Как повысить эффективность FPV-дрона и увеличить время полета

Все пилоты FPV-дрона, наверняка, знают, какими неприятными бывают ранние оповещения о низком напряжении аккумулятора. Если вы ищете способы повысить эффективность вашего FPV-дрона и максимально увеличить время полета, будь то гонки, фристайл или полеты на большие расстояния, эта статья предназначена для вас. Квадрокоптеры (или в целом мультикоптеры) не являются самыми эффективными летательными аппаратами по сравнению с дронами самолетного типа, поэтому у них, как правило, относительно короткое время полета. Далее мы предложим несколько советов, которые помогут вашему FPV-дрону дольше оставаться в воздухе.

Если вас интересуют полеты на дальние дистанции, ознакомьтесь с нашим «Руководством по FPV-полетам на дальние расстояния».

Время полета и время зависания

Существует различие между временем полета и временем зависания. Почти всегда вы можете добиться одинакового времени зависания на том же самом квадрокоптере и аккумуляторе в тех же самых условиях, зависая в том же самом месте. Между тем, время полета может значительно варьироваться в зависимости от того, насколько быстро вы летите и насколько активно давите на газ.

Сделайте дрон более легким

Чем больше весит летательный аппарат, тем больше требуется тяги и мощности, чтобы удерживать его в воздухе. Уменьшив вес вашего FPV-дрона, вы можете не только существенно продлить время полета, но также улучшить маневренность в целом. Каждый сниженный грамм веса добавит несколько дополнительных секунд нахождения в воздухе.

Мы можем рекомендовать удалить ненужные аксессуары, такие как светодиодные ленты, детали из термопластичного полиуретана и защитные приспособления. Перейдите на более легкие компоненты, в частности, двигатели и рамы, чтобы сбросить лишние граммы.

Даже самые мелкие компоненты суммарно скажутся на полетных качествах дрона. Если вы замените стальные болты и гайки на титановые и алюминиевые, вы снизите их вес наполовину.

Используйте более емкий аккумулятор

Каждая батарея имеет номинальную емкость, измеряемую в мАч (миллиампер-часах). На первый взгляд, более емкий аккумулятор должен обеспечить более продолжительное время полета. Однако здесь необходимо найти баланс. Слишком большой (следовательно, более тяжелый) аккумулятор может снизить производительность, в результате ваш квадрокоптер будет работать вяло из-за перегруженности. То есть слишком тяжелая батарея может фактически сократить время полета.

Чтобы подобрать оптимальный аккумулятор для дрона, попробуйте полетать с добавочным грузом. Если вы почувствуете ухудшение летных качеств и станет сложнее управлять аппаратом, знайте – дрон стал чересчур тяжелым. Суммарный вес добавленного груза и существующей аккумулятора будет пределом веса самой большой батареи, которую может выдержать ваш дрон.

Сравнение нескольких аккумуляторов поможет определить оптимальное время полета, но здесь следует учитывать такой фактор, как плотность энергии. Для расчета плотности энергии нужно умножить напряжение и емкость аккумулятора, а затем поделить это число на вес дрона. Чем выше плотность энергии, тем больше энергии аккумулятор сохраняет на грамм.

Рейтинг C (C-Rating)

Для миссий, где важную роль играет длительное время полета, мы рекомендуем выбирать аккумуляторы с умеренным рейтингом C.

Батареи одинаковой емкости могут значительно различаться по размеру и весу из-за разного рейтинга C.

Если слишком низкий рейтинг C приводит к неэффективности из-за просадок напряжения, то чрезмерно высокий рейтинг C, предназначенный для гонок, также негативно влияет на эффективность из-за повышенного использования металла (это делается, чтобы снизить внутреннее сопротивление при высоких токах). Разумеется, этот дополнительный металл увеличивает вес батареи. При выборе рейтинга C для достижения оптимальной эффективности надо придерживаться золотой середины, которая зависит от конкретных настроек вашего дрона.

Примечание. Подробно о рейтинге C вы можете узнать из нашего руководства «Выбор LiPo батарей для FPV-дронов».

Важность правильного ухода за аккумуляторами

Уход за аккумулятором – это сложный предмет, заслуживающий отдельного разговора. Со временем батареи деградируют, их емкость уменьшается. И очень важно для продления срока службы правильно обращаться с ними, избегая чрезмерной перезарядки и разрядки.

Литий-ионные аккумуляторы

Некоторые пилоты дронов используют литий-ионные батареи вместо литий-полимерных. Это весьма популярная практика, поскольку литий-ионные аккумуляторы отличаются более высокой плотностью энергии, чем литий-полимерные батареи, но при этом у них ниже скорость разрядки. Как правило, они предлагают почти удвоенную емкость при одинаковом весе.

На нашем сайте вы можете прочитать отдельный обзор, посвященный использованию литий-ионных батарей.

Правильный темп полета

Если пилот все время нажимает на полный газ, то это верный способ очень быстро истощить заряд батареи. Полеты на максимальной скорости иногда необходимы, однако если вашим приоритетом является увеличение времени полета, то более разумным будет осторожно обращаться с газом.

Летите на дроне вперед с постоянной скоростью, старайтесь держать джойстик газа на постоянном уровне, не перемещая его вперед и назад, поскольку это будет постоянно ускорять и замедлять двигатели и тратить лишнюю энергию.

Ускоряйтесь плавно и держите все на минимуме. Избегайте резких изменений скорости или направления. Соблюдая эти правила, вы обязательно продлите время полета вашего беспилотника.

Удерживание газа на том же самом уровне, пока не достигнете желаемой высоты и скорости, потребует некоторой практики. Но как только вы освоите это, то заметите, как серьезно увеличилось время вашего полета.

Минимальные движения стиков

Каждая команда джойстика с пульта дистанционного управления вызывает изменение скорости двигателей, что в свою очередь влечет за собой нагрев мотора и ускоренное истощение батареи. Для тех, кто хочет максимально увеличить время полета, ключевым моментом является плавный полет с минимальными движениями джойстика. Как и в случае с равномерным управлением джойстиком газа, меньше значит лучше.

Выбирайте правильные погодные условия

Еще одним ключевым фактором, влияющим на длительность полета, являются погодные условия. Выбор спокойного безветренного дня увеличит полетное время. Избегайте полетов при сильном ветре, поскольку сопротивление ветра может значительно снизить время полета.

Холодная погода также негативно влияет на аккумуляторы и существенно уменьшает время полета. Литий-полимерные батареи лучше всего работают при температуре +25-35 градусов Цельсия. Если температура опускается ниже этого уровня, аккумуляторы становятся менее «напористыми» и имеют худшую просадку напряжения, которая приводит к сокращению полетного времени. Поэтому в более холодную погоду рекомендуется перед полетом разогреть батареи, например, подержать их в кармане.

Узнайте больше из нашей статьи «Полеты на FPV-дроне зимой».

Эффективность двигателей и пропеллеров

Эффективность двигателей и пропеллеров может быть протестирована на тяговом стенде. Также про нее можно найти информацию в интернете.

Эффективные двигатели обеспечивают большую тягу на ватт и лучше всего работают в определенных диапазонах газа. Вам следует учитывать свои летные привычки и потребности, чтобы выбрать мотор, который наиболее соответствует вашему стилю полета.

Вес и размер мотора также имеют значение. Если небольшой и легкий двигатель соответствует вашим требованиям, то использовать более крупный и тяжелый мотор будет менее эффективно. Относительно низкое значение KV (число оборотов двигателя на вольт без нагрузки) предпочтительнее при более низком номинальном токе, если вы просто хотите идти расслабленным крейсерским ходом.

Больше информации о двигателях FPV-дронов вы можете найти в статье «Как выбрать двигатели для FPV-дрона».

Пропеллеры с меньшим количеством лопастей (двумя или тремя) обычно более эффективны. Пропеллеры с меньшим шагом хода могут также снизить потребление тока так же, как если используется круизный стиль полета. Если вы стремитесь к более высокой максимальной скорости, то имеет смысл иметь пропеллеры, как минимум, с тремя лопастями и большим шагом хода.

Наши рекомендации по выбору пропеллеров вы найдете в соответствующей статье на нашем сайте.

Более крупные пропеллеры обеспечивают более высокую эффективность, чем небольшие пропеллеры. Они производят больше тяги и позволяют дрону нести более тяжелую батарею. Но здесь важно подобрать правильный пропеллер, соответствующий правильному размеру мотора и значению KV. Не допускайте перебора или недобора в комбинации – все должно быть сбалансировано для достижения оптимальной эффективности.

Оптимизируйте центр тяжести

Если центр тяжести вашего дрона сбалансирован неправильно, часть моторов может работать с некоторой перегрузкой для обеспечения равновесия аппарата. При правильном центре тяжести все четыре двигателя будут работать на одинаковом уровне, и это идеально для их эффективности.

Настройка

Бесщеточные двигатели теряют свою эффективность, когда они нагреваются. Правильная настройка PID и фильтров поможет снизить вибрации и перегрев мотора, что в итоге приведет к повышению эффективности.

Оптимизируйте настройки контроллера скорости

Некоторые настройки контроллера скорости улучшают эффективность летательного аппарата, например, более высокая частота ШИМ (PWM). Впрочем, это может снизить исходную мощность вашего дрона, но если для вас приоритетным является время полета, на эти настройки стоит обратить внимание.

Заключение

Если вы хотите добиться максимально возможного времени полета, главным правилом всегда должно быть «чем меньше, тем лучше». Меньше блестящих и бесполезных деталей, меньше веса, меньше трюков и меньше движений джойстиков в большинстве случаев (если не всегда) приведут к увеличению полетного времени. Следуйте всем этим рекомендациям, и тогда сможете продержаться в воздухе на несколько минут дольше.