Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Промышленная инженерия доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 26
На 5000 подъемная сила разве не снизится? Там же воздух жиже, опираться не на что...
мне кажется с увеличением мощности до десятков киловатт аккумуляторные БПЛА будут проигрывать БПЛА с ДВС. Просто по массогабариту батарей.
То есть приводной электродвигатель БПЛА будет иметь смысл только в схеме:
ДВС->генератор->бортовая силовая электросеть->несколько электродвигателей
Но здесь ещё надо доказать, что такая схема лучше чем "несколько ДВС".
я не могу это доказать, но у меня ощущение, что это так.
Я не прав?
Иначе бы вертолёты давно бы делали на аккумуляторах.
я не могу это доказать, но у меня ощущение, что это так.
Вернее, могу. Вот что говорит ИИ:
Сравнение удельной энергии (на 1 кг массы системы)
Ниже приведено сравнение систем мощностью около 50 кВт (примерно 68 л.с.) с запасом хода на 4-5 часов непрерывной работы.
Плотность энергии топлива: Бензин содержит около 12 000 Вт·ч (12 кВт·ч) энергии на 1 кг.
Эффективность ДВС: КЛД бензинового двигателя составляет около 30%. То есть на движение уходит 3600 Вт·ч с каждого кг бензина.
Плотность энергии АКБ: Современные литий-ионные аккумуляторы (на 2026 год) выдают на уровне всей батареи около 250–300 Вт·ч на 1 кг.
Эффективность электропривода: КПД электродвигателя и инвертора высокий — около 90%. То есть полезная энергия составляет порядка 240–270 Вт·ч с каждого кг батареи.
Плотность энергии АКБ: Современные литий-ионные аккумуляторы (на 2026 год) выдают на уровне всей батареи около 250–300 Вт·ч на 1 кг.
Посмотрите батереи (в сборе со всеми причиндалами) которые используются на транспорте - там хорошо если 100 Вт*ч наберется. Для транспортных целей нужно хотябы 5-10к циклов, иначе это нерентабельно. Если конечно это не одноразовый доставщик.
Схема в гибридных БЛА даже сложней
ДВС -> Генератор -> Выпрямитель -> Эдектросеть с батареями небольшими чтобы компенсировать провалы мощности -> ESC электродвигателя -> Электродвигатель
Получается тяжело, потери на каждом этапе, сложная дорогая электроника, да ещё из-за обилия узлов в такой цепочке ниже надёжность и теоретическая наработка на отказ. При этом ДВС должен будет работать не как в гибридном автомобиле в самом эффективном режиме, а на оборотах в минуту около 5к - обычный двигатель не поставить, т.к. у него ресурс будет часов 100, надо брать авиационный, который стоит раз в 20 дороже обычного.
Если кратко, то лучший вариант для большого БЛА это ДВС (авиационный, вроде Rotax) -> редуктор -> большой несущий винт (или два в соосной схеме) - получаем вертолёт. Собственно так и делают некоторые КБ.
получаем вертолёт
ну, я именно это и имел в виду.
однако если мы хотим многовинтовую машину, то возможно (возможно!) схема: большой двигатель -> генератор -> сеть -> электропривод
будет конкурентоспособна.
Например, большие грузовики делают именно по этой схеме (см. те же Белазы и некоторые модели Caterpillar). Вполне допускаю, что и для тяжёлой летающей техники подобный подход будет применим тоже.
Ну, да, тут только гибрид, конечно. Суммарное потребление 4-8 таких моторчиков будет немалым. А "несколько ДВС" мне кажется, не очень подходит для полетов без автоматов перекосов — в полете надо управлять скоростью работы винтов, реагировать на ветер и всякое такое. ДВС инертный и в секунду мощность не изменит никак.
Ну, да, тут только гибрид, конечно. Суммарное потребление 4-8 таких моторчиков будет немалым. А "несколько ДВС" мне кажется, не очень подходит для полетов без автоматов перекосов — в полете дрону надо управлять скоростью работы винтов, реагировать на ветер и всякое такое. ДВС инертный и в секунду мощность не изменит никак.
Какая тонна? Сначала разберитесь сколько сейчас можно снять тяги с одной винто-моторной пары в максимуме, поделите на 2, чтобы получить тяговооруженность нормальную. И тогда поймете сколько нужно их таких по количеству. И вообще - изучите вопрос. Все, что без крыла как дальнолет или долголет не подходит, и уж тем более любая электричка в нынешнем состоянии индустрии.
у мультикоптера есть две фундаментально нерешаемые проблемы масштабирования.
вернее, они давно решены и это решение называется....
А что вы называете "нормальной тяговооруженностью"?
Для больших дронов 2 (ну это тоже зависит от максимальной скорости ветра), грубо говоря, чтобы тяга висения была в районе 50%, остальной запас на стабилизацию, маневры и компенсацию ветра. Смотрите вот какая красота бывает :) https://rcdrone.top/products/src-mad-876-am160-4-5kv-heavy-lift-power-system-kit, https://rcdrone.top/products/mad-hb110-72x31-drone-arm-set-9kv-motor-55kw-power-output-110kg-thrust-for-multi-rotor-e-vtol-drones
Насчет тяговооруженности 2:1 для мультироторов — спору нет. Если взлетная масса аппарата 1 тонна (например), то пиковая тяга ВМГ должна быть в два раза больше.
Посмотрите на характеристики замечательного моторчика по вашей ссылке: чтобы выдать свои 110 кг постоянной тяги и 200 кг в пике его сделали тяжелым, 12.7 кг без учета охладительной системы. Для тяжелого дрона потребуется 10–16 таких моторов (спарками 5-8 лучей), и одни только двигатели (без лопастей, регуляторов и охлаждения) съедят 130–200 кг, а все остальное суммарно на тонну и потянет. И это всё кроме цены 1.5-2 млн.руб. На круг 10-16 шт = от 15 млн только моторы, и получается ровно то, о чем писал в статье: амортизация при эксплуатации такого аппарата нецелесообразна экономически, даже для военных. Потому их — массовых и коммерчески успешных БАС — нет.
Надо целиться в ВМГ 2-3 млн руб. за все, тогда есть шанс.
Не претендую на точность расчетов — это грубые прикидки по памяти. Если есть точные расчеты, то буду благодарен за ссылки или доки.
Так Вы сами себе и ответили :) и тут получается нет практически полезной нагрузки И вопрос прежде всего не в деньгах, а в дальности и времени полета. Мультикоптеры точно не замена настоящих вертолетов. Для дальности и времени нужно крыло. В общем, сейчас народ для таких вещей бадяжит VTOL в разных вариантах. Но даже там еще далеко до 1 тонны, я имею ввиду конечно достаточно отработанные образцы. Более-менее устоявшаяся схема - это самолет с ДВС винтомоторной пары и 4-8 электромоторов для взлета и посадки. Ну или типа как у гугла: https://powerdrives.net/projects/project-wing
Но стоимость их решений делает применение распределенной тяги (например, 8 моторов на октокоптер) коммерчески бессмысленным: летный час становится дороже найма пилотируемого вертолета.
Так он в какой-то мере и бессмысленный - потому что у вертолета вес уменьшается по мере израсходования топлива, а у электрички нет. Тут скорее в обратную сторону надо посмотреть дроны и появились изза геморроя делать и эксплуатировать миниатюрный ДВС и его управление. А по мере роста веса разница в геморрое уменьшается, а фактор таскания батареи остаётся...
тяжелых мультироторных БАС (взлетный вес 1–2 тонны)
Я, по крайней мере, не слышал про успешные массовые решения. Моя гипотеза – основная причина кроется в юнит-экономике:
Нет, причина кроется в физике.
Дальше не читал в виду отсутствия смысла в базовых предпосылках.
Это всё интересно, но почему октокоптер, в не один большой несущий винт? У вертолётной схемы изначально экономика лучше, и это указано в самом начале статьи.
Потому что реализовать в бытовых условиях, да даже в условиях средней мастерской, такую схему нереально. Сложность изготовления и требования к материалам выше на порядки.
На таком большом винте (по диаметру), который по сути вращается на одной скорости все время, должен быть очень большой ток (наверняка за 1000 А), так как момент огромный. Это и создает большие проблемы. Видимо поэтому в электромобилях разные ухищрения для того, чтобы легко трогаться с места, - в момент троганья с места тоже токи не хилые, а в самокатах просто "дают пинка" ногой.
Вы не понимаете о чем пишете.
Какой пинок? Нормально стартуют даже самые дешевые китайские нонеймы. Даже под пассажиром в 120 кг.
У некоторых самокатов (чтобы он был именно самокатом) нужно ногами разогнаться до какой-то скорости чтобы он мотор включил. Видимо из соображений безопасности или для сохранения категории. Это не техническое ограничение, а искуственное.
Так же видимо это эхо прошлого века и коллекторных двигателей, у которых из-за насыщения сердечника может наблюдаться большой пусковой ток. В данном случае это не актуально, т.к. никто летать в пусковом режиме не будет и частотники сто лет в обед как научились ограничивать ток. Соотношение обороты/ток/напряжение и внутренняя магнитная редукция мотора делают абсолютные цифры тока и оборотов бессмысленными.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Попытка пересмотреть ограничения рынка тяжелых БАС: нужен ли вообще кому-то легкий и дешевый электромотор