Продолжение статьи «Как взлететь на батарейках или немного теории электропарамотора. Часть 1».
4. Описание электропарамотора SkyMax.
В предыдущей статье уже фигурировала фотография внутреннего устройства используемой батареи в проекте. Она же — в собранном виде:
Кратко ее характеристики еще раз:
В сотрудничестве с фирмой, производящей парамоторы с ДВС «SkyMax paramotors» были приобретены бесщеточный электродвигатель «REX-30 2/3 turn»:
www.rotexelectric.eu/products/bldc-motors/rex-series
Параметры:
К нему напрямую на шкив устанавливается двухлопастный винт Helix диаметром 130 см.
И на том же сайте — контроллер.
Параметры контроллера:
Была использована стандартная скаймаксовская парамоторная рама с подвеской «SupAir». Батарея размещается в сумке на месте бензобака.
Контроллер электропарамотора имеет выносную панель-индикатор контроля параметров:
Данный индикатор позволяет видеть в режиме он-лайн в полете текущий потребляемый ток, напряжение батареи, а также температуры всех компонентов.
5. Практика и результаты замеров электрических параметров в полете.
Первый полет на крыле «Zorro» производил известный пилот, чемпион России по парамоторному спорту Евгений Столяров:
После этого уже мною было совершено около 30 полетов и суммарный налет составил около 7 часов.
На взлете подавался ток 280-300А и мощность, снимаемая с батареи достигала 16 кВт (это 21 л.с). Статическая тяга на стенде не измерялась, но полагаю, что речь идет о 57-60 кг. Взлет происходил очень уверенно где-то с 15 шагов.
(2:55 — я даю полный газ для демонстрации максимальной скороподъемности)
Полеты производились на параплане Тайран-4 24 кв.м. Триммера в основном использовались в нейтральном положении. Вес пилота с одеждой (меня) — около 90 кг. Вес установки — 29 кг.
Погодные условия: лето, осень, зима. Ветер до 3-4 м/с, иногда — термические восходящие потоки.
До первых испытательных полетов меня очень волновал вопрос, какая выйдет цифра потребляемой электрической мощности в горизонтальном полете. От этой цифры зависело очень многое, особенно темп нагрева батареи. Я ее пытался предугадать с помощью расчетов по различным методикам. Предыдущая статья была посвящена разбору одной из таких методик.
Я готовился к цифре 3.6-4 кВт, но реальность оказалась суровее — потребляемая мощность в установившемся горизонтальном полете оказалась стабильно около 4.7 кВт (55В 85А). Полагаю, что это связано с худшим КПД винта, чем теоретическое значение, из-за затенения винта рамой, сеткой и самим пилотом.
Это привело к тому, что вместо ожидаемых 39 минут время горизонтального полета на практике получилось 27 минут. В конце полета температура батареи успевала достичь 60 градусов, после чего контроллер плавно снижал мощность, оставляя около 10% заряда батареи неиспользуемыми.
Несколько раз я ставил целью достижение максимальной высоты сразу с момента взлета.
Оказалось, что оптимальный режим — это 8 кВт вкачиваемой мощности и скорость набора 1 м/с. Можно было набрать около 500 метров высоты за раз. Потом снова наступал нагрев батареи. И использовалось около 50% заряда. (то есть, полетав в термичке, дождавшись остывания батареи, можно было второй раз набрать еще 500 метров высоты, при этом не садясь на землю).
Что касается шума. Субьективно ситуацию можно описать так:
На 25% газа (небольшое снижение) — звук очень благородный, тихий шелест. В десятки раз тише бензинового парамотора. В этом режиме удобно находить термические потоки и набирать в них. Мотор не мешает, расход батареи крайне медленный, а снижение около 0.5-0.7 м/с.
На 40% газа (горизонт) — звук в принципе ненавязчивый, но уже не тихо. Винт шумит. И шумит как положено. Где-то половина от бензинового по уровню шума. Слушал в полете музыку в наушниках — приходилось ставить почти максимальный уровень громкости, чтобы музыка была слышна.
На 100% газа (взлет) — звук почти как у бензинового.
Очень интересно в полете отпускать газ и лететь в полной тишине. Такую операцию на электропарамоторе можно делать много раз. За пару секунд ты — почти свободник. Были полеты в термичку. Понятное дело, крутить термики с такой установкой не то же самое, что на свободной подвеске, но тем не менее на 200 метрах я спокойно без вариометра находил поток, крутил его и увеличивал время полета на одной зарядке на любое время, пока не надоест. Недостаток аэродинамического качества, маневренности с лихвой компенсируется возможностью снизить снижение за счет электротяги или вообще бросить поток и долететь до другого — более интенсивного.
Летал зимой в мороз. Какой-то разницы по сравнению с летом не заметил. Температурный режим батареи, время полета — все тоже самое. Потребляемая мощность в горизонте — те же 4.7 кВт.
Зарядка батареи:
Здесь я заряжал двумя зарядками: одна сдвоенная пластиковая 63В 9.5А и вторая алюминиевая на 10А, все соединено параллельно. В этом режиме батарея заряжалась за 2 с небольшим часа. С одной зарядкой — за 4-5 часов.
Выводы:
4. Описание электропарамотора SkyMax.
В предыдущей статье уже фигурировала фотография внутреннего устройства используемой батареи в проекте. Она же — в собранном виде:
Кратко ее характеристики еще раз:
- конфигурация 15S16P LG HG2;
- номинальное напряжение 55 В;
- ёмкость: 46 А-ч;
- диапазон рабочих напряжений: 45 — 63 В;
- продолжительный ток разряда: 80 А;
- кратковременный ток разряда: 320 А;
- запасаемая энергия: 2.6 кВт-ч;
- сечение силовых проводов 4х6 кв.мм;
- вес 12 кг.
В сотрудничестве с фирмой, производящей парамоторы с ДВС «SkyMax paramotors» были приобретены бесщеточный электродвигатель «REX-30 2/3 turn»:
www.rotexelectric.eu/products/bldc-motors/rex-series
Параметры:
- долговременная электрическая мощность: 8 кВт;
- кратковременная электрическая мощность: 20 кВт;
- вес: 5.2 кг.
К нему напрямую на шкив устанавливается двухлопастный винт Helix диаметром 130 см.
И на том же сайте — контроллер.
Параметры контроллера:
- максимальное напряжение: 63 В;
- максимальный батарейный ток: 250А.
Была использована стандартная скаймаксовская парамоторная рама с подвеской «SupAir». Батарея размещается в сумке на месте бензобака.
Контроллер электропарамотора имеет выносную панель-индикатор контроля параметров:
Данный индикатор позволяет видеть в режиме он-лайн в полете текущий потребляемый ток, напряжение батареи, а также температуры всех компонентов.
5. Практика и результаты замеров электрических параметров в полете.
Первый полет на крыле «Zorro» производил известный пилот, чемпион России по парамоторному спорту Евгений Столяров:
После этого уже мною было совершено около 30 полетов и суммарный налет составил около 7 часов.
На взлете подавался ток 280-300А и мощность, снимаемая с батареи достигала 16 кВт (это 21 л.с). Статическая тяга на стенде не измерялась, но полагаю, что речь идет о 57-60 кг. Взлет происходил очень уверенно где-то с 15 шагов.
(2:55 — я даю полный газ для демонстрации максимальной скороподъемности)
Полеты производились на параплане Тайран-4 24 кв.м. Триммера в основном использовались в нейтральном положении. Вес пилота с одеждой (меня) — около 90 кг. Вес установки — 29 кг.
Погодные условия: лето, осень, зима. Ветер до 3-4 м/с, иногда — термические восходящие потоки.
До первых испытательных полетов меня очень волновал вопрос, какая выйдет цифра потребляемой электрической мощности в горизонтальном полете. От этой цифры зависело очень многое, особенно темп нагрева батареи. Я ее пытался предугадать с помощью расчетов по различным методикам. Предыдущая статья была посвящена разбору одной из таких методик.
Я готовился к цифре 3.6-4 кВт, но реальность оказалась суровее — потребляемая мощность в установившемся горизонтальном полете оказалась стабильно около 4.7 кВт (55В 85А). Полагаю, что это связано с худшим КПД винта, чем теоретическое значение, из-за затенения винта рамой, сеткой и самим пилотом.
Это привело к тому, что вместо ожидаемых 39 минут время горизонтального полета на практике получилось 27 минут. В конце полета температура батареи успевала достичь 60 градусов, после чего контроллер плавно снижал мощность, оставляя около 10% заряда батареи неиспользуемыми.
Несколько раз я ставил целью достижение максимальной высоты сразу с момента взлета.
Оказалось, что оптимальный режим — это 8 кВт вкачиваемой мощности и скорость набора 1 м/с. Можно было набрать около 500 метров высоты за раз. Потом снова наступал нагрев батареи. И использовалось около 50% заряда. (то есть, полетав в термичке, дождавшись остывания батареи, можно было второй раз набрать еще 500 метров высоты, при этом не садясь на землю).
Что касается шума. Субьективно ситуацию можно описать так:
На 25% газа (небольшое снижение) — звук очень благородный, тихий шелест. В десятки раз тише бензинового парамотора. В этом режиме удобно находить термические потоки и набирать в них. Мотор не мешает, расход батареи крайне медленный, а снижение около 0.5-0.7 м/с.
На 40% газа (горизонт) — звук в принципе ненавязчивый, но уже не тихо. Винт шумит. И шумит как положено. Где-то половина от бензинового по уровню шума. Слушал в полете музыку в наушниках — приходилось ставить почти максимальный уровень громкости, чтобы музыка была слышна.
На 100% газа (взлет) — звук почти как у бензинового.
Очень интересно в полете отпускать газ и лететь в полной тишине. Такую операцию на электропарамоторе можно делать много раз. За пару секунд ты — почти свободник. Были полеты в термичку. Понятное дело, крутить термики с такой установкой не то же самое, что на свободной подвеске, но тем не менее на 200 метрах я спокойно без вариометра находил поток, крутил его и увеличивал время полета на одной зарядке на любое время, пока не надоест. Недостаток аэродинамического качества, маневренности с лихвой компенсируется возможностью снизить снижение за счет электротяги или вообще бросить поток и долететь до другого — более интенсивного.
Летал зимой в мороз. Какой-то разницы по сравнению с летом не заметил. Температурный режим батареи, время полета — все тоже самое. Потребляемая мощность в горизонте — те же 4.7 кВт.
Зарядка батареи:
Здесь я заряжал двумя зарядками: одна сдвоенная пластиковая 63В 9.5А и вторая алюминиевая на 10А, все соединено параллельно. В этом режиме батарея заряжалась за 2 с небольшим часа. С одной зарядкой — за 4-5 часов.
Выводы:
- Теоретические расчеты в целом оказались верны. Погрешность в 20% для принципиально нового типа силовой установки — это хорошее попадание. Тем не менее, был получен урок, что следует закладывать на будущее определенный энергетический запас.
- Получился летательный аппарат, который хорошо подошел бы пилотам, которые живут в загородной местности рядом с подходящей территорией для полетов. Совершить прогулочный полет, повыпаривать в вечерных спокойных термиках, останавливать работу электродвигателя и летать в абсолютной тишине — все это возможно с электропарамотором.
- Электропарамотор может также оказаться хорошим выходом для тех, кто не хочет иметь дела с запахом бензина, настройкой карбюратора.
- Городить систему охлаждения батареи — не хочется. В следующих испытаниях будет необходимо проверить, какой эффект даст использование более продвинутого параплана с бОльшим аэродинамическим качеством. Потребная мощность упадет — ток снизится — проблема перегрева уйдет — время полета вернется ближе к расчетным значениям. Тем более, это будет касаться пилотов, которые легче и имеют вес до 75-80 кг.
