四轴飞行器DIY 计算方法

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1、电池
例:11.1V,2200mAh,20C,3S电池
11.1V是一个标示的平均电压,一块电池的电压在2.75V至4.2V之间。

2200mAh(毫安时)是电池的容量,是指电池在2.75V至4.2V之间所释放出的电量,其含义是电池能以2200mA=2.2A的电流放电1小时。

电池的能量值(即电荷量)以毫瓦时(mWh)表示,即=2200mAh*11.1V=24420mWh=24.4Wh。

20C是电池的放电率,是电池放电快慢的一种量度。

2200mah 20C,是指电池能以最大20倍的电流放电,即最大放电电流是2200*20=44000毫安=44A。

因为此电池以2.2A的电流放电一小时,那么以20C的最大电流44A可以放电的时间为60/20=3分钟。

3S是电池由3块组成。

每块电池的电压是3.7V,3.7V*3块=11.1V。

一块电池的终止电压为2.75V。

低于2.75V后继续使用称为过放电,对电池有损坏,也就是说3S的电池电压低于2.75*3=8.25V时就不要使用了。

(过放电的后果是电池大肚子。


电池的重要指标是内阻和比能量。

内阻越低越好,比能量越大越好(=容量/电池重量)。

计划飞机飞行20分钟,电池的放电电流可以反推出放电倍率,60/20=3C,电流2200ma*3C=6600ma=6.6A
2、电调
电调是控制电机转速的装置。

电调不仅要与电机相适应,还要与电池相适应。

先说电调与电池的适应。

当电池持续放电电流小于电调额定电流时,能量输出不够,不能发挥电调的性能,即电调功能过剩。

所以,电池的持续放电电流应该大于电调的额定电流。

电调和电机的关系比较复杂,我们选一个简单的,即电调的额定电流应该大于电机的最大电流。

3、电机
电机KV值的含义。

KV值是衡量电机的重要指标,KV值越高,电机转速越快,电机越灵敏。

KV值代表电压每增加1V,电机每分钟所增加的转速。

KV1400,即电压每升高1V,电机每分钟增加1400转。

因为网上能找到的新西达电机的资料太少,只能用别的办法。

电机的最大电流测定方法是:在电机限定电压下,串联电机、电池、电流表,然后夹住电机定子转子,不要让他转,然后看看电流是多少。

这里我们就取12.6A,取安全系数1.5(因为电流有可能是偏小的,所以取大系数),12.6*1.5=18.9A。

因为上面那块电池的最大放电电流是44A,也就是说,选择的电调应该在18.9A至44A之
间。

结合我们想要的飞行时间,和已经有的电调的型号,取20A就够了。

因为电机在更大电流时会发热严重,所以我觉得完全没有必要用超大电调的。

根据上面的估算,我们取700g。

(由此,也可以看出,机架在总重中所占的比例并不大。

为了提高稳定性,可以适当增加机架的尺寸。


5、功率计算
(1)
总机重700g,为了使飞行器有足够的灵活性,我们取2.0的系数(甚至可以取更大),即G =700*2=1400g。

这样在提升时,它获得的加速度a=F/m=2m/s2。

上升到10m高速的时间应该是t=(2s/a)1/2=101/2,大概就是3s多点。

(2)
由上,我们需要的升力为1400g,需要每个电机产生的升力=1400/4=350g。

根据实验数据可知,飞行器起飞是没有问题的。

新西达-2212-1400 KV
实验数据:
11V,12.6A,11800转/分,8040浆可以产生约700g的升力,(功率=VI=139.9W)
10V,11A,11000转/分,8040浆可以产生约606g的升力,(功率=110W)
139.9/700=0.1999
110/606=0.1815
我们取0.15,由此,电机的功率约为52.5W。

四个电机,52.5*4=210W。

我们计划的飞行时间为20分钟,电压为11.1V,电流为6.6A,功率=11.1*6.6=73.26瓦
因为电机有一个损耗功率,新西达电机的效率能有0.8就不错了,可用功率=73.26*0.8=58.61W。

分配到每个电机上,58.61/4=14.65W。

由上面的实验数据可知,
我们取0.19,
6、。