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 Betreff des Beitrags: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Fr 12. Apr 2019, 21:09 
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Derzeit bauen mein Kollege Walter und ich einen "reversen" Tri-Motor VTOL. Die inzwischen verbreiteten dreimotorigen Senkrechtstarter und Lander (VTOL) haben meist 2 schwenkbare Motoren vorne - werden also zur 2-Mot im flächenflug - und einen entweder fest ("vectored yaw" = Yaw beim SChweben wird durch gegensinniges Kippen der beiden vorderen Motoren erreicht) oder seitlich etwas kippbaren Motor hinten (YAW wie bei einem normalen Tricopter) , der im Flächenbetrieb abgeschaltet wird.

Unser erster Senkrechtstarter "Mozart" hat diese Motoranordnung. Urspürnglich hatten wir uns eine gute Effizienz für den Betrieb kurzer senkrechter Start/möglichst langer Flächenflug/kurze senkrechte Landung erhofft. Die Hoffnung baute auf der Tatsache, dass man für den Flächenflug ja lediglich den hinteren Motor und zwei leichte Tiltservos vorne "überflüssig" mit sich rumschleppt und beide vorderen Motoren voll für den Vortrieb da sind.

Mit dem zum Quad-VTOL umgebauten Mini Talon (4 Motoren nur zum Schweben, ein Motor nur für den Vortrieb) wurden wir eines besseren belehrt. Hier sind Schwebeantrieb und Flächenflugvortrieb völlig getrennt (Die 4 wie im Quad angeordneten Motoren sind einzig zum Schweben, der hintere Motor samt Prop nur zum Flächenflug) Hierdurch können die Motor/Prop/Batterie Parameter fürs Schweben bzw. den Vortrieb im Reiseflug gnadenlos optimiert werden und müssen ncht wie bei TriTilt für beides taugen. Hätte nicht gedacht, dass der Quad-Plane dem Tri-Tilt so überlegen in der Effizienz ist, zumal man ja 2 Stangen mit Motoren und stehenden Props mit sich rum schleppt.

Aus beidem ist die Idee geboren, einen reversen Tri-Motor VTOL zu bauen. Revers, weil 2 Motoren hinten nur zum SChweben das Hauotgewischt tragen werden und der vordere nach vorne kippt und im Flächenflug für den Vortrieb sorgt. Er liegt relativ weit vor dem CG, um beim Schweben einen möglichst gerignen Aftrieb liefern zu müssen und entsprechend besser für die Cruising-Speed optimiert werden kann, Beide hinteren Motoren und Props sind für das SChweben optimiert. Um den CG möglichst weit nach hinten zu bekommen, haben wir einen gepfeilten Flügel angedacht. Die Hinteren Motoren bekommen ihre eigene Hochstrombatterie mit geringer Kapazität, der vordere Motore bekommte einen LiIonen Akku möglichst hoher Kapazität.

Prinzipskizze:
Dateianhang:
a.JPG
a.JPG [ 29.32 KiB | 407-mal betrachtet ]


Das Modell soll möglichst simpel aufgebaut sein, hier die erste Skizzen:
Dateianhang:
b.jpg
b.jpg [ 41.43 KiB | 407-mal betrachtet ]

Dateianhang:
image023.png
image023.png [ 29.84 KiB | 407-mal betrachtet ]

Mein Kollege hat derzeit den Rumpf im Aufbau:
Dateianhang:
image006.jpg
image006.jpg [ 8.21 KiB | 407-mal betrachtet ]

Dateianhang:
image007.jpg
image007.jpg [ 11.82 KiB | 407-mal betrachtet ]


Die Flugsteuerung wird wieder aus einem Pixhawk mit Arduplane bestehen. Die schon umfangreiche Arduplane VTOL Firmware funktioniert mit dieser Anordnung (noch) nicht. Peter Hall hat netterweise schon eine erweiterte Firmware geschrieben.

Erstes SChweben könnte Ende April/Anfang Mai sein.

Rolf


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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Sa 13. Apr 2019, 09:45 
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Hi Rolf
Hochinteressant!
Ja erstaunlich wie manchmal die Realität von unserer Vorstellung abweicht. Drücke Euch fest die Daumen. :daumenhoch: :up:
Lg Matze

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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Sa 13. Apr 2019, 12:56 
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Hallo Rolf,

Sehr interessant, das wären dann vom Aufwand weniger Elemente als bisher. (Motoren,Servos)
Also so wie ein vectored Tailsitter, aber mit der Möglichkeit den vorderen Antrieb für Flächenflug
zu optimieren und ein Tiltservo mit 90 Grad reicht.

Viel Erfolg mit dem neuen Konzept. Toll dass da Peter Hall mitzieht.
Otto

Edit: Oder schwenken die hinterne Mots auch? (+/- 30 °)

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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Sa 13. Apr 2019, 18:52 
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Rolf, eins fiel mir noch ein, wenn Du den SP möglichst weit nach hinten bekommen willst, bei meinem Stiegker ist der bei 60-70% hinter der Nasenleiste, Du kannst dafür sorgen, daß dein HLW ein tragendes Profil bekommt und ggfs ein bischen größer ausfällt, dann verringert sich der Abstand zwischen Schwerpunkt und hinteren Hubvektoren nochmals deutlich. Das funktioniert sehr gut und bei abgestimmten Profilen wird ein leistungsstarker Segler! Der Rumpf braucht dabei auch nicht so kurz sein wie auf der Skizze, denn je länger um so mehr Moment entsteht für das momentengleichgewicht um den SP bedeutet das, daß der SP weiter nach hinten geht.
Bsp: Flügel 80% und HLW 20% Auftrieb dann ist das Hebelverhältnis 20/80, also zwischen den Auftriebsvektoren Fluegel und HLW teilt sich die Strecke 20 zu 80.
So weißt Du wie Du ggfs. noch mehr erreichen kannst, lg Matze

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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Sa 13. Apr 2019, 19:24 
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Super, Danke für die Hilfe :winken:

LG Rolf


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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Mo 15. Apr 2019, 07:30 
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Hallo Rolf,
Habt ihr auch geprüft, ob nicht ein Delta Flieger mit in die Flächen eingebauten Rotoren eine Möglichkeit wäre?
Also 2 grosse Löcher für die Props. Ich glaube da war mal so was ähnliches für ein bemanntes UAV geplant.
Da wurden für den Flächenflug dann die Löcher verschlossen.

Ich kenne mich aerodynamisch nicht aus, aber gepfeilte Tragflächen weisen ja darauf hin. Und ein Leitwerk ist ja
heikel für Transport und Baumlandungen etc.

Kennt ihr das Programm für die Berechnung des CG etc? https://www.ecalc.ch/cgcalc.php
Hat für meinen Skywalker mit den Angaben des Herstellers übereingestimmt.

So was wi unten. Wie die Löcher den Auftriebspunkt verschieben kann ich nicht sagen.
Gruss Otto


Dateianhänge:
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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Mo 15. Apr 2019, 09:30 
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Guten Morgen Otto,

wir hatten mal einen Horten Nurflügler so angedacht, aber rasch verworfen: Allein die (noch?) wacklingen Duocopter haben uns davon abgehalten, das zu probieren. Vortrieb war konventionell gedacht, im Flug sollte ein Deckel über die Props. Allerdings wird man den Deckel stabil machen müssen, da er ja auf der Flügeloberseite bei Flug ordentlich nach oben gezogen wird.

Oder dachtes Du an den Tiltrotor Duocopter von Agusta Westland: https://en.wikipedia.org/wiki/AgustaWes ... oject_Zero

Stabiler könnten die m.E. Schweben, wenn sie mit zyklischem Pitch wie beim Heli angelenkt werden würden. Wäre im Flachen Flügel verbaut eine Herausforderung für die schweizer Präzisionsuhrmacher ;-)

Das E-Calc Programm ist bekannt, Danke für den Link.

In gewissen Grenzen werden wir die hinteren Props und die V-Flügel mit Rumpf verschieben können, da alles quasi auf einem Carbonrohr "aufgefädelt" ist.

LG Rolf


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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Mo 15. Apr 2019, 10:31 
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Hallo Rolf,

Nein, kein Duorotor.
Genau wie von euch angedacht, nur im Flügel integrierte Rotoren und kein Leitwerk.
So in dem Stil, https://www.youtube.com/watch?v=zW28Mb1YvwY
Da ist allerdings der TiltMotor hinten.
In meinem Bild habe ich nur den vorderen Tilt-Motor weggelassen.

Gibt sicher Wirbel im Loch, aber das gibt es auch um die hinten freistehenden Props.
Natürlich ist euer Konzept flexibler, von wegen verschieben.
Und es dürfte auch schwierig sein, die Auftriebsverschiebung durch die Löcher zu berechnen. Da müsste ein Windkanal her, der von den Gebr. Wright wäre sicher zu haben.

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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: So 21. Apr 2019, 19:59 
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Walter hat Rumpf. Tiltmechanik und Motoren fertig gestellt. Jetzt bin ich mit den Bits&Bytes dran:
Dateianhang:
hover.jpg
hover.jpg [ 282.11 KiB | 129-mal betrachtet ]

Ich warte noch auf die ESCs, dann soll es ans Probeschweben gehen. Zunächst mal ohne Flächen, um die grundsätzliche Steuerbarkeit und korrekte Parametrisierung der Firmware zu gewährleisten.
CG ist da errechnet, wo das rote CG ins Bild kopiert ist. Die Flächen sind noch im Bau. Hinteres Höhenleitwerk wird nach Tip von Matthias ebenfalls tragend ausgelegt. Auf dem durchgehenden Rohr können wir die hinteren Motoren, den Rumpf und Höhen/Seitenleitwerk später nach Bedarf noch was verschieben. Die Hauptlast beim SCweben sollen die hinteren beiden Motoren tragen, die beim Vorwärtsflug abgeschaltet sind.

Frohe Ostern
Mich schon auf die ersten Hüpfer freue
LG Rolf


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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Mo 22. Apr 2019, 08:53 
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Sieht gut aus :up:
Was für Props verwendet Ihr? Macht ja für den Horizontalflug sinn vorne etwas mehr Steigung zu haben oder sind erstmal alle gleich?
Viel Erfolg lg Matze

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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Mo 22. Apr 2019, 10:31 
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Hallo Rolf,
Gute Präsentation, halb real halb virtuell.

Wenn ich richtig sehe, sind beide hinteren Mots schwenkbar.
Bei einem normalen Trikopter ist aber nur ein Mot hinten schwenkbar.
Ich nehme an, für Yaw Stabilität.
Wäre das nicht auch bei eurem Konzept machbar, in dem Fall der vordere Motor.
Würde ein Servo weniger bedeuten bzw. dessen Gewicht.

Viel Osterspass, Gruss Otto

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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Mo 22. Apr 2019, 17:56 
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@Matzito: Der vordere Prop. ist steiler ud größer im Durchmesser. Wie Steil , hängt davon ab, dass er beim Schweben noch sicher in der Lage ist, die Nase anzuheben.

Der CG ist möglichst weit hinten, damit die hinteren beiden Motoren die Hauptlast tragen, die Props optimiert fürs SChweben.

@Otto:

Der Vordere Motor müsste bei einem "normalen" Trikopter-Design sowohl um die Rollachse schenken können - aber auch um die Querachse zum Übergang in den Flächenflugbetrieb.

Wir wollten erstens das vermehrte Spiel durch zwei kippbare Achsen vorne vermeiden. Zweitens sollte der vordere Motor/Prop beim Schweben möglichst wenig gefordert sein - was er wäre, wenn er noch zB 30° zur Seite kippen könnte bedeutet dies fast 15% weniger Schubvektor nach oben.

Daher kippen also die hinteren Motoren, die ohnehin nur zum Schweben ausgelegt sind.
Beim Flächenflug macht das Servo mehr an Gewicht nichts aus.

LG Rolf


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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Mo 22. Apr 2019, 18:22 
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Danke für die Erklärung.

Andere Frage.
Bei der Untersuchung wie der Strom sich bei verschiedenen Belastungen eines Servos verhält, bin ich auf etwas gestossen.
Bei 50 Hz entstehen bei jedem Puls Stromspitzen von 1A (KO) und dazwischen Pausen ( 0 Amp) so richtig Ideal als Störgenerator.
Vom BEC zum Pixhawk und weiter zu den Servos als "Antenne"
Im Moment mit dem Robot Doppelachsen Servo, aber ich werde noch weitere darüber untersuchen.
Eigentlich hätte ich mir mehr "Intelligenz" hinter dem Wort "Digital" Servo vorgestellt.
Wenn ich die Frequenz (Servotester) auf 200 Hz erhöhe, sind die Spitzen kleiner und es entstehen fast keine
Pausen. Das Servo bewegt sich hörbar weicher. Es scheint, als würde nur bei einem Impuls ein Soll-Istvergleich mit entsprechender Korrektur stattfinden. Das Signal wird nicht gespeichert bis
zum nächsten Impuls.
Ist der Parameter Servo_Rate der Richtige um das einzustellen? Im Wiki steht, da würden alle Ausgänge beeinflusst. Die Ausgänge 5 und 6 haben aber schon jetzt 500 Hz.
Scheint bei der Wahl von Tailsitter so zu sein. Die maximale Taktrate für die Servos ist natürlich nirgends erwähnt. Ausser dass sie bei Analog Servos niedrig sein muss.
Andere Infos habe ich nicht gefunden, ausser irgendwo etwas von Gruppen.

Danke, Otto

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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Di 23. Apr 2019, 17:26 
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lorbass hat geschrieben:
Andere Infos habe ich nicht gefunden, ausser irgendwo etwas von Gruppen.


Guten Abend Otto,

das mit den Gruppen beim Pixhawk ist schon zielführend. Irgendwo hatte ich auch mal einen Link zu der Info von Tridge zu den Ausgabegruppen am Pix. Es liegt an der Hardeware, das man nicht beliebig jeden Ausgang auf 50 oder 400 Hz PWM oder 490 schalten kann, sondern in lediglich 3 oder 4 Gruppen. Den Link habe ich vorhin trotz allen Suchens nicht gefunden. Es ist wohl so, dass wenn Du einen Kanal auf Coptermotor schaltest, alle in der Gruppe mit der höheren Frequenz arbeiten.

Lieben Gruß den Rhein aufwärts ;-)

Rolf


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 Betreff des Beitrags: Re: "Reverser" Tri-Motor VTOL
BeitragVerfasst: Di 23. Apr 2019, 18:18 
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Danke für die Antwort.
Werde eben das mal ausmessen. Dafür habe ich ja das tolle Ding gekauft.
https://us.banggood.com/Wholesale-Wareh ... ds=myorder

Gruss Otto bei 25 Grad

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