Как работи RC хеликоптерът?

Day 1,762, 11:10 • Published in Bulgaria Bulgaria • by B6o6b6y


Здравейте сънародници, понеже тия дни се занимавам малко или повече с писането на дипломната си работа и измежду всичките тези написани редове, реших да споделя по-интересната част от нея с вас.

А именно как работи един радио-управляем хеликоптер, като пълният макет е подобен почти изцяло с начинът на управление на реален такъв.

Видео и музикален съпровод:





Хеликоптерите са едни от най-подвижните видове транспорт които съществуват, давайки на пилота пълен достъп до всяка една точка в тримерното пространство. Благодарение на това, хеликоптерите, дали радио-управляем модел или реален макет, са едни от най-трудните превозни средства за научаване да се контролират.

Пример:

Един влак може да се движи в две направления: напред и назад.
Една кола може да се движи в четири посоки: напред, назад, наляво и надясно.
Един самолет може да се движи в пет посоки : напред, наляво, надясно, нагоре и надолу.

Докато един хеликоптер може да се движи в 6 направления: напред, назад. Наляво, надясно, нагоре и надолу. Плюс това може да се върти на 360 градуса и в двете посоки и да направи всичко това докато е обърнат.

В реалният макет на хеликоптер, пилотът гледа напред и с една ръка контролира цикличното управление а с другата събирателното.

Въпреки това в радио-управляем хеликоптер, „пилотът“ не винаги гледа в посоката в която хеликоптерът лети, което допълнително го прави по-труден за управление и контрол. Дори пилоти на реални машини твърдят, че радио-управляемите са по сложни за управление, – въпреки че в действителност вероятно не е – но да го задържиш ориентиран, когато не си в същата посока в която е хеликоптерът е, може да бъде изключително трудно за овладяване.



Как радио-управляемите хеликоптери летят?

Летенето на един радио-управляем хеликоптер може да бъде разделено и разгледано в 5 основни компоненти и техните функции. Основен ротор, опашъчен ротор, суашплейт механизъм, събирателно управление и циклично управление.



Основен ротор
Основният ротор на конвенционален радио-управляем хеликоптер е разположен над тялото, и се състои от две или повече перки простиращи се от главата на централният ротор.


Основният ротор в радио-управляемите модели отговаря за произвеждането на подемната сила която позволява на хеликоптера да лети.

Витлата въртейки се във въздуха генерират подемна сила. Големината и е определена от ъгъла на атака (и скоростта на въртене) на всяко от витлата докато се движи във въздуха.

Някои по-евтини модели на радио-управляеми хеликоптери, които използват ротори с фиксиран питч (диаметрална стъпка), генерират подемна си сила увеличавайки или намалявайки скоростта на мотора, влседствие на ротора. Това води до много по-бавна реакция от страна на хеликоптера, тъй като на двигателя му е необходимо известно време за да ускори или намали.

В зависимост от това как радио-управляемият хеликоптер е създаден, обикновено Основният ротор се върти с постоянна скорост в обхвата от 1500 оборота до 3000 оборота.

За да се увеличи тягата или подемната сила е необходимо да се увеличи диаметралната стъпка на основният ротор. На Радио-управляемият модел, ъгълът на атака (питч) може да бъде всяка една стойност между +15 градуса до -15 градуса.

Диаметралната стъпка на перката се управлява от събирателното и цикличното управление, които действия се пренасят към основният ротор чрез суашплейта.



Опашъчен ротор

Третият закон на Нютон гласи „Всяко действие има равно по големина и противоположно по посока противодействие“, след като хеликоптерът се отлепи от земята, няма какво да го предпази от завъртане в противоположната посока, генерирана от ускорението на основният ротор.

За да се предотврати завъртането на шасито, е необходимо да се приложи сила която да се противопостави на силата на основният ротор. В радио-управляемите модели с един ротор, се използва набор от малки ротори закрепени към края на опашката, носещи наименованието опашъчен ротор, който се използва да контролира отклонението от курса и завъртането на хеликоптера.

Размерът на тягата и тук зависи от ъгълът на атака на перките.

Увеличавайки ъгълът на атака на перките на опашъчният ротор ще увеличи тягата, което ще изтласка хеликоптера в същата посока, като посоката на основните перки.
Докато намалявайки този ъгъл, намалява и тягата, която позволява на силата на ускорението генерирана от основният ротор, да надделее и да завърти хеликоптерът в противоположна страна.

Жироскоп, механични или пиезо-електричени сензори измерват разликата в ротационна сила между хеликоптера и опашката и регулират ъгъла на атака на опашъчния ротор, така че хеликоптера да остане стабилен.

Обикновено роторът на опашката се закрепя на ъгъл от 90градуса спрямо основният ротор и осигурява странична тяга, която противодейства на ротационната сила породена от основният ротор, за да го задържи прав.
В зависимост от предавателното число, обикновено роторът на опашката се върти от 3 до 6 пъти по бързо от основният ротор.

Обикновено в радио-управляемите хеликоптери опашъчният ротор се задвижва от ремък или ускорителна тръба, които са задвижвани от главната предавка, която също така задвижва и основният ротор. В някой по евтини модели се използва отделно моторче за задвижване не опашката




Суашплейт

Суашплейта на радио-управляемите хеликоптери (също както и реалните модели) се използва за да преобразува командите на пилота в движение на перките от основният ротор.

Суашплейтът е закрепен към вала на основният ротор точно под главата на хеликоптера и се състои от един въртящ се и един фиксиран диск.

Долният невъртящ се диск е пряко свързан с цикличното и събирателното управление, които се контролират от сервомашинки под командването на предавателния вход от пилота.

Двата диска са свързани помежду си благодарение на лагер. Вторият диск се върти заедно с ротора и е свързан с питч-а на перките.

Суашплейта може да бъде накаран да се наклони във всяка една посока според цикличното управление, или да се движи нагоре и надолу за да промени ъгълът на атака на перките, под действието на събирателното управление. Което позволява на пилотът да управлява своя хеликоптер в триизмерното пространство.





Събирателно управление

Събирателното управления повдига целият суашплейт като едно цяло. Повдигайки или понижавайки суашплейта, се постига промяна в питч-а (ъгълът на атака) на всички перки от основният ротор едновременно и на еднакъв ъгъл. Това е известно като събирателно управление.

Ето защо, когато събирателното управление се увеличава, ще се повдигне целият суашплейте механизъм, който на своя страна ще увеличи ъгълът на атака. Увеличаването на ъгъла на атака увеличава повдигането на основният ротор, което е причина на хеликоптера да набере височина, като същевременно намаляването на ъгълът на атака намалява и повдигането.

Тъй като всички перки си променят питч-а едновременно, промяната в повдигането остава константа за всяко едно пълно завъртане на перките.



Въртеливо управление

Въртеливото управление работи като накланя суашплейта нагоре или надолу и увеличава ъгълът на атака на роторните перки поотделно, тъй като те се въртят.

Като се променя ъгълът на питч-а, повдигането породено от всяка перка се променя и това небалансирано повдигане кара хеликоптера да се наклони към една от двете страни при която се прилага най-ниска сума на повдигане.

Това позволява на хеликоптера да се движи във всяка посока около 360-градусов кръг, включвайки напред, назад, наляво и надясно или всякаква комбинация от четирите.

Като пример, ако цикличното управление е избутано напред на радиопредавателя, суашплейта се накланя напред увеличавайки ъгълът на атака (съответно повдигането) в задната част на хеликоптера, което го кара да се придвижи напред.

Поради цикличното и събирателно управление на перките от основния ротор и на тези от опашъчния, оборотите на моторчето и скоростта на въртене на перките може да се поддържа константа и това води до по-бърза реакция и съответно по-голяма маневреност.



.....................


Как работи RC хеликоптерът?
http://www.erepublik.com/en/article/-rc--2121801/1/20