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      模型知識 /

      x-team 涵道電機

      文章出處:x-teamrc.cn? ?人氣:? ?發表時間:2020-08-01 11:14

          從2008年至今,筆者一直關注著航模電動涵道的發展。從初期的64mm涵道風扇到120mm碳纖維涵道,一路走來總結出一些經驗體會,與大家分享、交流。
        電動涵道的分類
        電動涵道(ElecttiricDucted Fan,簡稱EDF)按照扇葉直徑分類,大致有55ram、64mm、70m m、90 mm、120mm、144mm等規格。按照制作材料分類,可分為塑料涵道、金屬涵道和碳纖維涵道3種(圖1)。下面按不同制作材料討論它們的優缺點。
        塑料材質的電動涵道,其導風筒和扇葉都由塑料制成(圖2)。優點是價格低廉、易于普及,適合新手入門(圖3);缺點是做工粗糙、平衡性差、強度低,不適合用作高轉速、高推力的動力源。
        金屬材質的電動涵道(圖4)分兩種:一種導風筒和扇葉都由金屬制成,另一種導風筒由金屬制作、扇葉由尼龍加玻璃纖維制成(圖5)。這兩種涵道的優點是強度高、平衡性好,適合用作高轉速、高推力的動力源;缺點是重量大。金屬材質涵道適合有一些涵道飛行經驗的中級玩家使用。
        碳纖維材質電動涵道的導風筒、扇葉(圖6、圖7)均由碳纖維制作,優點是重量輕、強度高、效率高、推力大、尾噴流速高;缺點是造價昂貴。綜合考慮,全碳纖維涵道適合高級玩家使用。目前世界上只有兩家工廠可做出全碳纖維電動涵道,分別是德國的Schuebeler(圖8)和捷克的VASA(圖9)。
        EDF涵道的選擇
        以前選擇涵道只看所需推力大小以及鋰電池的電壓(s數),而對比推力和電流的選擇方法是筆者最初的思路。接觸久了,才發現這種方法不科學。因為電動涵道是整架模型飛機的核心部件,其性能發揮與很多因素有關,所以需要多方面、有主次地去考慮和選擇。
        現在筆者總結出來的方法是,選擇一款合適的電動涵道,其核心標準是“重量”。注意,這里的“重量”并非單指涵道的自身重量,而是以重量為核心來選擇。那么如何選擇一款適合模型飛機的涵道(圖10)呢?可從以下幾個方面進行考慮。
        1.如何理解推力
        在選購時,很多電動涵道發動機都會標出自身的技術參數,包括推力(kg)、鋰電池S數、最大電流等。細想起來,買家大多并沒有詢問發動機達到最大推力時,其電流和電壓分別是多大??扇绻恢离娏?、電壓參數,只知道使用6S鋰電池供電,電動涵道的推力能達到3kg是沒有實際意義的。
        鋰聚合物電池在滿電以及50%電量的情況下電壓并不相同,從而導致發動機的轉速不同。當電壓降低時,電動涵道的轉速、推力會同時下降。例如都使用6S鋰電池供電,在24V電壓時可提供3kg推力的電機,與在20V電壓時可提供3kg推力的電機性能相差很大。因此在購買涵道時,一定要問清楚其推力為3kg時的電流、電壓和轉速。只有這樣,才能相對客觀地對比不同涵道的效率和性價比(圖11)。比較推力大小時,還需注意保證測試推力的方法一致,否則沒有可比性,如吹稱和壓稱的測試數據就有很大不同。
        2.如何判斷電流
        電流是選擇涵道的一個重要依據,下面舉一個具體例子說明。某架模型飛機需要配備一臺120mm的電動涵道發動機(圖12),兩個廠家給出的數據分別是:推力8kg、鋰電池12S/48V、電流180A;推力6.5kg、鋰電池12S/48V、電流110A。如果必須從中選擇一臺,買家該如何取舍?
        單從推力來看,這兩臺涵道的推力相差了1.5kg。一些模友可能覺得最大推力為8kg的涵道很“猛”、很給力,但筆者不這么認為,原因有三。
       ?。?)從電流數據來看,最大推力8kg的120mm涵道需要180A的供電電流,假如為它配置容量5 000mAh的鋰電池,模型飛機的最大飛行時間大概是90~120s(預留了2次復飛降落時間)。從飛行體驗的角度來說,這么短的飛行時間是不能接受的。而最大推力6.5kg的涵道僅需110A的供電電流,最大飛行時間大概是210~240s,模型飛機有足夠的時間做各類特技動作。退一步考慮,,可以通過增大電池容量來保證模型飛機的飛行時間,即為最大推力8kg的涵道配置8 000~10 000mAh的鋰電池。不過容量5 000mAh的12S鋰電池重量約為1.4kg,而容量10 000mAh的12S鋰電池約為2.5kg,二者相差1.1kg。這樣一來,推力的優勢就不明顯了。
       ?。?)8kg推力的涵道,其電機功率為9 600W,而6.5kg推力的電機功率為5 280W。兩者不僅功率相差將近一倍,而且9 600W的電機至少比5280W的重250g。工作效率的高低不言而喻。
       ?。?)8kg涵道須配置220A電調,而6.5kg的僅需配置160A電調,兩個電調的重量至少差100g。除此之外,220A電調配8號硅膠線,160A電調配10號硅膠線,二者重量同樣相差100g。
        綜上所述,盡管最大推力8kg的涵道在發動機推力方面大1.5kg,但相比之下,它所需配置的電子設備重量至少多了1.55kg,其大推力帶來的優勢幾乎喪失殆盡。因為在實際使用時,安裝推力6.5kg的涵道與推力8kg的模型飛機推重比基本相同,而后者比前者重了1.55kg。對模型飛機而言,起飛重量輕才是王道。相信若將這兩個電動涵道分別安裝在相同的模型飛機上時,6.5kg涵道能為操縱者帶來更棒的飛行體驗。
        3.如何選擇重量
        在挑選小級別電動涵道時,評價標準應向涵道自身重量方面傾斜。比如某架模型飛機需要安裝一臺64mm電動涵道,該選擇金屬的還是塑料的?雖然金屬涵道比塑料涵道推力大,但前者自重也比后者大。此時須減去自重再對比考慮。

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