Занятие 3. Рамы для FPV-Дронов
Введение
Каждая сборка FPV-дрона начинается с выбора рамы, на которой будут смонтированы все необходимые комплектующие. Рама является основой всего дрона и определяет его характеристики, возможности и стиль полета.
Рама состоит из корпуса и лучей. Корпус может включает в себя две пластины — верхнюю и нижнюю. На нижней пластине монтируется вся электроника дрона, а на верхней, как правило, крепится аккумулятор.
На лучах размещаются двигатели. Качество и толщина лучей имеют большое значение для устойчивости конструкции дрона к падениям и сопротивлению вибрациям от двигателей, при которых дрон может работать ненадлежащим образом. От размера рамы будет зависеть стиль полета и летные характеристики самого дрона.
Гоночный FPV-дрон, дрон для видеосъемки или дрон, который будет долго и далеко летать во многом определяются выбором рамы.
Рама определяет не только компоновку дрона, но и его аэродинамические свойства, а также общую компактность всей конструкции. Поэтому выбирать ее нужно с правильным подходом и под конкретные задачи.
Как определить размер рамы
Часто о дронах говорят, что они 3-дюймовые, 5-дюймовые, 7-дюймовые и т.д. То есть, например, 7-дюймовая рама предназначена для пропеллеров диаметром до 7 дюймов.
Один дюйм равен 2,54 см.
Если 2,54 см умножить на 7, то получится 17,7 см. Это означает, что 7 дюймовая рама может работать с пропеллерами не больше, чем 17,7 см в диаметре.
Как определить размер рамы самостоятельно:
- Измерьте расстояние от центра вала двигателя до корпуса рамы по заднему лучу (например, 10,6 см). Уменьшите это значение на 5 мм (до 10,1 см), чтобы пропеллер не бился об раму.
- Также измерьте расстояние на переднем луче (например, 11,5 см).
- Поскольку задние лучи обычно ближе к корпусу, пропеллер нужно подбирать под размер задних лучей (10,1 см).
- Проверьте расстояние между передними и задними лучами от вала одного двигателя до вала второго двигателя по одной стороне (например, 20 см -
не достаточно, чтобы пропеллеры диаметром 10,1мм не цепляли друг друга).
- Делаем вывод, что для данной рамы радиус пропеллера может быть максимум 10 см. Умножьте на 2, чтобы получить его диаметр (20 см - измеренное расстояние между осями двигателей по одной стороне дрона).
- Переведите это значение в дюймы: 20 см / 2,54 = 7,87 дюймов.
С помощью такого расчета вы сможете точно определить размер рамы в общепринятом определении в миллиметрах и дюймах и исключите возможность неверно подобранных пропеллеров для вашего дрона.
Если вы уже искали себе раму для FPV-дрона, то, скорее всего, заметили, что рамы имеют диапазон размеров в миллиметрах для каждого размера пропеллера, определенного в дюймах:
- 4-дюймовый дрон может быть от 150 до 180 мм
- 5-дюймовый дрон от 180 до 220 мм
- и так далее
Это значение измеряется как диагональное расстояние между центрами валов двигателей. Оно дает понимание, насколько большим будет ваш FPV-дрон и соответствует общепринятому обозначению размера рамы в дюймах.
В дюймах измеряем диаметр пропеллера; в миллиметрах - диагональ между осями двигателей.
На рисунке ниже: Пропеллеры - 5,5 дюйма, Диагональ 226,29мм. По общепринятой терминологии - это 5,5 дюймовый дрон.
Формы рам
True X
Классическая рама икс-подобной конфигурации. Эта рама имеет форму буквы X, очень распространена среди FPV-дронов. Обеспечивает стабильное поведение при быстром полете и маневренность, обеспечивает сбалансированное управление.
Stretch X
Рама имеет немного вытянутые лучи, что позволяет получить большую стабильность на высоких скоростях и лучшую маневренность.
dEAD Cat
Рама с широко разведенными передними лучами, что позволяет избежать попадания пропеллеров в камеру. Эта рама более распространена на FPV-дронах, которые используются для фристайла или для видеосъемок.
h-РАМЫ
Отлично подходит для гонок благодаря своей стабильности и достаточному пространству для оборудования.
Box-рамы
По сути закрытая true-x рама. Имеет соединения между каждым лучем. Невероятно прочная конструкция. Однако дополнительный планки создают повышенное сопротивление воздуху от пропеллеров во время полета и увеличивают общую массу дрона, что влияет на его скорость и маневренность.
Plus-рамы
Имеют форму плюса, встречаются очень редко и больше для того, чтобы удивить нестандартным видом рамы своего FPV-дрона.
Недостатки:
- Имеют уникальные аэродинамические свойства, к которым нужно привыкнуть
- Передний двигатель с пропеллером будет постоянно попадать в кадр вашей камеры, что дополнительно будет вам мешать во время всего полета
Конструкция рам
Существует два варианта конструкции рам:
Монолитная рама
В монолитной раме лучи с центральным корпусом идут одним элементом. Преимущество — отсутствие дополнительных соединений, что увеличивает жесткость конструкции. Однако в случае поломки одного из лучей потребуется покупка новой рамы.
Рама из отдельных частей
Рама, состоящая из отдельных частей, обязательно должна иметь:
- 4 луча
- Верхнюю и нижнюю пластины
- Стойки между пластинами
- Крепления для камеры
- Болты
Это позволяет модульно заменять именно поврежденную часть рамы, что экономически выгодно при частых авариях.
Существуют рамы с усиливающей планкой между двумя боковыми лучами для повышения прочности всей конструкции в случае больших нагрузок.
Материалы для рам
Карбон (углепластиковое волокно)
Преимущества:
- Один из самых дорогих, но самых прочных, легких и жестких материалов
- Чем легче будет FPV-дрон, тем большую скорость он сможет развивать
- При этом дрон:
- Имеет лучшую маневренность.
- Увеличенное время полета.
- Может выдерживать высокие нагрузки и сильные удары от падения или столкновения
Для того, чтобы ваш FPV-дрон мог выдержать силу удара от падения с высоты более 100 метров, лучше выбирать карбоновую раму с толщиной луча от 5 мм
Недостатки:
- Карбоновое волокно является электропроводным. Неизолированные от рамы электронные компоненты при подаче на них питания могут вызвать короткое замыкание.
- Карбон может блокировать или ослаблять радиочастоты, поэтому антенны на раме из карбонового волокна нужно монтировать на внешней части рамы для оптимальной силы сигнала
Сталь
Преимущества и недостатки:
- Один из самых дешевых и прочных материалов
- Самый тяжелый, что сразу исключает возможность быстрых и дальних полетов
- Ржавеет со временем
- Является электропроводным.
Алюминий
Преимущества:
- Дешевый материал
- Легкий
Недостатки:
- Склонен к деформации от ударов в результате падения или столкновения дрона
- Электропроводен
Титан
Преимущества:
- Легкий и прочный материал
Недостатки:
- Очень дорогой
- Электропроводен
Текстолит
Недостатки:
- Тяжелая, хрупкая рама, которая не выдерживает сильного напряжения
Спрессованный картон
Недостатки:
- Дешевый
- Очень тяжелый из-за большой толщины лучей на раме
- Ограниченный эксплуатационный срок.
Это очень редкое решение. Спрессованный картон не подходит ни для хобби, ни для профессионального использования, так как он быстро деформируется и не выдержит нагрузки от полетов и вибраций.
Дерево
Недостатки:
- Дешевая тяжелая рама сразу отражается на летных характеристиках дрона
- Дрон менее маневренный, тяжелый и медленный
Пластик или акрил
Преимущества:
- Легкая рама
Недостатки:
- Достаточно хрупкая
- Одноразовая рама до первого падения
Зачастую рамы из пластика печатают на 3D-принтере
Если это монолитная рама размером более 5 дюймов, ее печать на 3D-принтере может вызвать сложности. При печати отдельными частями, 7-дюймовая рама — максимальный размер, который сможет вместиться в любительский принтер. Печать рамы в среднем займет от 8 до 10 часов. Жизненный цикл напечатанного дрона - до первого сильного удара, что совсем не может быть конкурентым решению на карбоновой раме.
Центральная монтажная схема и крепления двигателей
Центральная монтажная схема на раме дрона — это определенное пространство для монтажа основных электронных компонентов FPV-дрона, таких как флай-контроллер и ESC. На ней предусмотрены отверстия в центральной части нижней пластины корпуса FPV-рамы. Их размеры строго определены и соответствуют монтажным размерам предусмотренных производителем рекомендованных плат FC и ESC. Их размеры должны точно совпадать с размерами центральной монтажной схемы на раме.
На каждой раме будет свой размер центральной монтажной схемы. С ним можно ознакомиться в характеристиках рамы. Есть несколько самых популярных размеров:
- 20 × 20 мм
- 25,5 × 25,5 мм
- 30,5 × 30,5 мм
- 35 × 35 мм
На многих рамах монтажных размеров может быть несколько. При этом у пилота появляется больший выбор среди электронных компонентов, которые можно было бы установить на раму, например, одновременно 20×20 и 35×35 мм.
Эти отверстия расположены строго по центру для того, чтобы центр тяжести у дрона был правильно распределен. Флай-контроллеру важно находиться по центру рамы FPV-дрона, чтобы акселерометр и гироскоп отрабатывали более четко положение FPV-дрона в пространстве относительно симметричных оси дрона двигателей.
На лучах FPV-дрона предусмотрены монтажные отверстия для крепления двигателей. Эти размеры зависят от размеров рамы и толщины лучей.
Самое популярное расстояние между отверстиями для крепления двигателей — 16×16 мм и 19×19 мм. Такое расстояние используется на дронах от 4 дюймов.
Критерии выбора рамы
Помимо веса, материала, размера в общих и монтажных характеристиках, при выборе рамы важно также обратить внимание на такие аспекты как:
- Эстетика
- Монтаж FPV-камеры
- Монтаж дополнительной камеры типа GoPro
- Наличие запасных частей
- Защита двигателей
Заключение
Надеюсь, вы уже поняли, что не существует идеальной рамы для всех решений, все зависит от ваших требований и применения FPV-дрона в дальнейшем.
Идеальная рама FPV-дрона должна быть прочной и практичной, при этом максимально легкой. Если вы хотите большей надежности, раму придется укреплять. Большая толщина пластин и дополнительные крепежные элементы сделают ее тяжелее. Если вы хотите большей практичности, вы будете использовать больше аксессуаров, что в итоге добавит веса. Если вы хотите уменьшить вес, то вам придется жертвовать как прочностью, так и функциональностью.
Вам следует определить, что для вас важнее.
Имея базовые знания о рамах для FPV-дронов, зная на какие характеристики нужно обращать свое внимание, вы уже сможете выбрать для себя наиболее подходящую под ваши задачи и уровень подготовки.
В следующем уроке мы рассмотрим двигатели и регуляторы скорости для FPV-дронов. Удачных полетов!
- Раздел:: Обучение | Обучение | Курсы
- ОБНОВЛЕНО : 17.08.25