Лабораторный практикум по проектированию и программированию БПЛА. Методическое пособие для учителей труда и преподавателей ДПО и СПО

Задание

— Выберите раму Микро 64 мм (maxWeight = 200 г).

— Установите на неё самые тяжёлые моторы (BH 2806.5), большую батарею (CNHL 6S 1300mAh) и камеру.

— Запишите, какой вердикт выдала программа, и рассчитайте превышение массы в процентах.

— Замените моторы на BH 1507, батарею на BetaFPV 2S 500mAh, уберите камеру. Как изменился вердикт?

— Заполните таблицу.

Таблица 2. Эксперименты с перегрузом

Контрольные вопросы

— Что означает характеристика maxWeight у рамы? Почему производитель её указывает?

— При каком превышении массы (в процентах) программа выдала первое предупреждение?

— Почему при резком манёвре нагрузка на раму возрастает? Во сколько раз может увеличиться эффективный вес дрона?

— Какие детали вашей сборки внесли наибольший вклад в общую массу?

— Предложите способ, как можно было бы усилить раму «Микро 64 мм», чтобы она выдерживала массу 300 г. Опишите идею.

Лабораторная работа №3

Тяговооружённость: как сделать дрон «резвым» или «спокойным»

Модуль ФРП: «Робототехника. Беспилотные летательные аппараты», 8 класс.

Планируемые результаты:

— Предметные: знать понятие тяговооружённости и уметь её рассчитывать.

— Метапредметные: сравнивать характеристики, выбирать компоненты под задачу.

— Личностные: понимание связи инженерных решений и практического применения.

Межпредметные связи: физика (сила, вес, отношение величин), математика (пропорции).

Цель: Научиться рассчитывать тяговооружённость и подбирать компоненты для разных стилей полёта.

Теоретические сведения

Тяговооружённость показывает, насколько «сильно» способен лететь аппарат, и обозначается греческой буквой λ («лямбда»). Это отношение суммарной тяги всех моторов к весу дрона — то есть во сколько раз моторы могут перетянуть силу тяжести:

λ = Суммарная тяга моторов (г) / Масса дрона (г)

Например, если аппарат весит 500 г, а моторы вместе дают тягу 1000 г, то λ = 1000 / 500 = 2,0. Значение λ = 1,0 означает, что тяга лишь уравновешивает вес: аппарат едва висит и не может ни разгоняться, ни бороться с ветром. При λ = 3,0 моторы способны создать втрое больше силы, чем нужно для висения, — у аппарата огромный запас на резкие манёвры.

На практике диапазоны λ таковы: меньше 1,5 — аппарат вялый, взлетает с трудом; от 1,5 до 2,0 — спокойный, устойчивый полёт, удобный для учёбы и видеосъёмки; больше 2,0 — резвый аппарат, способный быстро разгоняться и выполнять трюки. Поэтому для съёмки видео выбирают λ ближе к нижней части диапазона: плавность и стабильность важнее скорости, а лишняя резвость только раскачивает картинку.

Изменить λ можно двумя путями, и они действуют противоположно. Более мощные моторы увеличивают числитель — суммарную тягу — и поднимают λ. Более ёмкая батарея, наоборот, добавляет массу в знаменатель и λ снижает, хотя и продлевает полёт. Отсюда постоянный компромисс инженера: гоночные дроны делают лёгкими и ставят мощные моторы, получая очень высокую λ и огромную тягу, но такие моторы потребляют ток жадно, и заряда аккумулятора хватает лишь на несколько минут. Так высокая λ — это почти всегда плата коротким временем полёта. А чтобы получить нужную тягу под заданную λ, её вычисляют обратным ходом: суммарная тяга = λ × масса.

Задание

— Выберите раму Гоночная 178 мм.

— Создайте три варианта сборки:

— Вариант А — дрон с λ меньше 1.5 (вялый).

— Вариант Б — дрон с λ от 1.5 до 2.0 (спокойный).

— Вариант В — дрон с λ больше 2.0 (резвый).

— Для каждого варианта запишите, какие моторы вы выбрали, какой получился вес, тяга и λ.

— Заполните таблицу.

Таблица 3. Три варианта тяговооружённости

Контрольные вопросы

— Запишите формулу тяговооружённости своими словами. Что показывает λ = 1.0? А λ = 3.0?

— Какой компонент вы меняли, чтобы изменить λ? Что повлияло сильнее: моторы или батарея?

— Для съёмки видео с дрона какой λ лучше выбрать и почему?

— Рассчитайте: дрон весит 800 г, вы хотите λ = 2.5. Какую суммарную тягу должны создавать моторы?

— Почему гоночные дроны летают очень быстро, но очень недолго? Связано ли это с λ?

РАЗДЕЛ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ летательных аппаратов (8 класс)

Лабораторная работа №4

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.