的矢量共轴双桨飞行器，实施控制所使用的舵机需要极大的扭矩与极快的响应速度，往往会导致舵机型号偏大且昂贵；
l 高速飞行的情况下，多旋翼的迎风面积大而且是面阻力，阻力系数大；而矢量共轴双桨无人机是圆柱形结构（一颗DaoDan），迎风面积小且阻力系数小。粗略估算的阻力只有多旋翼的30%，在相同功率情况下可以获得更快的速度。（仿佛听到了下一代叫共轴双桨穿越机）
l 不同型号和推力级别的桨叶和电机可以采用同一架构，可以兼容多款升力搭配，采用更换更大的桨叶和电机不会带来重量上的太大变化，折叠后的体积基本不变。
七 设计理论说明
型号3126KV1300的扭矩无法查得，所以参考T-motor的型号2826KV1100与型号3520KV850，大概估算型号3126KV1300的扭矩最大值为0.5N*M。减速后的最大扭矩为4.3N*M，减速比12：104是按照9820g情况下需要3.86N*M，功率1462W，此时力效比为6.7g/W。（现在所配备的电调为40A，功率大概是600W，完全不够用的）
以下按照下两表的估算内容：按照上表，当功率为150W时，扭矩为0.162N*M，拉力为978g，力效比为6.53G/W；按照设计的减速比12：104，减速后的扭矩为1.4N*M，大于175W时所需要的0.94N*M，满足驱动3095桨叶所需要的扭矩，此时力效比为14g/W，拉力到达2100g。
[attach]3932678[/attach]
八 梦幻级别的续航时间说明：
方案是仍然使用12：104的减速比，150W下能提供减速后1.4N*M的扭矩，据此推测可以在100W的请看下仍满足0.88N*M的扭矩需求。采用3510桨叶，转速为1114RPM，此时可以提供拉力2050g，功率仅仅为102W，力效比达到20g/W。无载荷情况下的，配上松下18650锂电池的6S8P（25600mah，电池重2.35KG，能量为614.4WH），全重3.72KG（63%重量为锂电池），续航功率为186W，续航时间可以提升到梦幻级别的198min，比3小时还多。按照20%的电池残留电量与姿态调整的消耗，续航时间可以达到2小时38分钟，相对于现阶段的四旋翼30分钟或旋转旋翼的50分钟，都是一个梦幻级别的续航。
此时由于转速为1114RPM，已经低于20hz，远低于飞控的控制使用的50hz，如果采用传统的十字罗盘的共轴双桨结构，螺旋桨叶的旋转角度与飞控的控制时刻无法确定，从而难以实现无人机的平稳控制。但是如果使用T2C4的结构，姿态控制中的俯仰（pitch）和滚转（roll）与升力螺旋桨的转速无关，姿态控制中的滚转（roll）与升力螺旋桨的角度无关。
不考虑电机间不够的功率效率曲线和减速组摩擦的情况下，带减速小电机在提供相同扭矩与功率的情况下等价于大电机直驱（动能与能量守恒嘛，不然这么多能量都发热去了？）。
效率方面，低KV值电机比高KV值电机的高；最大功率方面，低KV值电机比高KV值电机的低。
现阶段先行按照3090桨叶来设计，虽然力效比只有14，不过换个35寸桨叶测试也就是分分钟的事嘛。超低转速，超大桨叶，超高效率，嘿嘿嘿
这个先挖个坑，过段时间再发一个姿态控制，推力测试和整机飞行的视频（软硬件的东西就是一个个坑，新东西不好匹配呢，不好调，都没有现成的，慢慢磨进度吧）。持续更新中······
作者: scottjh 时间: 2020-3-15 12:02
共轴好玩啊，飞控部分详细介绍介绍呢
作者: BG2IOX 时间: 2020-3-15 12:11
太好了 关注
作者: 滑翔机2000 时间: 2020-3-15 12:37
牛！
作者: zsgg001 时间: 2020-3-15 12:37
之前是不是有人发过这个样子的东西
作者: cc555 时间: 2020-3-15 13:43
只要动力足 线杆飞上天。。
作者: hbxfzw 时间: 2020-3-15 14:37
有创意。厉害。
作者: conan_007 时间: 2020-3-15 22:03
支持，期待更新
作者: tyy1937 时间: 2020-3-17 16:58
本帖最后由 tyy1937 于 2020-5-26 14:23 编辑
***坏笑，。楼主自行感受一下
作者: tyy1937 时间: 2020-3-17 17:01
本帖最后由 tyy1937 于 2020-5-26 14:23 编辑
对了。顺带
再感受一下。其实本来我是想量产
化了再拿出来给大家看的
作者: yifeimiao 时间: 2020-3-18 23:20
好久没见人玩飞棒了
作者: hjingw 时间: 2020-3-23 11:08
本帖最后由 hjingw 于 2020-3-23 11:16 编辑
Tdrone的研发我也插了一脚。当年要把共轴做到200g，实在做不下去了（你的能做到250g？）看你图片好像是两款呢，具体参数有没有？
不过现在才提上量产日程吖（有点慢了），直接跟大疆干不明智没有太明显的优势不敢拿出来，所以才提出这款高机动的3小时版本。
应该选择行业的实际应用下手才对呢。
参考一下Sprite的做法。
所以你再感受一下。
控制方式很**，电调部分要定制，没办法，要拖更
作者: 赵忠志雲 时间: 2020-3-24 10:47
您好，我也比较看好共轴的未来，简单问几个问题，这个飞机云台在哪个位置，动力电池是可拆卸还是？
作者: hjingw 时间: 2020-3-24 14:47
云台方面，可以做成模块化穿越机模式下，相机放在顶部（这才是真正的飞翔）。做小以后，通过共轴双桨的中心钢管，把图传模块放到动力电机的侧面，另一面是电调。希望能采用大疆的FPV模块
航拍模式嘛，需要放在姿态电机下面了。
上下双摄像头也是不错的选择（手机都前后摄像头许久了。什么时候能吹到无人机上呢）
电池方面，看大图，在飞控与姿态电机中间有很大的空间，随意放，随意换。暂时空间够放20000mah的
作者: fanzhenbo 时间: 2020-3-24 20:46
看着不错，希望续航能达到
作者: 永丰狼人 时间: 2020-3-26 12:26
那个开源的锤子云台V1.0比大酱的更合适放这个顶部
作者: 超级模友 时间: 2020-4-2 04:52
楼主可以加你v吗
作者: tyy1937 时间: 2020-4-3 15:58
不到250g哦。实际就230g，其实我最近在搞80g的版本。怎么说呢其实我做这个没准备和DJI竞争啊。也就花了2-3个月做这个吧。有视频哦你可以去科创看看。我发过帖子
作者: zjs13588 时间: 2020-4-8 11:35
您好，请问怎么联系您？1012918463，谢谢！
作者: zjs13588 时间: 2020-4-8 11:37
楼主好，对您的共轴长航时感兴趣。请问怎么联系您？1012918463，谢谢！
作者: lydoraemon 时间: 2020-8-17 16:22
烂尾了？
作者: gds135 时间: 2020-9-21 10:24
6个月了，楼主有什么进展吗？
作者: gds135 时间: 2020-9-21 10:47
仔细看了下计算方式，首先有这几个疑问。
第一个就是电池电量的计算方式，楼主按照全平台电压4.2V来进行计算的，在实际使用中放电平台电量远远低于这个数字，我没有计算过18650的积分后的数字，普通锂电池的平台电压为3.93-3.95V，按照我们的经验，我们假设18650放电平台积分后为3.85V
3.85*6*25.6*0.9==519.75W/H
3.85为假设平台放电电压，这个楼主想要啥深究的话可以去动力板块里，里面有很详细的积分计算说明。
6是6S
25.6是电池容量
0.9为电池剩余电量，总不能全放空吧，18650我用得少，预留10%不为过？
第二个就是共轴双桨的效率，楼主按照双桨叠加100%效率来计算的貌似有点不妥？共轴双桨难道没有效率损失吗？
还有就是减速以后的电机应该没办法跟盘式电机数据做对比吧，都不是一个系统下的产物了，这个扭矩我还比较认可，但是对于功率和转速的对比，我感觉实测会更谨慎一点。
询问过多旋翼共轴双桨的效率以后，部分大佬估计35寸桨 90% 还是有的，也就是说 2050*2*0.9==3690G拉力 功耗 204W （盘式电机带35桨），你这个187W的功率我怎么都计算不出来.....个人认为，减速以后的电机和齿轮箱系统，整体损耗肯定大于盘式电机，不然多旋翼为啥不使用减速机构？重量上差距并不明显，现在机加工工艺也可以保证精度。在下面的计算中，我们使用204W作为升力功耗。
然后，使用15%作为改变姿态消耗的能量，剩余能量为：519.75*0.85==441.78W/H
441.78/204*60==129分钟，依旧是一个非常梦幻的续航时间 2H
期待楼主的作品！
作者: qiuyt 时间: 2020-9-25 10:50
技术框架分析的非常细致。厉害，期待后续更新！
作者: skypup 时间: 2020-9-29 14:07
看好周期螺距的飞机杯，项目进展怎样了？
另外，12楼说的电调需要定制，是哪方面的功能需要改喔，在 BLHeli 的基础上修改不知是否可行。
作者: 星河之上 时间: 2021-12-29 16:53
这种结构和美国那款雪碧无人机太像了，可惜买不到。您的出售不？
作者: hjs599 时间: 2022-1-6 11:23
感谢分享!
作者: hbycxywb 时间: 2022-1-28 09:54
有后续的测试吗？
作者: MrSIM爱硬件 时间: 2022-2-8 13:25
怎么楼里的两个大神不更了，现在进展如何？
作者: 迟迟 时间: 2022-7-26 19:25
请问飞控怎么解决的
作者: 事在人为666 时间: 2022-8-1 15:23
作者: lydoraemon 时间: 2022-9-8 17:17
唉 彻底烂尾了
作者: 快活老高 时间: 2022-9-24 11:22
很受启发，我也想试试，有个想法，做一个类似涡扇发动机的涡扇外壳，把下洗气流截获一小部分，用可变气量气体阀门控制流量，形成可向四面喷射的气流，是不是也可以控制方向？
作者: zjs13588 时间: 2025-1-13 20:13
楼主是项目烂尾了还是不想分享了呢？
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