Специално конструиран дрон шокира фенове и експерти с издръжливостта си, след като остана във въздуха повече от 3.5 часа с едно зареждане на батерията. Този знаков полет, осъществен наскоро от инженера и специалист по дронове Люк Максимо Бел, показва как внимателният дизайн и оптимизацията на енергията могат драстично да удължат времето на полет.

Бел не е чужд на рекордите. През 2022 г. той постави световен рекорд за скорост с квадрокоптерите си Peregrine. Този път той пренасочи фокуса си от скоростта към издръжливостта. Резултатът беше машина, създадена с една цел: да остане във въздуха колкото се може по-дълго без презареждане.

Ютубърът подходи към проекта с издръжливостта като основен приоритет. Всеки дизайнерски избор подкрепяше тази единствена цел. Вместо да използва по-малки, бързовъртящи се пропелери, той избра големи 40-инчови пропелери от въглеродни влакна от T-Motor. Тези G40 пропелери се въртят бавно на двигатели с ниско KV, което намалява консумацията на енергия.

Той ги съчета с MN105 V2 Antigravity мотори с номинална мощност 90 KV. Това бяха най-леките мотори, способни да въртят пропелери от този размер, без да добавят ненужно тегло. По-големите пропелери, движещи се с по-ниски скорости, генерират по-ефективно подемна сила, което позволява на дрона да лети с по-малко енергия.

Захранването идва от полутвърди NMC литиево-полимерни батерии Tattu. Тези батерии доставят около 320 ватчаса на килограм. Това е приблизително двойно повече от енергийната плътност на стандартните литиево-полимерни клетки. За дронове с дълъг пробег по-високата енергийна плътност се превръща директно в по-дълго време на полет.

Бел също така намали излишното тегло на батериите. Той премахна 180 грама от опаковката на всеки пакет. След това замени тежките конектори с по-леки и така общо спести 360 грама. Това намаление на теглото е близко до масата на цялата рамка от въглеродни влакна.

По време на зависване дронът консумира около 400 вата. Когато се движи постепенно напред, въздушният поток се подобрява, а подемът и консумацията на енергия спадат до около 250 вата. Това повишаване на ефективността изигра ключова роля за удължаване на общото време на полет.

Особено внимание бе отделено и на окабеляването. За всеки мотор бяха необходими около 11 метра кабел. Бел избра кабел 18 AWG, след като изчисли компромиса между електрическото съпротивление и добавеното тегло на медта. По-дебелият кабел намалява загубите от съпротивление, но увеличава масата. Той оптимизира общата енергийна ефективност.

Рамката използва тръби от въглеродни влакна, комбинирани с 3D-отпечатани рамена, монтажни елементи и опори за кацане. Конструкцията е лека, но достатъчно здрава, за да издържи на дълги полети.

Първите полети бяха съпроводени с колебания и повредени компоненти. Всяка пречка доведе до подобрения в дизайна. След усъвършенстване на системата, дронът постигна непрекъснат полет от повече от 3 часа и 30 минути, дори при ветровито време.

След 2 часа и 14 минути той вече беше надминал референтната стойност на SiFly за висене със значителен остатък от капацитета на батерията. Полетът напред допълнително подобри ефективността. Дронът кацна безопасно с напрежение на батерията 2.95 волта, за да се предотврати повреда. Резултатът за издръжливост остава неофициален, но явно надминава настоящите известни референтни стойности.

Снимка: Pexels/Luke Maximo Bell, YouTube

Виж още: За шефа на Instagram 16 часа дневно в платформата не е пристрастяване. А според вас?