Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.
Яндекс.Метрика

Мультикоптер с гибридной силовой установкой. Гибридный дрон.

Опубликовано 14.11.2019


Электрогенератор для дронаЭлектрогенератор для дрона

Всем привет! В поисках FPV носителя, способного длительное время находиться в воздухе, составил небольшую подборку материала, которую и решил обобщить в этой статье. Речь пойдет о мультикоптерах, снабженных гибридной силовой установкой. В таких мультироторах энергию для питания электродвигателей вырабатывает бензиновый электрогенератор, а  аккумуляторы используются в качестве резервных источников питания.

Меня интересовали как готовые к полету беспилотники (квадрокоптеры или гексакоптеры), которые можно приобрести за вменяемую цену, так и построенные самостоятельно RC энтузиастами. Основные требования - это  длительность полета более 2-х часов и возможность нести полезную нагрузку не менее 2-х килограмм. 

Поиск готовых систем с бензиновым электрогенератором отечественного производства привел к интересной модели гексакоптера с длительностью полета 5 часов и возможностью брать около 5-ти килограмм полезной нагрузки! Дрон классный, но выложить за нашу разработку почти 2 миллиона рублей нет возможности. Ссылаться на "производителя" не буду т.к. нашел оооочень похожий дрон, который делают в Китае. 

1. GAIA 160 Hybrid drone из поднебесной: 

Бензиновый гексакоптер для FPV GAIA 160Бензиновый гексакоптер для FPV GAIA 160Первое что попалось в зарубежном сегменте необъятной сети это вот такой гибридный гексакоптер из Китая. Называется он GAIA 160 Hybrid hexacopter и может быть укомплектован бензиновым генератором мощностью 2000 или 2400 Ватт (все зависит от ваших потребностей и возможностей). Цена за версию с генератором 2400 Вт составляет 15000 USD, его подробное описание на сайте производителя.

 

Характеристики:

Размер: 1600 мм

вес без полезной нагрузки и без топлива: 15.5 кг;
максимальный взлетный вес: 21 кг
максимальная скорость: 15 м/с
полетное время: 3 часа (с топливным баком 4 л)
питание: 48 В 
мощность генератора: 1.8 КВт (постоянно), 2 КВт (кратковременно)
вес генератора: 4 кг
объем топливного бака: 4 л
расход топлива: 1.5 л/час (макс).

полетный контроллер: Pixhawk 2.1

 

Отдельно можно купить генератор в комплекте с посадочными полозьями. Возможно при постройке гибридного мультикоптера своими руками для FPV и других задач таким образом можно будет сэкономить. 

Бензиновый электрогенератор для гибридного дронаБензиновый электрогенератор для гибридного дрона 

2. HY2000 HYBRID UAV.

Этот квадрокоптер с гибридной силовой установкой родом из Италии. Приобрести его можно через сайт производителя https://sandwichaero.com. Он оснащен бензиновым электрогенератором мощностью 2000 Вт. По данным производителя полетное время с полезной нагрузкой 1 кг составляет  более 2х часов, а с нагрузкой 3 кг немногим больше одного часа. Квадрокоптер снабжен современным полетным контроллером DJI N3. Цена готового к полету дрона составляет 5300 евро, однако RC приемник и передатчик в комплект не входят!

Характеристики:

Размер: 800 мм

вес без нагрузки и без топлива: 9 кг
максимальный взлетный вес: 16 кг
максимальная скорость: 15 м/с
максимальное полетное время: от 1 до 3.3 часов в зависимости от нагрузки и ветра
рабочее напряжение: 44 В 
мощность генератора: 2000 Вт
Вес генератора: 3.6 кг
емкость топливного бака: 3 л
расход топлива: 600 гр/КВт/час.

бензиновый электрогенератор для дронабензиновый электрогенератор для дрона

Отдельно под свой проект можно приобрести и сам бензиновый электрогенератор. На сайте представлены два варианта - на 1000 и 2000 Вт. Вариант на 1000 Вт способен выдавать напряжение от 18 до 48 вольт, а двухкиловаттный вариант выдает напряжение в диапазоне от 39 до 60 вольт. Если я правильно понял, то необходимое значение напряжения устанавливает производитель по Вашей просьбе. 

 

3. Самоделка немецкого RC энтузиаста. 

Zenoah G320 RCZenoah G320 RC

Больше всего меня заинтересовал гибридный квадрокоптер с самодельным бензиновым электрогенератором. Он построен на базе двухтактного бензинового  двигателя класса хобби Zenoah G320RC (Япония) в сочетании с бесколлекторным двигателем Turnigy SK3 6374 168Kv, вырабатывающим электроэнергию.  

В движение гибридный квадрокоптер приводится энергетической системой xrotor pro 6215, включающей в себя контроллер скорости, бесколлекторный мотор и пропеллер, соответственно используется 4 таких комплекта. Для резервного питания силовой установки  используется 12S 5,2 Ah 45C аккумулятор. 

В качестве мозга этого гибридного квадрокоптера используется полетный контроллер Pixhawk 4.

 

Гибридный дрон с самодельным генераторомГибридный дрон с самодельным генератором

А вот за регулировку оборотов бензинового двигателя и поддержание заданного  значения выходного напряжения отвечает контроллер на базе Arduino. Вот скетч:

/************************************************** ******
* Generator Governor basierend auf PID Basic Example
* Spannung über 20/2 kOHM Spannungsteiler am analog input 0 zu Servo Ansteuerung PWM output 3
* einstellung der Sollspannung über Poti an Analog 1
* Überspannungserkennung ab 26 Volt über LED Pin 13 und MOSFET der im Überspannungsfall eine 1 Ohm Last zuschaltet
************************************************** ******/
#include <Servo.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Wire.h>
#include <PID_v1.h>
#define PIN_INPUT 0
#define PIN_OUTPUT 3
#define PIN_CONTROL 1
#define LED_PIN 13 // Überspannungswarnung und Lastschaltung
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
//Define Variables we'll be connecting to
Servo myservo;
int val;
double Setpoint, Input, Output;

//Specify the links and initial tuning parameters
double Kp=0.4, Ki=0.9 , Kd=0.01; // Kp=0.17, Ki=0.2 , Kd=0.01; sind gute werte am Betrieb ohne Stützakku
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT);

void setup()
{
lcd.begin();
lcd.backlight();
pinMode (LED_PIN, OUTPUT);
myservo.attach(9); 

Input = analogRead(PIN_INPUT);

Setpoint = analogRead (PIN_CONTROL);

//turn the PID on
myPID.SetMode(AUTOMATIC);
}

void loop()
{


Input = analogRead(PIN_INPUT);
Setpoint = analogRead (PIN_CONTROL);
myPID.Compute();
analogWrite(PIN_OUTPUT, Output);
val = Output;
val = map(val, 0, 255, 98, 170); // min/max werte am Drosselklappenservo 
myservo.write(val); // sets the servo position according to the scaled value 
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Generator: ");
lcd.print(Input*0.054); // Gemessene Spannung am Eingang vom Regler
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Setpoint: ");
lcd.print(Setpoint*0.054); // Sollwert Ausgangsspannung vom Generator
delay(15);
if (Input >= 480){ // 500 ist Spannung über 27 Volt
digitalWrite(LED_PIN, HIGH ); // LED geht an und 1 Ohm Last wird zugeschalten
}
if (Input < 478){ // 498 ist Spannung unter 27 Volt
digitalWrite(LED_PIN,LOW);
}

}

Более подробную информацию о генераторе, схеме подключений и т.д. создатель приводит в соответствующей теме сообщества fpv-community.de, начиная с поста #107. Также информацию можно почерпнуть на его канале youtube, вот одно из  видео о его гибридном квадрокоптере:

На данный момент со слов немецкого RC энтузиаста его детище весом 10 килограмм без полезной нагрузки расходует 1,5 л бензина в час (тестовый полет с 500 мл бензина составил 20 минут). И это в режиме hovermode без каких-либо маневров. Мощность, которую получается снять с электрогенератора составляет 1800 Вт. Максимальное полетное время с 1.5 литрами бензина и полезной нагрузкой 1 кг составляет 45 минут. Этот гибридный дрон пока не может похвастаться таким же длительным полетом с большой нагрузкой как озвученные выше два, но и цена его соответственно ниже. Марио постоянно работает над повышением производительности гибридной установки и делится результатами, что и вызывает интерес у тех, кто хочет создать гибридный дрон своими руками. 

По моим скромным подсчетам стоимость комплектующих для повторения такого гибридного квадрокоптера составит около 3000$ без учета их доставки.

Если у Вас есть интересный материал о гибридных дронах  и вы готовы им поделиться, просим отправлять на электронную почту admin@eppfpv.ru

 

Опубликовать в социальных сетях