سباق الطائرات بدون طيار FPV: بطاريات 4s مقابل 6s

سباق الطائرات بدون طيار بين بطاريات ليثيوم بوليمر 4 خلايا مقابل 6 خلايا، ما هي القضية الكبيرة وما الفرق؟

لنكتشف.

أولاً، ما هو سباق الطائرات بدون طيار؟ يتضمن سباق الطائرات بدون طيار طيران طائرات مثل هذه، حيث تصل سرعتها إلى أكثر من 8200 ميل في الساعة، ويرتدي الطيارون نظارات لرؤية منظور الشخص الأول من الطائرة، ويستخدمون أجهزة راديو مثل هذه للتحكم بها.

يتضمن تنسيق السباق النموذجي الطيران عبر مسار من البوابات والأعلام لمدة دقيقتين. في نهاية هاتين الدقيقتين، يُسمح للطيارين بإكمال اللفة النهائية، ولكن المشكلة الأكبر هي إكمال هذا السباق الذي يستغرق من دقيقتين إلى دقيقتين ونصف. تُعد تقنية البطاريات حاليًا العامل الأكثر تقييدًا في سباقات الطائرات بدون طيار، مما يعني أن بطاريات الليثيوم بوليمر مثل هذه هي الخيار الوحيد المتاح لدينا تقريبًا، كما يعني أن كثافة الطاقة يجب أن تبقى ثابتة نسبيًا عبر جميع الإعدادات. أجبر هذا العديد من الطيارين على البحث عن إعدادات أكثر كفاءة غالبًا باستخدام محركات ذات جهد أعلى وKV أقل. سام من Future هنا ليشرح KV، وهو ببساطة السرعة النظرية للمحرك غير المحمّل بالدورات في الدقيقة لكل فولت. هذا منطقي باستخدام المعادلة p = IV، يمكننا الحفاظ على الطاقة ثابتة نسبيًا بزيادة الجهد وتقليل التيار. يمكننا أيضًا أن نرى أن إعدادات 4 خلايا بجهد 16.8 فولت مع محركات 2600 KV تعطي سرعات نظرية مماثلة لتلك الخاصة بإعداد 6 خلايا بجهد 25.2 فولت مع محركات 1750 KV.

تشمل المزايا الأخرى لبطارية 6 خلايا المزيد من الاتساق طوال الرحلة بأكملها، وعزم دوران أكبر في المحركات مما يجعل الطيران أفضل، وأيضًا تقليل إجهاد الإلكترونيات، مما يعني فقدان طاقة أقل على شكل حرارة. يمكننا مقارنة بطارية 6 خلايا بسعة 1.05 أمبير ساعة، وبطارية 4 خلايا بقوة 1.55 أمبير، ونرى أن لديهم تقييمات واط ساعة متشابهة جدًا. هذا يعني أن أوزانهم متشابهة جدًا أيضًا، مما يجعل كلا الطائرتين تطيران بشكل مشابه جدًا لأغراض الاختبار. قبل إجراء مقارنة أكثر مباشرة بين 4 خلايا مقابل 6 خلايا، أعتقد أنه من المهم مناقشة سباق Open Grove الأخير الذي أقيم في كاليفورنيا، مع إيلاء اهتمام خاص للطيارين الاثنين على اليمين، هؤلاء الطيارون يطيرون بإعدادات 4 خلايا، أما الأربعة على اليسار فهم يطيرون بإعدادات 6 خلايا. قبل الدخول في مقارنة أكثر مباشرة بين 4 خلايا مقابل 6 خلايا، يجب أولاً مناقشة سباق Open Grove الأخير الذي أقيم في كاليفورنيا. هذا مهم لأنه كان أول سباق يُقام منذ تغيير القواعد الذي سمح بإعدادات الجهد العالي. كما شارك فيه العديد من أفضل الطيارين من جميع أنحاء الولايات المتحدة، وكان يحتوي على مسار يتطلب تحكمًا مكثفًا في دواسة الوقود، مما أظهر بعض الفروقات بين إعدادات 4 خلايا و6 خلايا. كما أجبر هذا المسار العديد من الطيارين الذين يطيرون بإعدادات 4 خلايا و6 خلايا على شحن بطارياتهم بشكل مفرط. الشحن المفرط هو ممارسة غير آمنة لشحن البطاريات تتجاوز حدود الشركة المصنعة الموصى بها. يجب شحن بطاريات الليثيوم بوليمر فقط إلى 4.2 فولت لكل خلية. الشحن المفرط القياسي يصل إلى حوالي 4.35 فولت لكل خلية أو حتى 4.4 فولت لكل خلية. معظم الطيارين في هذا السباق الذين يطيرون ببطاريات 6 خلايا يشحنون إلى تلك الحدود. على الرغم من أن بعض الطيارين مثل Vanover الطيار في الأعلى على اليمين كانوا يشحنون بطاريات 4 خلايا حتى 4.75 فولت لكل خلية. أدى هذا إلى حريق بطارية واحد في السباق، ويُظهر ميزة إعدادات 6 خلايا الأكثر كفاءة. كان على الطيارين الذين يطيرون 4 خلايا القيام بأشياء مثل تقليل طاقتهم وأخذ خطوط أضيق، بينما كان لدى الطيارين الذين يطيرون إعدادات 6 خلايا ذات الجهد الأعلى هامش خطأ أكبر وكان بإمكانهم دفع إعداداتهم قليلاً أكثر من أولئك الذين يطيرون 4 خلايا. بحلول نهاية السباق، أصبحت بعض الأمور واضحة، وأبرزها هو الميزة التنافسية التي توفرها بطاريات 6 خلايا. تمكن الطيارون الذين يطيرون 6 خلايا من إنهاء معظم سباقاتهم، بينما كان على الطيارين الذين يطيرون 4 خلايا تقديم تضحيات. كان Free fall في الأسفل على اليمين يطير ببعض من أكثر محركات 4 خلايا كفاءة المتاحة، وهذه المحركات أقل قوة من الإعدادات التقليدية، مما يعني أن أخذ خطوط أضيق أمر حاسم. أصبح Vanover في الأعلى على اليمين منذ ذلك الحين أكثر انفتاحًا على إعداد 6 خلايا، نظرًا لمشاكله في شحن بطاريات 4 خلايا إلى جهد 6 خلايا.

بعد ذلك، دعونا ننظر إلى مقارنة جنبًا إلى جنب بين إعداد 4 خلايا و6 خلايا. كلا الرباعيات التي تُطير هنا مبنيتان لمقارنة شبه مثالية، فكلاهما يستخدم نفس المكونات بالضبط باستثناء المحركات والبطاريات ويزن تقريبًا نفس الوزن، خلف المقود لدينا الطيار المحترف زاكاري ثاير، الذي يطير أوقات لفات متسقة بين 19 إلى 22 ثانية. بحلول نهاية الرحلة، يمكننا استخدام خبرته والبيانات المعروضة على الشاشة للحصول على فكرة دقيقة عن الفروقات الواقعية بين 4 خلايا و6 خلايا.

لننتقل مباشرة إلى نهاية الفيديو لسماع آرائه حول الرحلات والنظر في البيانات المسجلة

ها نحن في نهاية كلا الرحلتين. أولاً على الشاشة الرئيسية سنرى رباعية الخلايا الأربع تهبط بينما رباعية الخلايا الستة في الأعلى على اليسار قادرة على الطيران لفترة أطول وإكمال لفة أخرى. تُظهر بيانات نهاية الرحلة أن الطائرة كانت مسلحة لمدة إجمالية قدرها دقيقتان و39 ثانية، وسحبت أقصى تيار قدره 114 أمبير، واستهلكت 16 ميلي أمبير ساعة من البطارية. بالمقارنة مع رباعية الخلايا الستة التي طارت لفترة أطول، وسحبت أقصى تيار قدره 64 أمبير، واستهلكت فقط 170 ميلي أمبير ساعة من البطارية، يظهر ذلك زيادة كفاءة إعداد الخلايا الستة، بالنظر إلى أنها كانت قادرة على الطيران لفترة أطول واستخدام نسبة أصغر من سعة بطاريتها.

الآن دعونا نسمع ما قاله الطيار عن الرحلة وأفكاره حول 6s: بالنسبة لي، كان الجزآن الأكثر وضوحًا هما الانطلاق الكامل إلى الانقسام حيث كان من الأصعب التعافي والوصول إلى الزاوية المسطحة الحقيقية التي تحدثت عنها، حيث أنزل وأصوب مباشرة، كان ذلك أصعب. أعتقد إذا شاهدته سترى أنه يتأرجح قليلاً أكثر، ثم الانعطاف الحاد بعد ذلك عبر البوابة، كان من الأصعب والأصعب الخروج من ذلك المنعطف. هذه القوة المستمرة لفترة أطول في نهاية البطارية هي واحدة من أبرز ميزات الطائرات رباعية الخلايا 6. كما أنها متسقة مع انخفاض الأمبير على البطاريات وتؤدي إلى اتساق أكبر كما سيناقش المبتدئ بعد ذلك.

أكبر فرق أود قوله هو أن 6s كان أسهل بكثير في الطيران بسبب اتساقه، وهذا شيء سيكون من الصعب إبرازه أثناء محاولتنا إجراء اختبارات علمية، لأنك تشعر بثقة أكبر. سيقول الناس إن هذا أمر ذاتي. لذا السباق هناك هو لعبة ذهنية فوق لعبة المعدات، لذلك ما أود قوله هو أن أكبر فرق شعرت به عندما قمنا بالإرسال الكامل مع 6s، ما زلت أشعر أنني أستطيع الذهاب بسرعة، بينما هنا مع الاتساق في 4s الذي ليس إرسالًا كاملاً، قرب نهايته كنت أجد صعوبة في البقاء.

الاتساق طوال مدة الطيران هو أحد أهم الأمور للطيارين، لأن التغيرات الصغيرة في التحكم قرب نهاية الطيران يمكن أن تؤدي إلى حوادث.

عندما تنخفض البطارية على 4s، أكبر شيء بدأت ألاحظه هو أن ضبطك يصبح أرخى، كأنك تطير على 3s الآن مع بطارية 6s 1300mah ليثيوم بوليمر على سبيل المثال، كنت قادرًا فعليًا على الالتزام بخطوطي بسهولة بسبب ذلك، كان هذا شيء خطر ببالي، الآن مع 6s حيث يكون أدنى جهد فعليًا أعلى مقارنة بأدنى جهد على 4s، يبدو الأمر أكثر اتساقًا بكثير، أعتقد أن طائرتك رباعية المراوح تطير بشكل أكثر اتساقًا.

باختصار، أعتقد أن 6 سم هي حقًا مستقبل السباقات مع استمرار زيادة مهارات الطيارين.

ومع ازدياد تنافسية السباقات، يجب علينا دفع حدود التكنولوجيا إلى أبعد من ذلك.

لتحقيق أوقات طيران أطول ورحلات أكثر اتساقًا. لكن كيف يرتبط كل هذا بالفيزياء؟

حسنًا، إنه تطبيق جديد ومثير لنظرية تهدف إلى الحفاظ على الطاقة مع تقليل سحب الأمبير لفائدة بطارياتنا. سباقات FPV حقًا هي نسخة الفقراء من F1، حيث يجب على المستهلكين الاستمرار في دفع التكنولوجيا المتاحة لتعظيم الأداء. لا أشك أن مستقبل سباقات الطائرات بدون طيار يتضمن الجهد العالي، من المثير رؤية نظريات مثل هذه مرتبطة بالاختبارات الواقعية التي تغير الرياضة كما نعرفها.