Модель конвертоплана

Доброго времени суток!
Задумал я сделать себе летающую модельку, чтобы заодно изучить ключевые моменты электроники и программирования МК. Изначально думал сделать квадрокоптер, однако это показалось скучным, потому решил попробовать сделать конвертоплан. Итак, что хочется реализовать:
- контроллер полета с логикой управления
- контроллеры оборудования вроде закрылков, системы поворота двигателей и т.д.
- достаточно большую продолжительность работы (более 30 минут) + достаточно большой радиус действия (хотя бы 5-6км)
- сделать его максимально автономным, вплоть до "полети по заданному маршруту и вернись обратно".
- возможность нести на себе как минимум камеру GoPro без натуг.
- передача видеосигнала для создания, фактически, системы FPV (т.е. будет отдельная камера для телеуправления).
Теперь соответственно возникают вопросы:
1) Каков тип силовой установки наиболее приемлем? Например, если двигатели электрические, то для большей продолжительности работы нужны более емкие, а значит более тяжелые аккумуляторы, а это в свою очередь значит, что двигатели будут тратить больше энергии, и профит будет незначительный (а после некоторой черты - вообще его не будет). Решат ли проблему продолжительности работы ДВСы? Ах да, примерный расчетный вес модели максимум 1,5-2кг с полной нагрузкой. Если вес будет выше, реализация будет достаточно дорогой с финансовой стороны.
2) Какая частота для передачи видеосигнала приемлема с учетом предположительной дальности полета? Какой радиомодуль может подойти исходя, опять же, из требуемой дальности полета?
3) При максимальной автономности (когда я даю только указание выполнить некоторое задание и иду пить чай) необходимо как-то обезопасить полет модели. Например, при низкой высоте полета за городом можно влететь в дерево. Неровности рельефа, опять же. Какой набор датчиков нужен чтобы контролировать расстояние до препятствий?

Если выйдет реализовать, данную модель хочу использовать просто для развлечения - аэрофотовидеосъемка и подобные вещи. А так, приоритетной целью является получение опыта создание реальных систем, работающих в жестких условиях. Основные сложности - нужно минимизировать массу, максимально увеличить КПД электрической части, отработать написание и оптимизацию программ и многое другое. Платформа под полетный контроллер планируется минимум STM32F1xx, если не будет хватать - мигрирую на STM32F4xx. Математическая модель есть, наработки по навигации тоже есть.

Касаемо управления с места - хочется реализовать отдельный пульт, который будет подключаться, например, к планшету и передавать на него видеосигнал. Управление можно и с него, а можно и отдельное хардварное (т.е. реальные кнопки/крутилки) - не суть важно. Это нужно для выезда в какое-то место для съемки - чтоб не тащить ноутбук, а небольшой приемник + планшет (+небольшой же пульт).

Что скажете? Возможно ли вообще сие реализовать?

P.S. Отличительной особенностью конвертоплана есть достаточно высокая скорость полета. Гораздо больше, чем у квадркоптеров и вертолетов. По крайней мере в полноразмерых ЛА так. Соответственно и скорость работы электроники, особенно по части отслеживания препятствий, должна быть достаточно высокой. Насколько высокой - вопрос уже другой...
Динная тема является так же дипломным проектом, но на диплом я уже и так информации набрал достаточно. Меня больше интересует практическая реализация.

0

Сообщение от Dirdymyomsky достаточно большую продолжительность работы (более 30 минут) + достаточно большой радиус действия (хотя бы 5-6км)

Получается, что средняя скорость полёта туда и обратно должна быть 20-25 км/час. Не много ли?

0

Сообщение от OtyxPM Не много ли?

Как раз таки медленно очень. Конвертоплан ведь наполовину самолет, и для поддержания подъемной силы нужна достаточная скорость. Скорость должна быть в районе 100-120 км/ч, согласно мат. модели, но ее нужно бы проверять и уточнять реальными испытаниями, для которых нужна как раз таки техническая реализация :) Время выбирал исходя из того, что иногда можно (и нужно) зависать. Например, пройти ломаную траекторию общей длиной в 2 км с зависанием в отдельных точках для съема местности.

0

Сообщение от OtyxPM Получается, что средняя скорость полёта туда и обратно должна быть 20-25 км/час. Не много ли?

Обычные модельки летают порядка 70км/ч, в радиусе до 20км

По теме - я думаю, для начала надо попробовать собрать классический самолетик из готовых комплектов, а потом уже пытаться пилить под себя. Совсем с нуля, без опыта, вряд ли что получится.
Может, лучше получится конвертокоптер. Во всяком случае, судя по тому, что таких моделей ещё нет, задача нетривиальная.
Отдельная тема - бюджет.
У меня есть знакомый, который уже многие тысячи баксов потратил на это хобби.
Один из крутейших его аппаратов как раз умеет практически все, включая автопилот по GPS и передачу реал-видео на видеоочки. Обошелся в районе $2000

0

Сообщение от MrYurom Обычные модельки летают порядка 70км/ч, в радиусе до 20км

Это, наверно, модельки тоже конвертопланов? Я раньше такого зверя не видел, думал: вроде квадрокоптера аппарат. А он оказался полусамолётом :-)
Тогда конечно, с высокой скоростью проблем не будет, зато они будут с огибанием препятствий (то же дерево) :-)

0

Сообщение от OtyxPM Это, наверно, модельки тоже конвертопланов?

Вероятнее всего обычные радиоуправляемые самолетики :) В принципе мне и 70 км/ч достаточно. Главное - продолжительность работы и радиус действия. Потому что могут быть ситуации как "впендюриться на высоту в 50 метров и снимать подольше" или "улететь подальше, снять пару фото/видео и вернуться обратно". Хотя оно все равно между собой связано прямо.

Сообщение от OtyxPM с высокой скоростью проблем не будет, зато они будут с огибанием препятствий (то же дерево) :-)

То-то и оно :) Одна из основных проблем. Необходимо это дело как-то автоматизировать. Самое сложное - в городской местности, где препятствия возникают стремительно :) За городом могут возникнуть иные ситуации - допустим, определили, что впереди посадка, начали набирать скорость и влетели в провод ЛЭП, т.к. он находился немногим выше зоны контроля и автоматика не успела засечь препятствие (или вообще не смогла - в зависимости от системы). Тоже, кстати, немаловажный момент - как определять препятствия в виде проводов? Дерево-то оно большое, засечь можно, а вот провод - штука тонкая.

0

Сообщение от OtyxPM Это, наверно, модельки тоже конвертопланов?

Нет, совершенно обычные самолетики из потолочных плиток.
70 - это крейсерская, в пикировании и выше сотни может быть.
Движки там правда, забавные. До 5кг тяги могут дать. Но и кушают соответственно.
Вообще, тяговооруженность выше или около единицы - нормальное дело для пилотажных моделек.
Посмотрите для ликбеза видюшки на тематических ресурсах, типа parkflyer.ru

0

Сообщение от Dirdymyomsky ... влетели в провод ЛЭП... ...как определять препятствия в виде проводов...

Если ЛЭП 35 и выше кВ, по напряженности электронигнитного поля.

0

В пикировании не успеет принять решение.

0

Небольшая чуствительность у феррозондовых нигнитометров. Но возможно что сейчас есть на других принципах. В качестве предположения, за темой не слежу.

0

Сообщение от Dirdymyomsky Изначально думал сделать квадрокоптер, однако это показалось скучным, потому решил попробовать сделать конвертоплан.

А по какой схеме? Тилтвинг с парой двигателей или тейлситтер?
Сделать лёгкий тилтвинг с парой ДВС на крыльях вряд ли получится ...

0

Сообщение от omokost Если ЛЭП 35 и выше кВ, по напряженности электронигнитного поля.

Как вариант. Но как быть с другими проводами (например, неиспользуемыми)? :)

Сообщение от яверт А по какой схеме?

Тилтротор. В крыльях логично будет разместить баки для ДВС, потому их ворочать не хочется ну никак :) Я просто в модельные ДВС не лез вообще толком, потому есть очень много вопросов по ним (если они будет выгоднее электромоторов в плане времени работы от одной заправки, то озвучу вопросы, подходящие по теме).

0

Сообщение от Dirdymyomsky Я просто в модельные ДВС не лез вообще толком, потому есть очень много вопросов по ним (если они будет выгоднее электромоторов в плане времени работы от одной заправки, то озвучу вопросы, подходящие по теме).

Они очень невыгодные в плане наработки на отказ, это раз.
Второе - управление в мультироторной конфигурации - это отдельная песня.
Все-таки, электрика отзывчивее на порядок, а то и не на один.

0

Сообщение от MrYurom Они очень невыгодные в плане наработки на отказ, это раз.

А сколько (примерно) в часах наработка? Бесколлекторные движки, конечно же, намного лучше будут, просто интересна разница.

Сообщение от MrYurom управление в мультироторной конфигурации - это отдельная песня.

Вот это как раз мне и интересно :)

Сообщение от MrYurom Все-таки, электрика отзывчивее на порядок, а то и не на один.

Бесспорно. Я и сам хочу оставаться на электрических движках, так как гораздо меньше головной боли в плане управления. Оно-то, конечно, интересно создать ЭБУ для ДВСов, но по времени это будет очень знатно. Одна только эта задача весьма нетривиальная.

Но все же действительно хочется времени непрерывной работы более 30 минут с полезной нагрузкой в 200-250 грамм (вполне возможно, что вместо камеры GoPro буду вешать другую железяку какую-нибудь), а как такое реализовать на электромоторах с аккумуляторами - пока не пришло в голову. По параметрам максимум что удавалось выжать - 20 минут (но тогда где-то 80% массы ЛА отнимают батареи и в запасе на полезную нагрузку остается всего 100-150 грамм).

0

1. ДВС ставят на модели от 2кг и выше, поскольку он сам порядка кило весит, а то и больше со всеми потрохами.
2. Про наработку точно не скажу, но в сравнении с бесколлекторниками, в которых по сути ломаться нечему - намного меньше.
Смотрел видюшки про мотоциклы, там говорили, что после недели-двух плотных покатушек начались проблемы с запуском.

0

Сообщение от MrYurom 1. ДВС ставят на модели от 2кг и выше, поскольку он сам порядка кило весит, а то и больше со всеми потрохами.

Хотел возразить, что есть движки под 300 грамм весом, например такой (http://www.capytalhobbies.som/... /7008.html), но потом почитал подробнее, что для него потребуется как минимум еще аккумулятор и топливный фильтр, а еще и очень вероятно, что топливный насос (такое на модели вообще ставится?), так что да - в сумме это около килограмма и выйдет. Без топлива в добавок...

Значит ДВС отпадает. Мне это даже и лучше - ДВСки дорогие достаточно, хотя бы из-за обслуживания (себестоимость единицы времени полета выходит намного дороже, чем с электродвигателями).

0

..а еще есть профильный рцдизайн-ру, с высокой концентрацией людей с живым опытом на форумную единицу. Иногда конечно клич "хочется самоваропаровозовертолет с возможностью стыковки с МКС и дальнейшим разгоном в направлении Плутона, с чего начать?" может быть омыт волной любви и народной поддержки, но если хотелка не на месяц-два жарких обсуждений характеристик(это бесплатно и жутко интересно, но нифига не продвигает, кроме энтропии и флудоскила) и есть многа-многа денюфкоф (без денюфков можно начать с китайского квадрика за ~40 долл.), то можно попытаться пережить народную поддержку и криво-косо, но запилить что-то простое :)
Конвертоплан для человека без опыта неподъемен просто.

0

но потом почитал подробнее, что для него потребуется как минимум еще аккумулятор и топливный фильтр

Модельный ДВС живет достаточно долго. Если не втыкать самолет в землю - еще дольше. Ему не нужен аккумулятор вообще (накал свечи только один раз на земле при старте), фильтр тоже не особо. Единственная доп. нагрузка - топливо.
Насчет мультироторной системы - согласен с предыдущими постами.
А вот с электромоторами все не так гладко, как кажется. Нормальный мотор потребляет нехило. Маленький моторчик разряжает в ноль LiPo аккумулятор на 1200мАч за 5 минут (сам гонял кордовую электричку). Вообще чем больше требуемая тяга, тем больше нужен мотор и аккумулятор, и дополнительная масса растет по экспоненте, если не быстрее. Именно поэтому настоящие самолеты (не модели) в абсолютном большинстве работают на ДВС.

0

Я бы начал с простых вещей - сделать систему навигации. Когда закончаться сложности с распознаванием препятствий на скорости 50км\ч - тогда можно уже думать об остальном.

0

Сообщение от s0ti Нормальный мотор потребляет нехило. Маленький моторчик разряжает в ноль LiPo аккумулятор на 1200мАч за 5 минут (сам гонял кордовую электричку). Вообще чем больше требуемая тяга, тем больше нужен мотор и аккумулятор, и дополнительная масса растет по экспоненте, если не быстрее. Именно поэтому настоящие самолеты (не модели) в абсолютном большинстве работают на ДВС.

То-то и оно. Под мои задачи подходит пара моторчиков с запасом по тяге в 1.5 раза, у которых без нагрузки потребление тока 23А, а пиковый до 80А. Соотственно пару аккумуляторов на 11.4В@5000mAh они разрядят в хлам достаточно быстро, минут за 10 максимум. А за такое время особо и не налетаешься.

Сообщение от sohbtixhuk Я бы начал с простых вещей - сделать систему навигации. Когда закончаться сложности с распознаванием препятствий на скорости 50км\ч - тогда можно уже думать об остальном.

А вот это действительно дело. К слову я подумывал о "локальном" GPS, чтобы можно было попробовать точно его в пространстве позиционировать вообще, но задача определения препятствий все же приоритетней.
Итак, баянистый, но простейший вариант с инфракрасным светодиодом и фототранзистором отпадает начисто, ввиду того, что расстояния могут быть большие, а в условиях города датчик может вообще психовать не слабо. Второй вариант - ультразвук. До скольки метров он может уверенно распознавать препятствие? Насколько большой у датчиков угол охвата пространства? И третий вариант, что знаю, - с помощью лазеров. Однако тут возникает другая сложнось - как покрывать пространство-то?
Может есть еще какие-то варианты? потому что пока остается только один вариант - ультразвук.

0