Дрон изграден од специјалистот за дронови Лук Максимо Бел ја изненади заедницата откако остана во воздух повеќе од 3,5 часа со едно полнење на батеријата.
Оваа пресвртница, неодамна постигната од инженерот и специјалист за дронови Лук Максимо Бел, покажува како внимателниот дизајн и оптимизацијата на енергијата можат драматично да го продолжат времето на летање.
Ова не е прв рекорд на Бел, бидејќи постави светски рекорд за брзина на копно со својот квадрокоптер Peregrine во 2022 година. Сепак, овој пат го префрли фокусот од брзина на издржливост, а резултатот е машина развиена со една цел - да остане во воздух што е можно подолго без одново да се полни.
Бел пристапил кон проектот со издржливоста како врвен приоритет. Секој избор на дизајн ја поддржувал таа единствена цел. Наместо да користи помали, побрзо ротирачки пропелери, се одлучи за големи 40-инчни пропелери од јаглеродни влакна произведени од T-Motor. Овие пропелери G40 се вртат бавно на мотори со низок KV, што ја намалува потрошувачката на енергија.
Ги споил со MN105 V2 антигравитациски мотори со номинална моќност од 90 KV. Ова се најлесните мотори способни да вртат пропелер од таа големина без да додаваат непотребна тежина. Поголемите пропелери што се вртат со помали брзини создаваат поефикасно подигнување, овозможувајќи му на дронот да лебди со помалку енергија.
Полуцврстите NMC литиум-полимерни батерии на Tattu се користат за напојување. Овие батерии испорачуваат околу 320 Wh на килограм. Тоа е околу двојно поголема густина на енергија од стандардните литиум-полимерни ќелии. За дронови со долг век на траење, поголемата густина на енергија директно се преведува во подолго време на лет.
Bell, исто така, го намалил вишокот тежина на батериите. Отстранил 180 грама амбалажа од секое пакување, а потоа ги заменил тешките конектори со полесни. Вкупно, заштедил 360 грама, а таа заштеда на тежина е блиску до тежината на целата рамка од јаглеродни влакна.
За време на лебдењето, дронот троши околу 400 W. Кога постепено се движи напред, протокот на воздух се подобрува, подигнувањето се зголемува, а потрошувачката на енергија паѓа на околу 250 W. Ова зголемување на ефикасноста одиграло клучна улога во продолжувањето на вкупното време на лет.
Должината на кракот станала уште еден клучен фактор. Бел користел симулации на компјутерска динамика на флуиди преку AirShaper за да тестира различни конфигурации. На крајот избрал должина на кракот од 800 милиметри како најдобар баланс помеѓу перформансите и тежината.
Ако краците се премногу кратки, пругите на пропелерот се мешаат едни со други, а ако се предолги, рамката станува потешка и помалку ефикасна. Избраната должина ги минимизира пречките, а воедно избегнува вишок структура.
Посебно внимание посветил и на ожичувањето. Секој мотор барал околу 11 метри жица. Бел избрал жица од 18 AWG откако го пресметал компромисот помеѓу електричниот отпор и додадената тежина на бакарот. Подебелата жица ги намалува загубите на отпор, но ја зголемува масата, со што се оптимизира целокупната енергетска ефикасност.
Рамката користи цевки од јаглеродни влакна во комбинација со 3D печатени краци, потпори и ногарки за слетување. Структурата е лесна, но доволно силна за да издржи долги летови.
За да го намали бројот на потенцијални точки на дефект, Бел ја задржал електрониката едноставна. Електронски контролер за брзина Holybro Nano Drive 4-во-1 управува со енергијата, контролер за лет TBS Lucid H7 користи фирмвер на INAV, а GPS модулот Matek обезбедува податоци за позиционирање. Единицата DJI O4 Air пренесува видео во живо назад кон земјата.
Поранешните лесни компоненти откажуваа за време на тестирањето, но Бел ги заменил со докажани делови за да ја подобри сигурноста. Повеќекратни лабораториски тестови ги мереле односите на потисок и моќност под различни оптоварувања. Открил дека ефикасноста се намалува со зголемувањето на потисокот, што му помогнало да одржи полесна тежина, а воедно да одржува соодветни маржи на потисок.
Првичните летови вклучуваа осцилации и кршење на компонентите, а секој застој влијаел на подобрувањата на дизајнот. По усовршувањето на системот, дронот постигнал континуиран лет од повеќе од 3 часа и 30 минути, дури и во ветровити услови.
