Гонки на FPV-дронах: аккумуляторы 4s против 6s

Дрон-рейсинг: 4-баночные против 6-баночных LiPo, в чём же дело, в чём разница?

Давайте узнаем.

Прежде всего, что такое дрон-рейсинг. Дрон-рейсинг включает полёт таких аппаратов, как этот, со скоростью свыше 8200 миль в час, пилоты надевают очки, чтобы видеть точку зрения от первого лица с аппарата, и используют радиопередатчики, как этот, для управления ими.

Типичный формат гонки включает полёт по трассе с воротами и флагами в течение двух минут. По истечении этих двух минут пилотам разрешается завершить последний круг, однако главная проблема — закончить эту гонку длительностью от 2 до 2,5 минут. Технология аккумуляторов в настоящее время является самым ограничивающим фактором в дрон-рейсинге, это означает, что литий-полимерные аккумуляторы, как этот, — практически единственный вариант, который у нас есть, а также это означает, что плотность энергии должна оставаться относительно постоянной во всех конфигурациях. Это заставило многих пилотов искать более эффективные настройки, часто используя более высокое напряжение и моторы с меньшим KV. Сэм из Future здесь, чтобы объяснить KV — это просто теоретические обороты в минуту (RPM) холостого мотора на вольт. Это логично, учитывая уравнение p равен IV, мы можем поддерживать мощность относительно постоянной, увеличивая напряжение и снижая ток. Также видно, что 4-баночные конфигурации с 16,8 вольт и моторами 2600 KV дают примерно такой же теоретический RPM, как и 6-баночные 25,2 вольт с моторами 1750 KV.

Другие преимущества 6-секционных аккумуляторов включают большую стабильность на протяжении всего полёта, больший крутящий момент на моторах, что улучшает полёт, а также меньшую нагрузку на электронику, что означает меньшие потери энергии в виде тепла. Мы можем сравнить 6-секционный аккумулятор ёмкостью 1,05 ампер-часа и 4-секционный аккумулятор ёмкостью 1,55 ампер-часа и увидеть, что у них очень похожие показатели ватт-часов. Это значит, что у них также очень похожий вес, что делает оба самолёта очень похожими для целей тестирования. Прежде чем перейти к более прямому сравнению 4-секционных и 6-секционных аккумуляторов, я считаю важным обсудить недавние гонки Open Grove, проведённые в Калифорнии, обратите особое внимание на двух пилотов справа, эти пилоты летают на 4-секционных установках, а четыре слева — на 6-секционных. Прежде чем перейти к более прямому сравнению 4-секционных и 6-секционных аккумуляторов, мы должны сначала обсудить недавние гонки Open Grove, проведённые в Калифорнии. Это важно, потому что это были первые гонки после изменения правил, разрешающих высоковольтные установки. В них участвовало много лучших пилотов из США, а трасса требовала интенсивного управления газом, что показало некоторые различия между 4-секционными и 6-секционными установками. Эта трасса также заставила многих пилотов, летающих как на 4-, так и на 6-секционных аккумуляторах, перезаряжать свои батареи. Перезарядка — это небезопасная практика зарядки аккумуляторов сверх рекомендованных производителем пределов. Литий-полимерные аккумуляторы следует заряжать только до 4,2 вольт на ячейку. Стандартная перезарядка достигает примерно 4,35 вольт на ячейку или даже 4,4 вольт на ячейку. Большинство пилотов на этих гонках, летающих на 6-секционных аккумуляторах, заряжали их до этих пределов. Хотя некоторые пилоты, например Вэновер, пилот в верхнем правом углу, даже заряжали свои 4-секционные аккумуляторы до 4,75 вольт на ячейку. Это привело к одному возгоранию аккумулятора на гонках и показывает преимущество более эффективных 6-секционных установок. Пилоты, летающие на 4-секционных аккумуляторах, должны были ограничивать мощность и брать более узкие траектории, тогда как пилоты на высоковольтных 6-секционных установках имели больший запас прочности и могли немного больше нагружать свои установки, чем те, кто летал на 4-секционных. К концу гонки стало очевидно несколько вещей, наиболее заметным из которых является конкурентное преимущество, которое даёт 6-секционный аккумулятор. Пилоты на 6-секционных аккумуляторах смогли закончить большинство своих гонок, в то время как пилоты на 4-секционных вынуждены были идти на жертвы. Free fall в нижнем правом углу летал на одних из самых эффективных 4-секционных моторов, которые также менее мощные, чем традиционные установки, поэтому взятие более узких траекторий было критически важным. Вэновер в верхнем правом углу с тех пор стал более открыт к 6-секционным установкам, учитывая его проблемы с зарядкой 4-секционных аккумуляторов до напряжения 6-секционных.

Далее рассмотрим сравнительный анализ установки с 4 и 6 элементами. Оба квадрокоптера, которые здесь летают, построены для почти идеального сравнения: они используют одни и те же компоненты, за исключением моторов и батарей, и весят примерно одинаково. За пультом управления профессиональный пилот Закари Тейер, который стабильно показывает время круга от 19 до 22 секунд. К концу полёта мы можем использовать его опыт и данные на экране, чтобы получить точное представление о реальных различиях между 4- и 6-элементными установками.

Давайте перейдём к концу видео, чтобы услышать его мысли о полётах и посмотреть записанные данные.

Вот мы и подошли к концу обоих полётов. Сначала на основном экране мы увидим посадку квадрокоптера с четырьмя элементами, в то время как квадрокоптер с шестью элементами в верхнем левом углу может летать дольше и завершить ещё один круг. Данные о полёте показывают, что аппарат был включён в течение 2 минут и 39 секунд, потреблял максимум 114 ампер и израсходовал 16 миллиампер-часов с батареи. В сравнении с шестиклеточным квадрокоптером, который летал дольше, потреблял максимум 64 ампера и израсходовал всего 170 миллиампер-часов с батареи, это демонстрирует повышенную эффективность шестиклеточной установки, учитывая, что он мог летать дольше и использовать меньший процент ёмкости батареи.

Теперь давайте послушаем, что пилот сказал о полёте и своих мыслях о 6s: Для меня двумя самыми заметными моментами были резкий полный газ до разделения, так как было сложнее восстановиться и достичь того самого плоского угла, о котором вы говорили, когда я спускаюсь и просто лечу прямо — это было сложнее. Думаю, если вы посмотрите, вы увидите, что квадрокоптер немного покачивается, а затем резкий поворот сразу после этого через ворота — становилось всё труднее вырваться из этого поворота. Эта более длительная мощность в конце работы аккумулятора — одна из самых заметных особенностей 6-селл квадрокоптеров. Это также согласуется с меньшим амплитудным током на аккумуляторах и приводит к большей стабильности, о чём новичок расскажет далее.

Самое большое отличие, которое я бы отметил, — 6s было намного проще пилотировать из-за его стабильности, и это то, что будет сложно выявить при научных тестах, потому что вы чувствуете себя увереннее. Люди скажут, что это субъективно. Так что гонки — это субъективная вещь, это ментальная игра поверх игры с оборудованием. Поэтому я бы сказал, что моё главное отличие — когда мы делали полный разгон с 6s, я всё ещё чувствовал, что могу лететь быстро, тогда как здесь, с 4s, где стабильность ниже и это не полный разгон, ближе к концу мне было трудно удержаться.

Стабильность на протяжении всего полёта — одна из самых важных вещей для пилотов, потому что небольшие изменения в управлении ближе к концу полёта могут привести к авариям.

Когда аккумулятор на 4s садится, самое заметное, что я начал замечать — это то, что ваша настройка становится менее жёсткой, как будто вы летите на 3s. Например, с 6s 1300mah lipo я всё ещё мог легко проходить свои линии благодаря этому. Это что-то, что просто пришло мне в голову: сейчас с 6s минимальное напряжение фактически выше по сравнению с минимальным напряжением на 4s, и это ощущается гораздо более стабильным — ваш квадрокоптер действительно, я думаю, летит более стабильно.

Просто подытоживая, я думаю, что 6см действительно является будущим гонок, поскольку навыки пилотов продолжают расти

и по мере того как гонки становятся всё более конкурентными, мы должны дальше расширять границы технологий

чтобы добиться более длительного времени полёта и более стабильных полётов. Но как всё это связано с физикой

ну это захватывающее новое применение теории, которая направлена на поддержание мощности при одновременном снижении потребления тока для пользы наших аккумуляторов. FPV гонки действительно можно назвать "Формулой-1 для бедных", где потребители вынуждены постоянно использовать доступные технологии для максимизации производительности. Я не сомневаюсь, что будущее дрон-рейсинга связано с высоким напряжением, и приятно видеть, как такие теории сочетаются с реальными испытаниями, которые действительно меняют спорт, каким мы его знаем.