Domanda:
Perché i quadricotteri non sono stati ancora ingranditi?
ratsimihah
2014-04-09 23:41:18 UTC
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Perché i quadricotteri non sono ancora pilotati da piloti umani?

Non sarebbero più stabili e più facili da controllare degli elicotteri?

Chi dice che non l'hanno fatto? http://en.wikipedia.org/wiki/Quadcopter#Early_attempts
Buon punto. Non sto davvero chiedendo perché nessuno ci abbia provato, ma piuttosto perché non è stato ancora adottato, però.
Sembra che stia accadendo un serio sviluppo :) - http://www.gizmag.com/go/4645/picture/15365/
Se l'atmosfera terrestre fosse più densa (o avessimo una gravità più debole), allora sarebbe più fattibile - c.f., Avatar.
Le auto sono abbastanza difficili con un rotore, ma maggiore è l'inerzia delle pale, più sono facili. Con un mucchio di piccoli rotori, le auto sarebbero molto difficili.
[Dice chi?] (Https://www.youtube.com/watch?v=vJZzEtfMfw0)
L'aggiunta di più di un singolo motore aumenta matematicamente la probabilità di guasto. Il guasto di un singolo motore sul design del quad comporterebbe un incidente. Esiste una forma di compensazione informatica che può essere impiegata su piccola scala, ma non si è mai dimostrata affidabile su scale più grandi. Più di un singolo guasto del rotore è irreversibile.
Ecco un quadricottero di dimensioni umane. Credo che un paio di ingegneri siano morti durante i test iniziali http://techcrunch.com/2016/01/06/the-ehang-184-is-a-human-sized-drone-taking-off-at-ces/
Diciotto risposte:
#1
+105
Jan Hudec
2014-04-10 11:48:29 UTC
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Non sarebbero più stabili e più facili da controllare degli elicotteri?

No, non lo sarebbero.

I quadricotteri non ne hanno stabilità intrinseca speciale. Quando si aumenta la potenza di uno dei rotori per il beccheggio, l'aumento del passo non influirà sulla differenza di potenza e quindi sul momento di beccheggio.

Il vantaggio dei quadricotteri è che i rotori possono essere a passo fisso mentre sono singoli (o doppio) elicottero rotore ha bisogno di un meccanismo di controllo complesso. Sebbene questo sia un enorme vantaggio per i dispositivi su piccola scala in cui ogni rotore può essere alimentato dal proprio semplice motore elettrico, la complessità dei motori aggiuntivi o degli alberi di trasmissione lunghi supererebbe qualsiasi vantaggio rispetto ai rotori più semplici nei veicoli in scala reale.

E perché gli elicotteri su larga scala non possono utilizzare motori elettrici come quelli piccoli? Il motivo è che quando si scala un profilo alare, la portanza che produce aumenta con la sua area , che cresce con la seconda potenza della dimensione, ma il suo peso aumenta con il volume , che cresce con la terza potenza della dimensione. Pertanto i modelli hanno molta più portanza rispetto al peso e possono permettersi batterie semplici ma relativamente pesanti mentre gli aeromobili a grandezza naturale necessitano di sistemi di propulsione con maggiore densità di potenza.

E poi c'è anche il fattore di sicurezza. In caso di interruzione di corrente, gli elicotteri possono ancora planare a terra e comunque atterrare verticalmente utilizzando l'autorotazione. Ma poiché la velocità di rotazione del rotore non può essere modificata senza alimentazione, il controllo dell'elicottero durante tale manovra richiede un rotore a passo variabile. Quindi c'è il vantaggio principale dei quadricotteri.

In realtà, l'argomento area / volume è un argomento per cui i grandi elicotteri _dovrebbero_ essere quadricotteri. Per produrre la stessa portanza, un singolo rotore avrebbe bisogno della stessa area, il che significa che le pale del rotore devono essere due volte più lunghe di un quadricottero, e quindi 8 volte il peso. E su un quadricottero le punte del rotore rimarranno subsoniche anche un po 'più a lungo.
Avere il centro di portanza sopra il centro di massa non aumenta la stabilità, questo è stato l'errore che ha portato allo strano design dei primi razzi Goddard in cui il motore e l'ugello erano montati sopra il COM sul telaio. Il problema è che mentre l'oggetto ruota, così fa il vettore di spinta. L'unico motivo per cui il rotore deve essere sopra il COM è che se lo si posiziona più in basso, smonterebbe rapidamente oggetti / persone nelle sue immediate vicinanze
@pdel: Hm, sì, hai ragione. Ho eliminato il bit errato.
Mentre avere il centro di portanza sopra il centro di massa non aumenta la stabilità, avere il centro di resistenza (il disco del rotore) sopra il centro di massa aumenta la stabilità.
Ho sempre avuto l'impressione che i quadricotteri fossero più stabili perché potevano essere progettati con l'equivalente del diedro inclinando i rotori verso l'interno. Non funziona bene come pensavo?
@CortAmmon - l'angolazione dei rotori verso l'interno non dà un effetto diedro al velivolo ad ala fissa - riduce solo leggermente i momenti di rotolamento prodotti dai rotori e accoppia un rotore con una forza orizzontale. Come evidenziato da un recente incidente che ho avuto, i quad sono nella migliore delle ipotesi neutralmente stabili. Qualsiasi stabilità dimostrata in volo è dovuta ai loro sistemi di controllo del volo che compensano questo.
I rotori di pesca @CortAmmon, possono darti un effetto simile al diedro, ma tieni presente che il diedro * non * ti dà stabilità in rollio. Offre stabilità nell'accoppiamento con slittamento laterale e imbardata. E i quadricotteri non hanno stabilizzatori verticali per dare loro l'altra metà, accoppiamento roll-yaw, per completare il ciclo di stabilità per il rollio (secondo ordine, con il rollio olandese come modalità di oscillazione).
@CortAmmon Come qualcuno che ha costruito, gestito e messo a punto personalmente i quadricotteri, non c'è quasi nessuna stabilità intrinseca. Praticamente tutta la stabilità di un quadricottero deriva da un controller di volo (cioè combinazione computer + giroscopio) che regola continuamente le velocità del singolo motore.
@MSalters C'è di più oltre alla semplice area totale. Un singolo rotore grande è ancora più efficiente di quattro rotori più piccoli con la stessa area totale. Se la velocità della punta è troppo alta per aumentare il diametro del rotore, sarebbe meglio aggiungere più lame al rotore più grande piuttosto che dividerlo in più rotori più piccoli.
#2
+34
Dan Pichelman
2014-04-10 02:41:29 UTC
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È stato (più o meno) fatto:

(not a quad)copter lifting a pilot

L'azienda che lo ha fatto sta lavorando a una versione più utile.

È importante notare che aumentare la scala è estremamente difficile nel settore dell'aviazione. I modellini di aeroplani hanno numeri di prestazioni che le persone su larga scala possono solo sognare.

Spero che un ingegnere aeronautico possa intervenire nelle sfide legate al potenziamento di un modello. Penso che il numero di Reynold sia coinvolto, ma non ne so abbastanza.
È più facile di così. La portanza è proporzionale all'area, la massa è proporzionale al volume. Quando si scala, quest'ultimo cresce più velocemente.
Video del Volocopter https://www.youtube.com/watch?v=RUGfXD0SW5Q
@BrianWheeler: Purtroppo i commenti non sono modificabili (sono modificabili solo per 5 minuti).
@JanHudec che è un peccato. Mi sento come se fosse una recente aggiunta alla rete SE ... grazie per aver provato!
Vedere [Flight of the Phoenix] (http://www.imdb.com/title/tt0059183/).
.. quella è una .. palla da ginnastica?
Non sembra sicuro, ex
@easymoden00b Sembra così. Sembra un buon "carrello di atterraggio" :)
Ah, l'elegante, semplice, bellezza del volo.
#3
+23
Dan Sandberg
2014-04-15 17:28:48 UTC
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I quadricotteri non sono un design efficiente: un rotore grande è molto più efficiente di quattro rotori più piccoli. Il motivo per cui i quadricotteri sono diventati popolari è che sono meccanicamente più semplici, più sicuri (grazie ai rotori più piccoli) e molto più facili da controllare tramite software.

Detto questo, i recenti progressi nell'apprendimento automatico hanno fatto in modo che gli elicotteri possano essere controllato da software. Mi aspetto di vedere una rinascita dei droni in stile elicottero per questo motivo.

Infine, non sono un ingegnere aeronautico, ma sospetto che ci sia un notevole merito nel combinare gli attributi di un quadricottero e di un elicottero. Immagina un grande rotore a passo fisso azionato da un motore elettrico. Alcuni piccoli rotori aggiuntivi azionati da motore elettrico potrebbero fornire il controllo di beccheggio, imbardata e rollio necessario. L'elettricità sarebbe generata da un efficiente motore a gas che gira a velocità quasi costante. Una potenza di riserva sufficiente per atterrare potrebbe essere fornita da piccole batterie. Questo design sarebbe estremamente affidabile grazie alla maggiore affidabilità e semplicità dei motori e dei rotori a passo fisso.

I progressi arriveranno, ma lentamente poiché i costi ei pericoli dei veicoli che trasportano persone sono così elevati.

Questo deve essere sottolineato. Quattro rotori più piccoli che totalizzano la stessa area sono MENO efficienti di un rotore singolo più grande della stessa area totale.
#4
+19
menjaraz
2014-06-23 00:11:38 UTC
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Anche la tattica avanzata lo ha fatto in qualche modo!

enter image description here

Un video del primo volo del Black Knight Transformer è stato rilasciato su Youtube.

Sheeeshh quella cosa è brutta
Questo richiede una voce qui https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Eight-engined_aircraft
Ah, l'elegante, semplice, bellezza del volo.
#5
+11
El Machi
2014-09-21 20:09:08 UTC
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Quattro elicotteri a rotore furono in realtà i primi elicotteri ...

Raúl Pateras Pescara, Buenos Aires, Argentina, 1916

Raúl Pateras Pescara, Buenos Aires, Argentina, 1916

Etienne Oehmichen , Parigi, Francia, 1921

Etienne Oehmichen, Paris, France, 1921

Questo non risponde alla domanda.
Ebbene, in realtà, lo fa. Non l'intento, suppongo.
#6
+9
fooot
2014-04-10 00:14:07 UTC
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Aumentare il design del quadricottero li renderebbe molto grandi. Avere solo uno (o anche due) rotori consente all'elicottero di essere più piccolo e persino di piegare i rotori e rimanere abbastanza compatto. Poiché per definizione gli elicotteri dovrebbero raggiungere aree di atterraggio più difficili, aumentare l'impronta è generalmente indesiderabile.

Inoltre, il sistema di alimentazione sarebbe complicato. I quadricotteri RC utilizzano un motore elettrico su ciascun rotore per un controllo indipendente. Una versione più grande probabilmente utilizzerebbe turbine come la maggior parte degli elicotteri e avrebbero bisogno di 4 turbine o di un modo per adattare meno turbine a 4 rotori. Questo aggiunge solo complessità al sistema.

Il Chinook è un esempio di un elicottero che utilizza due rotori, ma la complessità aggiunta lo rende indesiderabile a meno che non sia necessaria la potenza di sollevamento aggiunta.

e qualsiasi cosa abbastanza grande da dover essere sollevata da 4 rotori sarebbe anche abbastanza grande da intercettare abbastanza downdraft da rendere difficile il sollevamento di un elicottero
anche la maggiore capacità di velocità del chinook
#7
+9
MishaP
2014-09-23 23:40:08 UTC
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Ci sono tre sfide per realizzare un quadricottero a grandezza naturale competitivo sul mercato.

1) Efficienza energetica
Il quadricottero non è un modello a basso consumo energetico. Gli elicotteri aumentano la loro autonomia utilizzando motori relativamente poco potenti che impiegano molto tempo per accelerare l'acceleratore e cercano di mantenerlo a un regime relativamente costante mentre cambiano il passo delle pale per controllare l'elicottero. Anche se questo può essere usato per controllare beccheggio e inclinazione, il quadricottero controlla l'imbardata cambiando gli RPM dei motori, cosa che penso sarebbe difficile e inefficiente da fare su un elicottero a grandezza naturale senza una sorta di CVT per regolare l'RPM di le pale senza cambiare il numero di giri del motore.

2) Integrità strutturale e peso
Gli elicotteri a rotore di coda hanno essenzialmente una fusoliera e un boom di coda. Il trave di coda non ha nemmeno bisogno di essere così robusto, perché il carico sul braccio è piuttosto piccolo rispetto al carico del rotore principale che si solleva sul telaio della fusoliera. Gli elicotteri coassiali possono probabilmente farla franca solo con una fusoliera e senza il boom di coda, e probabilmente hanno meno forze che agiscono sull'intera struttura in condizioni operative normali rispetto agli elicotteri convenzionali. I quadricotteri hanno quattro rotori principali. Certo, ciascuno dei rotori è circa 1/4 della potenza del rotore principale di un elicottero convenzionale, ma i boma dovrebbero comunque essere in grado di sopportare più della metà della potenza di un rotore principale convenzionale - pensa a il caso estremo: sei completamente imbardata - ciò significa che due rotori diagonalmente uno di fronte all'altro sono spenti o ruotano nella direzione opposta, creando una perdita di portanza o persino una forza verso il basso che gli altri due rotori devono compensare con producendo due volte la spinta / portanza. È un fenomeno piuttosto comune tra gli aerei R / C in miniatura e gli elicotteri essere completamente sopraffatti e molto più robusti rispetto ai loro omologhi a grandezza naturale.

3) Costo di produzione
Vale la pena ricordare che un rotore più grande è più facile e meno costoso da produrre rispetto a tre motori / motori aggiuntivi. Penso (potrei sbagliarmi) l'unica ragione per cui gli elicotteri militari hanno due motori invece di uno grande, è per la ridondanza. Se uno viene colpito, hai ancora il secondo che puoi usare per tornare zoppicando alla base o in un luogo amichevole. Quindi, quando guardi ben quattro motori sovralimentati (vedi punto 1) rispetto a 1-2 motori sottodimensionati, immagino che guarderesti qualcosa che costa di più.

Questi sono i motivi perché un quadricottero non è stato ingrandito e non è diventato disponibile in commercio da un grande produttore. Sono sicuro che ogni produttore stia cercando di essere il primo in quel mercato, ma non penso che i QUADROcopter saranno mai pilotati da esseri umani. Se stavi parlando di realizzare un MULTIcopter (più di 4 rotori), tuttavia, ci sono alcuni prototipi fai-da-te là fuori e penso che abbiano del potenziale.

4) Affrontare le proposte di sistemi ibridi :
Allo stato attuale, gli elicotteri convenzionali fanno funzionare 1-2 turbine per il potere. Girano nelle loro gamme ottimali di RPM e il pilota usa il collettivo per cambiare il passo delle pale del rotore per controllare il volo. Un sistema ibrido è attraente per le auto perché consente all'ICE di funzionare nella sua gamma di giri ottimale piuttosto che cambiare costantemente i giri. Negli aeromobili questo non è un problema: poiché girano già a gamme di giri ottimali, un sistema ibrido introdurrebbe un generatore e batterie per generare e immagazzinare energia per i motori elettrici da consumare. Ciò aggiungerebbe peso, senza particolari vantaggi aggiunti.

La grande domanda è: perché preoccuparsi? Cosa rende i quadricotteri migliori degli elicotteri convenzionali? Per i droni il più grande vantaggio dei quadricotteri è la loro facilità e il costo di produzione. È più economico produrre quattro piccoli motori elettrici rispetto a tutti i meccanismi per un collettivo. È anche più robusto e di facile manutenzione. Tuttavia, stiamo parlando di scale e missioni diverse. Gli aeromobili sono già intrinsecamente inefficienti. La loro nicchia: supporto aereo ravvicinato e trasporto in luoghi in cui è difficile far atterrare un aereo. La tendenza è quella di creare un ibrido o di realizzare un aereo con capacità VTOL. (Osprey, Yak-141, Harrier, F-35 aka US Yak-141). I quadricotteri possono trovare la loro nicchia come droni di utilità economici o droni di sorveglianza, ma penso che un design molto più probabile, è simile a quello mostrato in Avatar: due rotori avvolti contro rotanti su entrambi i lati della fusoliera, che possono essere vettorizzati per controllare il volo.

La tecnologia è in continua evoluzione. Gli scienziati in Russia hanno miniaturizzato i reattori nucleari e li hanno inseriti nei missili. Ciò elimina la necessità di batterie e sistemi ibridi. Semmai, questo è il propulsore preferito per i grandi sistemi quadricotteri, ma solo il tempo può dire come si evolverà la tecnologia. In questo momento, non vedo i vantaggi delle configurazioni di quadricotteri per aeromobili a rotore di grandi dimensioni.

Emendamento, basato sulla nuova tecnologia sul mercato (23.03.2018):
A L'azienda cinese sta attivamente commercializzando il proprio drone aereo con pilota automatico EHang 184, che utilizza il design del quadricottero. Specifiche:

  • Carico utile 100 kg
  • Tempo di crociera di 25 minuti
  • Tempo di ricarica di 1 ora
  • Velocità di crociera di 500 km / h (molto curioso vedi questo)
  • 500 m di altitudine di crociera

Fondamentalmente, lo si può paragonare agli elicotteri Mosquito progettati in modo convenzionale. Volano più lentamente, ma la durata del volo, la portata e il carico utile sono significativamente più alti. Si noti inoltre che mentre il rifornimento di un elicottero di queste dimensioni richiede cinque minuti, l'aerotaxi impiegherà 2 volte più tempo per ricaricare rispetto al volo. Ma questo è più un problema di tipo EM vs IC. Il tempo ci dirà se i quadricotteri possono dimostrare che vale la pena aumentare.

In aggiunta alla recente esperienza professionale (19/09/2018) mi è stato recentemente chiesto di sviluppare un concetto di quadricottero . Durante il tentativo di utilizzare l'energia elettrica, ho scoperto che il peso del carico utile e il tempo di volo della missione aumentavano drasticamente il peso delle batterie necessarie per soddisfare i parametri della missione, e ti sei ritrovato con un quadricottero a quattro posti da 3-4 tonnellate (accidenti!). La conversione in turboelica ha risolto il problema del peso, ma ha aumentato notevolmente i costi e la complessità. Di conseguenza, è stata presa la decisione di ridurre drasticamente i parametri di missione, ottenendo un veicolo a brevissimo raggio, che in circostanze normali sarebbe abbastanza inutile. Dovresti caricare le batterie per diverse ore per ottenere un tempo di volo di 15-30 minuti. O il tuo quadricottero sarebbe seduto sull'asfalto in carica, oppure dovresti sostituire le batterie dopo ogni salto, richiedendo costose infrastrutture su ogni piattaforma di atterraggio. Alla fine l'idea è stata proposta con infrastruttura e sostituzione della batteria, e sta aspettando il suo destino per mano dei vertici aziendali, ma tutti i membri del nostro team hanno già scartato il progetto in quanto irrealizzabile.

Ci sono un certo numero di batterie imminenti tecnologie che cambierebbero drasticamente il potenziale di tali prodotti, ma al momento non sono ancora pronte per il mercato, soprattutto nelle fasi teoriche, concettuali e di test. Non posso dire molto di più sull'argomento senza un accordo di non divulgazione, mi dispiace.

Il costo è quello che sto pensando. I motori per elicotteri a pistoni certificati possono costare \ $ 50.000. Anche i più piccoli sono nella gamma \ $ 25.000. Ora moltiplicalo per quattro: hai quadruplicato il costo di uno dei componenti più costosi senza alcun guadagno.
I motori elettrici sono tra i più efficienti nel trasformare l'energia in potenza meccanica, sono anche leggeri; Naturalmente, puoi avere un ICE, ad esempio un Wankel RCE, che guida un generatore a una piccola batteria di emergenza e di riserva, questo motore a combustione può funzionare sempre al suo miglior range di giri SFC. Esistono molti modi semplici per controllare il numero di giri di un motore elettrico. Che il concetto si sia dimostrato pratico ha la prova a sostegno dei molti prototipi di quadricotteri di dimensioni che trasportano uomini esistenti oggi, basta guardare su YouTube.
@Urquiola Il nemico numero uno di tutti gli aerei è il peso. Dici Wankel, io dico che le turbine hanno un rapporto potenza-peso migliore. Dici sistema ibrido? ut Ciò significa che devi avere un 1) ICE che consuma 2) carburante, per alimentare un 3) generatore, che immagazzina energia in 4) batterie, in modo che quattro motori elettrici possano girare i rotori. Perché tutte le parti ei componenti extra? La tecnologia cambia, forse un giorno arriveremo al punto in cui la tecnologia renderà i quadricotteri ragionevoli per la produzione, ma non siamo ancora arrivati.
Mi chiedevo quale fosse la tua affermazione secondo cui è necessario modificare il numero di giri delle pale per beccheggio, imbardata, rollio, ecc. soluzione semplice?
Non per imbardata, per quello avresti bisogno di ciclico. Sebbene le eliche a passo variabile risolvano beccheggio, rollio e portanza, aggiungono anche complessità a tutte e quattro le eliche e le eliche a passo variabile sono più costose. Tutto questo si riduce a ciò che è più economico.
#8
+7
Urquiola
2014-12-15 19:19:49 UTC
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Di seguito sono riportate le informazioni su uno dei primi prototipi di Paul Moller, anche lui autore del "Volantor", ora a capo di Freedom-Motors, una società focalizzata sui motori a combustione rotativa Wankel. Moller ha costruito le sue macchine volanti con ventilatori azionati da motori rotativi Wankel, tuttavia, suona meglio avere motori elettrici per i ventilatori di sollevamento e propulsione e una sorta di sistema ibrido per generare potenza, i Wankel sono molto buoni in termini di rapporto peso / potenza e sicurezza. Direi che il Moller e l'Helikar sono esattamente un quadricottero, e poiché questa macchina e il modello di utilità / brevetto che lo sostiene provengono da tempi precedenti come i giocattoli che tutti conosciamo, probabilmente era il pollo dei quadricotteri giocattolo contemporanei, i giocattoli di oggi essendo le uova.

La fune e la gru dietro il Moller: "disco volante", Avro Canada non è riuscita ad averne uno in volo, non sono per mantenere la macchina in aria, ma una misura di sicurezza, se guardi, tu " Noterò che la fune non è in tensione mentre la macchina è in aria, il che significa che la macchina vola da sola e non è appesa alla gru.

I prototipi Bell Textron / X-22 e Curtiss-Wright X-19 possono essere considerati anche molto vicini a un quadricottero.

Un team spagnolo: FuVex, ha progettato un prototipo chiamato: "HeliKar", anch'esso vicino a un quadricottero di grandi dimensioni. YouTube include un video su un'invenzione tedesca chiamata: "Volocopter VC200", Terrafugia ha proposto un'altra "macchina volante", oltre a Zee. Aero lo ha fatto, hanno disegnato un'auto volante VTOL concept che potrebbe essere parcheggiata tra due auto normali in un parcheggio del mercato (vedi: 'SlashGear'). Aero-X di Aerofex è un altro. Fipsi è coinvolta nello sviluppo di un'auto volante a quattro ventole, come citato in "Advanced System Engineering", SUSB Expo 2014.

"Trasporti futuri" cita ciò che considerano: "Le 10 migliori auto volanti". Krossblade ha proposto lo SkyProwler e lo SkyCruiser, il grosso problema in un'auto volante sembra soddisfare nello stesso design i requisiti di peso e sicurezza sia per un'auto che per un aereo. Ford ha pubblicato i disegni per una: "Aero-car". Rapporti della CNN su Fly Citycopter, di E Galvani.

Mechanix Illustrated, marzo 1957 include un: "Disco volante", design di Peter Nofi, la potenza proviene da un motore alternativo a sei piatti, e Popular Mechanix, francese editon, settembre 1961, un design simile: "Rotavion", di Ben Kaufman. Mechanix Illustrated, Jan 1962, pp 70-73, parla di un dispositivo VTOL con 3 ventole avvolte mosse da una turbina.

Per quanto riguarda i precursori storici, la macchina nel film del 1961 di William Witney: 'Master of the World ", basato su due romanzi di Jules Verne:" Master of the World "e:" Robur the Conqueror ", potrebbe essere facilmente considerato un Multi-propeller:" Quadcopter ". Se: "Fly by wire", è riuscito a mantenere i progetti aerotrasportati intrinsecamente instabili e instabili, non ci possono essere limiti a ciò che potrebbe essere realizzato con una tecnologia di controllo digitale che attualmente viene venduta in giocattoli a partire da circa $ 20.

Una società con sede in Ungheria: "Flike", e il nome dell'Ungheria non deriva da "Hunger", ma da: "Huns", ha appena presentato un elicottero a tre eliche "pilotato", il video è firmato da Bay Zoltan.

Le piattaforme volanti, i dispositivi per una sola persona, la ventola intubata sottostante, testati dall'esercito degli Stati Uniti, appartengono alla classe: "Quadcopter" ?. Inoltre, sono state testate diverse "ali inclinabili" e disposizioni di macchine volanti ad ala anulare, l'elenco dei velivoli "Concept" e "Non convenzionali" apre la strada a molti libri, ma il web sta uccidendo questo tipo di pubblicazioni cartacee.

'SkyProwler', è un altro approccio, un quadricottero misto e un design ad ala fissa. Bensen B-12 (vedi 'Aerofiles') è un esempio del 1961 di macchina stile Quadcopter Multi-Rotor (piuttosto multielica), il brevetto US49820151 riguarda il design del multiventilatore P. Moller e il brevetto CA1264714 ​​riguarda un: 'Robotic or piattaforma volante telecomandata ', sempre di P. Moller. Tutti i brevetti sono di libero accesso e download in: "Espacenet"

C'è un motivo per cui i giocattoli Quadcopter non possono essere aumentati di dimensioni, anche utilizzando lo stesso software per il controllo dei motori e della stabilità?

Grazie. + salut

Volo di prova Moller M200
Helikar
P2 Hoverbike di Malloy Aeronautics

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qual è l'utilità / significato delle immagini che hai appena aggiunto?
CGC Campbell ha dichiarato di seguito che i ventilatori chiusi avrebbero perso la funzione. Questo per indicare che la sua affermazione non è del tutto accurata. Anche l'ala seppellì i motori a reazione nella Northrop Flying Wing, sempre a De Havilland Comet, assolse il suo compito. Federyco: ¿Fondo Europeo de Desarrollo Regional y Comunitario? Gesund +
Se quelli dovrebbero essere una risposta a un commento, dovrebbero andare nei commenti. Se questi fanno parte della risposta, aggiungi una spiegazione alla risposta intorno alle immagini. In questo momento sono solo rumore.
#9
+4
Koyovis
2017-11-17 23:00:41 UTC
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Sono stati ingranditi, forse non per le dimensioni del rotore ma per il numero di rotori. Se questo può essere fatto, non vedo alcun limite pratico alla produzione di una piattaforma con equipaggio con quattro rotori.

La controllabilità sembra essere un po 'un problema, ma forse è perché il pilota ha montato un bicchiere di latte cupola intorno alla sua testa.

Ah, l'elegante, semplice, bellezza del volo.
"ma forse è perché il pilota ha montato una cupola di vetro lattiginoso intorno alla sua testa." - questo è un cappuccio per la pratica del volo cieco
#10
+4
ravingraven
2014-04-15 19:32:22 UTC
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Il motivo per cui i quadricotteri vengono scelti come piattaforme per piccole macchine volanti controllate da computer è perché sono progettate più agili e più semplici da spostare dentro e intorno a tutti e tre gli assi. Questo perché sono in base alla progettazione molto molto instabili”.

È infatti impossibile per un essere umano controllare un quadricottero (che può muoversi dentro e intorno a tutti e tre gli assi) senza il aiuto di un computer o di qualche altro tipo di stabilizzatore artificiale. Il motivo per cui i computer possono controllare i quadricotteri è perché sono abbastanza veloci da produrre un input di controllo che contrasta qualsiasi piccola forza destabilizzante che agisce sul telaio.

Un modo per immaginare la stabilità intrinseca di una piattaforma volante è considerare cosa accadrebbe se lasci andare i controlli. Gli aeroplani e gli elicotteri normali tenderanno a continuare a volare nella stessa direzione. Se lasci andare i comandi di un quadricottero (e non hai alcun meccanismo di stabilizzazione installato), il quadricottero rotolerà molto rapidamente caoticamente verso il suolo. Ciò significa che in un elicottero o in un aeroplano il design "ti aiuta" e costringe il telaio a volare in modo stabile (in avanti). In un quadricottero non c'è tale aiuto ma non ci sono nemmeno forze che ti impediscono di muoverti verso direzione che desideri.

Questo principio è anche deliberatamente applicato a telai come l'F-117. L'F-117 è impossibile da pilotare senza l'aiuto dei computer (è stato progettato per essere instabile), ma questo lo ha reso un aeroplano molto più agile di quanto il suo telaio avrebbe normalmente consentito.

L'altro ( più grande) motivo per cui i quadricotteri non sono stati ingranditi è perché consumano (molto) più carburante rispetto ad altri tipi di aeromobili. Perché qualcuno dovrebbe costruire un quadricottero quando un elicottero o un aeroplano fa il lavoro utilizzando meno carburante. Sono anche lenti e rumorosi.

Tieni presente che il "lavoro" per i velivoli ingranditi di solito è spostare le cose dal punto A al punto B mentre il "lavoro" per i piccoli quadricotteri controllati dal computer è quello di essere agile.

I quadricotteri possono essere stabili, neutri o instabili. Dipende dal fatto che abbiano il centro di gravità inferiore, coincidente o superiore al centro di portanza. La maggior parte sono costruiti con stabilità neutra.
Non sarei così ottimista sulla stabilità naturale degli elicotteri. A meno che non sia un Kamov con due rotori coassiali, gli elicotteri sono instabili. Tuttavia, è più facile controllare due rotori che quattro.
#11
+4
Vic
2014-08-20 22:50:12 UTC
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Per chiarire alcune delle risposte, la tecnologia nel campo della propulsione distribuita si sta muovendo verso sistemi che consentirebbero la costruzione di quadricotteri ibridi che eliminano i problemi di un quadricottero a gas e rimuovono i limiti di densità energetica dei sistemi elettrici. Sospetto che nei prossimi 20-30 anni vedremo quadricotteri sperimentali su scala umana.

#12
+4
Tom K
2017-12-28 00:16:11 UTC
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Ci sono una serie di commenti sopra sui vari motivi per cui i quadricotteri non esistono a grandezza naturale, ma ce n'è uno che non vedo menzionato. I quadricotteri stessi utilizzano 4 rotori che hanno un passo costante (l'angolo delle pale del rotore è costante e non cambia). Quindi varia la velocità dei vari motori per controllare la portanza fornita da ciascun rotore, in modo che possa coordinare il volo. Su piccola scala, è possibile utilizzare sia un motore elettrico che, inoltre, regolare la velocità dei rotori molto rapidamente. Su un normale elicottero di dimensioni umane, i rotori dovrebbero essere significativamente più grandi. Una volta che i rotori vengono ridimensionati, pesano anche di più, il che conferisce loro più inerzia rispetto a un motore più piccolo. Ad esempio, in un Robinson R-22, che ha rotori relativamente leggeri e può trasportare solo 2 persone, mi ci vuole qualcosa nell'ordine di 3-4 minuti perché i rotori smettano di girare una volta tolto l'alimentazione (nell'ordine di 30 secondi a un minuto se sto usando il freno del rotore). Man mano che le dimensioni e il peso dell'elicottero aumentano, questo problema diventa più significativo. Non sei in grado di regolare rapidamente la velocità del rotore in rotazione a causa dell'inerzia che trasporta, quindi finirai per dover aggiungere qualcosa in più che ti consente di controllare il passo delle pale. Una volta aggiunta la complessità meccanica di poter controllare il passo delle pale, la maggior parte dei vantaggi di una configurazione quadricottero scompare e si hanno svantaggi significativi (come dover gestire 4 rotori invece di uno solo, senza i vantaggi della semplicità meccanica).

C'è molta resistenza aerodinamica ad alti regimi del rotore che fa un buon lavoro nel rallentarlo.
Come ho accennato nel mio commento sopra, non è sufficiente per superare l'inerzia aggiuntiva della lama più grande. Un rotore di elicottero leggero che si trova su un R-22 (un po 'più di 25 piedi di diametro), a qualcosa di vicino al livello del mare (circa 700 piedi, se voli vicino a Chicago), gira normalmente a circa 600 RPM. Quel rotore, senza freno del rotore, impiega ancora 3-4 minuti per rallentare. Questa non è una resistenza sufficiente per cambiare rapidamente la velocità del rotore. Sei inoltre limitato nell'intervallo in cui puoi ruotare la lama (in genere 80% -106% di 599 RPM), ed è qualcosa che non si adatta bene.
Il trascinamento aumenta molto bene ed è la forza più facile da aggiungere. Sia i rotori piccoli che quelli grandi funzionano al meglio con una velocità di punta di circa O.8 Mach, che crea una notevole resistenza al rallentamento per pale di qualsiasi dimensione. La resistenza diminuisce con il quadrato della velocità, e alla velocità di punta bassa devi aspettare per sempre che la grande lama si fermi. Come ridurre la pressione del freno dell'auto mentre rallenti. Ma se la resistenza è troppo bassa, è semplice aumentarla attaccando uno spoiler.
La resistenza può aumentare, ma l'inerzia di un rotore aumenta molto più velocemente della sua superficie frontale, quindi comunque, un rotore grande impiegherà più tempo a rallentare. Avrai molte difficoltà ad accelerare e rallentare un grande rotore abbastanza veloce da usarlo per mantenere la stabilità, il che ti riporta ad avere la meccanica per controllare il passo della tua lama invece della velocità. Il mio punto di vista non era che fosse del tutto impossibile, solo che la configurazione del quadricottero con pale a passo fisso con velocità della lama variabile e rispecchiare quella funzionalità su una lama a grandezza naturale è difficile.
#13
+4
Spathi
2014-11-25 01:59:28 UTC
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e-Volo afferma che utilizzerà il range extender in VC200: http://www.e-volo.com/information/how-long-can-you-fly

Ero davvero curioso di quella tecnologia e ho fatto piccole ricerche. La mia conclusione è che, se considerano l'utilizzo della micro turbina Bladon Jets per generare elettricità, potrebbe essere una vittoria totale!

Quindi, sembra, la turbina più avanzata che hanno ora è una turbina a getto da 50 kW, 40 kg per concept car: http://www.bladonjets.com/news/bladon-jets-at-the-geneva-motor-show/

Secondo wikipedia, Volocopter motros consumano ~ 36 kW (18x2 Kw, vedi E-volo_VC2) il che significa che possono essere alimentati direttamente dall'elettricità prodotta dalla turbina senza bisogno di batterie! Ovviamente ci deve essere una piccola batteria che fornisce un buffer di energia per un funzionamento sicuro.

Sul sito web di bladonjets è disponibile anche una scheda tecnica sul consumo di carburante di una turbina fissa da 12 kW, pari a 5 litri / ora. Diciamo che la loro turbina da 50 kW consumerà 5 volte di più. Ciò significa che 50 kg di carburante saranno sufficienti per far volare il vc200 per almeno 2 ore (non 20 minuti, come si dice per l'e-Volo elettrico puro).

Inoltre, il peso totale del sistema non è quello molto superato dalla turbina: 40kg turbina + 50 kg carburante + 50 kg chassy. Beh, e-volo può già trasportare 2 persone = 150 kg, giusto? Quindi il prototipo esistente può sollevare il generatore così com'è. Motori più potenti del 50% (18 * 3 kW = 54 kW) non è un problema per sollevare altri 150 kg. Sebbene il peso totale possa superare i 450 kg - categoria di velivoli ultraleggeri a rotore, ma chi dice che una turbina appositamente progettata non possa essere integrata nella struttura e-volo?

Il punto è che la tecnologia c'è. Applicalo tutto insieme e farà una rivoluzione.

#14
+3
Jim
2017-12-28 00:50:11 UTC
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Nella mia mente c'è solo una cosa che ostacola questo mezzo di trasporto.

Densità di potenza

#15
+3
Greg Taylor
2016-02-05 17:19:21 UTC
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L'unica risposta che conta è la sicurezza, perché rende tutte le altre senza importanza. Supponendo che i rotori a passo fisso, se perdi potenza a un rotore, andrai in crash e andrai in crash in modo incontrollato.

Potresti ottenere un maggiore controllo aggiungendo più rotori, ma più rotori aggiungi, maggiore è la probabilità di un guasto di un rotore. Inoltre, per ogni rotore che aggiungi, perderai l'inerzia rotazionale in ogni rotore, il risultato è che in un evento di perdita di potenza, anche i rotori a passo collettivo non saranno in grado di fornire una portanza sufficiente per impedirti di morire di malattia da decelerazione rapida.

I quadricotteri sono il tipo di macchina volante che necessita di uno o due paracadute di emergenza per volare in sicurezza. Fallo? Non mi siederò in un quadricottero di dimensioni umane con eliche non protette a livello di gambe, pancia, petto o testa, negli ultimi giorni di aeroplani a motore Radial, con un'elica che va da sola, staccandosi dal mozzo dell'elica, e tagliare la cabina, è stato un evento ripetuto
#16
+1
Mahembo Nbcodensi
2014-10-08 06:40:51 UTC
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Ci sono telai di sollevamento antincendio più pesanti dell'aria (servizio minerario, ecc.) con quattro puntelli di sollevamento. Quelli senza i cui adattamenti e casi d'uso si troverebbero giostre:

Pitchy; il trim richiede il beccheggio o il rollio dell'equipaggio, o almeno il jinking dell'evacuato "hard mount". Quattro fonti di chop, nessuna carenatura di servizio particolare (riparazione di emergenza, kit di atterraggio in acqua, ecc.) In aria o no, o garanzia di assenza di afflusso a terra. Rumoroso; il sollevamento di reazione proviene dall'estensione esterna delle pale; forse l'orbita delle lame può essere alterata per ottimizzare il modello? Più difficile da indurire di 3 volte o più (per idoneità commerciale, per non parlare di servizio bellico commerciale. Certificato bimotore? Spiacente.)

il film ha un bel telaio bianco apparentemente scarico a due ante con un pannello di permutazione DC, nessun rotore o coda, e invece un rack di oggetti di scena più piccoli. Sale in un hangar / messe di prova e non si inverte o si rovescia da solo ... a un certo punto ricorda il punteggio accidentale di quel film di riparatore di droni in cui Jony Ive ha progettato l'aspetto dei droni che distruggono l'umanità, e suona come molti fan; le prestazioni non sono in primo piano in questa produzione (anche se le batterie sono state sicuramente loft.) Dovrebbero almeno tagliare la bobina per sembrare avere un gatto bianco a bordo?

Ciao Mahembo, benvenuto su aviation.se. Puoi modificare la tua risposta per renderla più leggibile, è un po 'difficile da superare in questo momento e non ha davvero senso in questo modo.
Un hobbista come me può facilmente giungere alla conclusione che i sistemi che controllano un quadricottero di dimensioni giocattolo: giroscopi, hardware / software che regola la velocità dei motori elettrici, sarebbero gli stessi per un giocattolo e per una macchina volante che trasporta persone, e considerando il Estremamente basso costo dell'elettronica nei giocattoli quadricotteri, mi chiedo perché non ci siano notizie su qualcuno che abbia ancora testato l'hardware del giocattolo in macchine a grandezza naturale. Commenti?
#17
  0
Mark Micallef
2015-02-11 06:06:24 UTC
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Rumore e Sicurezza”

Rumore - Se vivi in ​​una grande città, dai un'occhiata alla finestra più vicina al ringhio del traffico sottostante. Ora immagina tutte quelle macchine (o almeno la metà) sostituite da quad-elicotteri volanti a grandezza umana. Per scalare, quei quad avranno bisogno di motori a pistoni (o costose turbine) e di grandi rotori, e in caso di successo ce ne saranno letteralmente milioni nel cielo sopra ogni città medio-grande. Sarebbe un drone costante e assordante che ridurrebbe notevolmente la vivibilità della città.

Il Black Knight Transformer menzionato da @menjaraz è molto, molto rumoroso, così come gli elicotteri convenzionali.

Sicurezza: a meno che tu non sia un pilota qualificato, non puoi azionare manualmente un aereo. Ciò significa che dovranno essere in grado di decollare, volare e atterrare in modo completamente automatizzato fino a destinazione, navigare lungo il percorso, comunicare ed evitare altro traffico e avere un qualche tipo di interazione con l'ATC, tutto fatto per te dai computer ).

Entrambi questi problemi sono superabili, ma richiederanno un R&D significativo, il che significa investire grandi dollari in un'economia traballante. E chi acquisterà tutte queste macchine multimilionarie?

TL; DR : Le limitazioni sui quadricotteri a misura d'uomo sono principalmente economiche, normative e ambientali, ma sono significative limitazioni.

La domanda chiede perché non ci sono quadricotteri a misura di persona, non perché quadricotteri a misura di persona non hanno sostituito le auto.
Qualcuno sa dei fornitori di motori elettrici per tutti questi prototipi? Anch'io ho delle idee
@Dave Ci * sono * quadricotteri a misura di persona, semplicemente non sono (ancora) pratici.
@Urquiola I motori elettrici non sono il problema ingegneristico da risolvere, è la fonte di energia. Le batterie hanno un basso rapporto tra densità di energia e peso e l'energia necessaria per sollevarti da terra aumenta del quadrato del peso lordo del veicolo. Un quadricottero di dimensioni umane alimentato a batteria che utilizza la tecnologia odierna avrebbe 10 o 20 minuti di trasmissione con una carica completa, non pratico!
PS. La polizia di Dubai sta testando una "motocicletta quadricottero" per una risposta rapida. Dai un'occhiata: https://hackaday.com/2017/10/16/dubai-police-test-quadcopter-motorcycle/
Direi perché i motori delle macchine volanti funzionano a piena potenza solo in parti speciali dell'inviluppo della missione, come il decollo e l'arrampicata; la potenza richiesta per un volo di crociera di livello può essere nella gamma della metà della potenza nominale massima (vedere: "Lotta di potere, perché i motori delle auto non volano", istituzione Smithsonian), una turbina sarà troppo assetata in tali condizioni. I motori elettrici sono più sicuri, più leggeri, consentono più scelte di posizionamento. Non hai bisogno che una piccola batteria per tamponare la potenza e agire come riserva, non grande come in un'auto elettrica pura. Questo concetto può essere utile per le macchine "Tilting Rotor". È?
Lo scarso rapporto peso / potenza delle batterie è uno dei motivi per cui propongo un Wankel RCE come fornitore di energia elettrica, aggiunto a una piccola batteria. Le giranti sono leggere, sicure, economiche a regime costante; il suo utilizzo in un Quadricottero intensificato sarebbe lo stesso dei Range Extender per auto. Per favore, non rispondere a cose che non ho detto. ok? Salut +.
Non voglio un motore elettrico per un progetto Quadcopter, ma per una versione aggiornata di Custer Channel Wing, con disco dell'elica sulla parte più spessa del profilo alare. I prezzi al dettaglio per i motori elettrici adatti per il tipo di macchine Rogallo Wing sono costosi. Grazie, Salut +
Quell'ala a barilotto è un concetto interessante, compra è un aereo STOL, quando vogliamo davvero una soluzione VTOL.
#18
  0
London Boy
2014-11-17 17:01:27 UTC
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Penso che sia il singolo rotore che i quadricotteri coesisteranno, almeno per un po 'di tempo. Le ragioni per la creazione di quadricotteri con equipaggio sono innumerevoli. Un quadricottero potrebbe essere guidato come un'auto, mentre i veri elicotteri hanno bisogno di centinaia di ore di volo per essere padroneggiati da un pilota. questo porterà alla produzione tradizionale e ai prezzi di produzione più bassi per renderli disponibili alla massa. circa l'utilità: un quadricottero può avere le lame CHIUSE all'interno di strutture di protezione, rendendo il loro volo praticabile per aree anguste, dove alberi, edifici e pali altrimenti distruggerebbero elicotteri normali. questo rende un quadricottero una scelta migliore per le operazioni di soccorso. probabilmente gli elicotteri normali rimarranno una scelta migliore per le operazioni a lungo raggio e la velocità.

Non è possibile racchiudere completamente le lame, altrimenti da dove viene il sollevamento. Se ciò che intendi è un sudario attorno alla circonferenza dei set di lame, ciò non proteggerà le lame dai rami degli alberi o dai pali. _Può_ proteggere dagli urti laterali a bassa velocità, ma qualsiasi cosa più veloce di una scansione molto lenta tenderebbe a piegare / deformare il sudario causando tanto danno quanto un normale colpo di lama.
Buona fortuna nel tentativo di certificare un tale aggeggio. Avresti bisogno di un FCS a tripla ridondanza solo per stabilizzare quella cosa, e se hai quattro motori più rotori, otterrai quattro volte più guasti e quattro volte più manutenzione per tutta la vita del tuo quadricottero. Metti al volante il tuo automobilista medio e poi dimostra che il tasso di incidenti è paragonabile a quello degli elicotteri convenzionali. Questo sarà molto costoso, se ci riesci.
Il problema che predilige i quadricotteri 'full size' potrebbe essere che i meccanismi di controllo: i giroscopi e l'hardware e il software collegati potrebbero non essere né troppo complessi né troppo costosi, trovi i giroscopi dei quadricotteri giocattolo stabilizzati, 'in 6 assi' dicono i venditori, per meno di $ 50, non c'è motivo per cui la stessa elettronica non possa guidare una macchina volante più grande, è solo una questione di servocomandi di uscita e parti correlate, ma il nucleo non cambia da un giocattolo a un dispositivo a grandezza naturale. Oppure sì?
Una cosa che cambia è il requisito di affidabilità. Se un piccolo giocattolo si schianta a nessuno importa davvero molto. Se un'imbarcazione abbastanza grande da trasportare una persona si schianta, è un affare molto più grande. Se c'è effettivamente una persona a bordo, allora è un affare ancora più grande.
Hai sentito parlare di: "Ducted Fans"? ci sono molte pubblicazioni su questo, nella gamma di velocità inferiori a 100 mph, sono migliori delle eliche ordinarie, la buona gamma per Turboprop e Turbojets è molto più veloce, i Ramjet sono adatti solo sopra Mach 1 o superiore, o nella gamma Hyperspeed


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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