Производство механических прототипов дронов — чего ожидать?

Покорение неба было одной из величайших битв человечества с древних времен. Наши предки предупреждали нас, что небо может быть опасным врагом. Вспомним легенду об Икаре, мальчике, который так хотел летать, как птица, что отец сделал ему крылья из птичьих перьев и воска. Он летал все выше и выше, пока солнце не растопило воск, и он не упал насмерть. Эта история дает нам два важных урока:

1. Всегда делайте механические или функциональные прототипы своих самолетов и тщательно их тестируйте;

2. Попробуйте проверить их, не находясь внутри. Или хотя бы парашют.

К счастью, современное производство и авиатехника дают нам возможность делать и то, и другое. Мы можем удаленно управлять прототипами наших самолетов и создавать прототипы за короткое время.

Что такое дроны?

Дроны стали лучшими самолетами-любителями. Они легкие, маленькие, на них легко летать, и их можно изготовить собственноручно, что привлекает многих любителей возиться с механизмами. Однако дроны появились намного раньше. Первые упоминания о них относятся к 1920-м годам.

Первые попытки создания дронов не увенчались успехом. Было много отдельных изобретателей, которым удалось создать прототипы вертолетов с 4-6 винтокрылыми двигателями. Эти самолеты были слишком нестабильны, несинхронизированы и слишком напрягали пилота, поэтому до недавнего времени их разработка в основном была заброшена.

Благодаря современным разработкам в области аэронавтики и электроники прежние технические трудности с функциями дрона в основном были преодолены. Дроны стали беспилотными, поскольку проблема пилота была единственной. Однако в пилоте больше нет необходимости. Вы можете просто установить его с камерой и получить пульт дистанционного управления. Современная электроника делает конструкцию этого транспортного средства очень простой, поэтому многие люди делают дроны в качестве хобби или покупают их, чтобы снимать отличные фильмы, рисовать, доставлять вещи или даже шпионить за соседями, кто знает. Есть даже история о человеке, который решил увековечить свою кошку, превратив ее в квадрокоптер.

Из чего состоит дрон?

Типичный дрон имеет следующие элементы, определяющие его функциональность:

1. Фрейм. Это основная часть и самая важная. Он скрепляет все функциональные объекты, определяет общую прочность конструкции и влияет на аэронавигационные свойства устройства. Я буду в основном говорить об этой части, так как это практически единственная часть, которую вам придется проектировать и производить самостоятельно или с использованием мастерской прототипов (что настоятельно рекомендуется, если у вас нет инженерного образования, поскольку в В конце концов, это будет дешевле и быстрее, так как производители прототипов создадут качественную раму, лучше подберут материалы и проконсультируют вас по дизайну)
2. Двигатели. Вам может понадобиться от 4 до 8 моторов в зависимости от того, сколько винтокрылов вы хотите. Двигатель определяет скорость вращения лопастей дрона и, следовательно, его мощность. Есть много производителей двигателей, которые предлагают дешевые и надежные решения.
3. Электронные регуляторы скорости. Это устройства, которые синхронизируют ваши пропеллеры и не дадут вашему дрону сойти с ума. Они также очень дешевы и их легко найти.
4. Пропеллеры. Теперь это основные движущиеся части винта. Их лопасти имеют сложную геометрию, а их размер и форма будут зависеть от веса и размера рамы, поэтому вам, вероятно, придется заказывать их вместе с рамой.
5. Батареи, разъемы и элементы управления. Для второстепенных операций потребуются некоторые более мелкие электронные детали. Например, разъемы, батареи и приемник с пультом дистанционного управления для управления дроном. Возможно, вам также понадобится камера, так как управлять дроном без нее все равно, что ходить на одной ноге.

Как видите, современная промышленность предлагает множество готовых решений для производства дронов. Поскольку изготовление электронных устройств само по себе является сложным и дорогостоящим проектом, я советую вам просто покупать существующие детали, независимо от того, являетесь ли вы любителем или планируете продавать эти вещи. Если ваши продажи вырастут, то можно подумать о создании собственных схем. Таким образом, у нас остались две основные детали, изготовленные по индивидуальному заказу, которые необходимы для работы дрона. Конечно, вам придется сделать несколько дополнительных разъемов и батарейных отсеков. Тем не менее, их дизайн не вызывает проблем и может быть напечатан на 3D-принтере одним движением пальцев.

Как сделать рамку для дрона на заказ

Таким образом, рамы действительно важны для стабильности и общей конструкции дрона. Когда вы научитесь управлять своим самолетом, вы наверняка врежетесь во что-нибудь и повредите раму, поэтому его также будет легко заменить или починить.

В настоящее время существует несколько возможных конструкций рамы дрона в зависимости от количества пропеллеров, которые вам нужны. Чем больше пропеллеров, тем стабильнее будет дрон, но и тяжелее. Наиболее важными параметрами являются жесткость и вес. Поэтому наиболее распространены следующие материалы:

1.Дерево. Самый дешевый материал, который проще всего обрабатывать и из которого можно сделать каркас с помощью самых простых инструментов. Внешний вид и надежность такого дрона невысокие. Его легко заменить, но ожидайте, что он сломается при малейшем ударе. В принципе, это хороший выбор для любителей. Каркас обычно обрабатывается на токарном станке по дереву или с помощью более простого инструмента, а затем склеивается.

2.Пластик. Это самый очевидный выбор. Многие полимеры легкие, обладают высокой прочностью на растяжение и, что еще лучше, могут быть быстро переработаны с использованием современных технологий. Например, пластиковые рамы могут быть изготовлены с использованием методов 3D-печати или прототипирования уретанового литья. Это делает его действительно хорошим выбором для создания прототипов коммерческих моделей дронов. Вы можете легко сделать небольшую партию с техникой RP, собрать их и провести испытания. А когда будете готовы, закажите пресс-форму для литья под давлением.

3.Алюминий. Вы должны выбрать этот материал, чтобы сделать максимально прочные и крепкие системы, которые будут выдерживать большие нагрузки. Это также самый тяжелый из материалов. Обычно такая рама обрабатывается на станке с ЧПУ. Вы должны использовать алюминиевые рамы, если вы создаете только профессиональные промышленные дроны. Или если вы уже провели испытания и одобрили дизайн, и хотите, чтобы ваш дрон выглядел действительно хорошо и блестяще.

Сделаем пропеллеры

Пропеллеры — самые сложные части конструкции дрона. Вы должны фактически рассчитать его геометрию в зависимости от веса вашего дрона, чтобы достичь необходимой тяги. К счастью, существует множество сервисов, которые помогут вам это сделать. Если вы находите геометрию слишком сложной. Вы всегда можете заказать лопасти в мастерской, где компетентные инженеры спроектируют, рассчитают и изготовят идеальные винты.

Так что, очевидно, диаметр важен. Чем больше лопасти, тем больше воздуха может прокачать пропеллер. Тем не менее, вы должны отметить, что пропеллеры должны быть синхронизированы, чтобы предотвратить их столкновение друг с другом. Вот почему винты большего размера дают худшую маневренность. Вы должны выбрать то, что подходит вам больше всего:большая загрузка дрона или лучшая маневренность.

Угол атаки – еще одна важная характеристика лезвия. По сути, это угол, под которым пропеллер сталкивается с воздухом и отклоняет его. Однако чем больше, тем выше эффективность лопасти, тем больше требуется двигатель, поскольку сила ветра будет больше. Угол атаки уменьшается ближе к центру винтов постоянного шага. Однако при переменном угле атаки геометрия винта становится слишком сложной.

Лопасти пропеллера в основном печатаются на 3D-принтере или отливаются с использованием силиконовых форм, как пластиковые рамы, поскольку эти методы являются наиболее эффективными для достижения сложной геометрии с низкими затратами и временем. После этого лопасти подвергаются постобработке, потому что хорошая обработка поверхности снижает вибрацию дрона в полете.

Вы также должны помнить о балансировке пропеллеров. Это простой процесс. Можно карандашом и ножом. Просто установите лезвие на карандаш, который установлен горизонтально. Пропеллер, скорее всего, будет вращаться вокруг своей оси. Итак, отрежьте немного от основания лезвия, которое имеет тенденцию оставаться в нижней части карандаша. Повторяйте это до тех пор, пока лезвие не перестанет вращаться, когда вы установите его на карандаш.