В данном Справочнике нет полноты изложения и систематичности, которая присуща учебникам. Основное его содержание составляет не теоретическое изложение рассматриваемых вопросов, а только справочные сведения, определения, соответствующие формулы, таблицы и графики с пояснительным текстом. Картинки и основная справочная информация используемая для составления цикла указаны по ссылкам на WIKI.
Два режима, которые приводят к авариям чаще, чем отказы оборудования: срыв (stall) и вход в винт (spin) — плюс их питательная среда, порывы и турбулентность. Показываем, как порыв нагружает крыло, что происходит с мультиротором при срыве лопастей и какие запасы обеспечивают удержание БПЛА (беспилотный летательный аппарат) в горизонте.
Почему один аппарат сам выравнивается после порыва, а второй колеблется по тангажу и заходит в спираль? Всё упирается в три вещи: положение центра масс (ЦМ, центр масс), статический запас устойчивости и демпфирование. Считаем запас в долях хорды, подбираем балансировку и разбираем, что делает контроллер мультиротора на месте «естественной» устойчивости.
«Полёт при +3 °C и высокой влажности» — и аппарат теряет устойчивость, винты вибрируют, картинка мутнеет, показания приборов становятся недостоверными. Причина — не электроника, а вода: переохлаждённые капли, изморозь и конденсация. Разбираем, откуда берётся лёд на малых БПЛА (беспилотных летательных аппаратах), что он ломает (крыло, винт, трубку Пито, камеру) и какие решения стоят дешевле, чем «пророчить погоду».
Вся электрорама БПЛА (беспилотного летательного аппарата) — это постоянный ток: батарея, ESC (электронный регулятор скорости), моторы, датчики. Разбираем три формулы, на которых держится любой расчёт цепи: закон Ома, два закона Кирхгофа и мощность \(P = U\cdot I \). Отдельно разбираем два источника отказов силовой цепи в полевых условиях: падение напряжения на проводах и нагрев соединений.
Вольты, амперы, омы, миллиампер-часы, микрофарады — и почему «10 А» на проводе — это не «10 Вольт», а «350 mA» на приёмнике — не «0,35 В». Систематизируем единицы, кратные/доли и обозначения на схемах, чтобы даташит, маркировка аккумулятора и показания мультиметра читались без перевода с «английского».
Ячейка — базовый элемент любой батареи БПЛА (беспилотного летательного аппарата). Разбираем три химических семейства (LiPo, Li-Ion, LiFePO4), что такое C-rate и откуда берётся «просадка» напряжения под нагрузкой. Считаем внутреннее сопротивление, нагрев и реальную отдачу ёмкости.
Из ячеек собирается пакет: последовательно — для напряжения, параллельно — для ёмкости. Разбираем конфигурацию 4S/6S, зачем ли-ионным пакетам BMS (battery management system, система управления батареей), почему LiPo-пакеты живут без BMS и на чём держится их «ровность» — на балансной зарядке.
Батарея БПЛА (беспилотного летательного аппарата) — это 150–200 Вт·ч химической энергии, которую авиатехник носит в кармане. Разбираем три критических режима: перезаряд, глубокий разряд и термический пробег (thermal runaway) — и правила, которые позволяют избежать их наступления: как заряжать, хранить и что делать, если наблюдается вздутие корпуса или начинается задымление.
BLDC (brushless DC motor, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока) — силовой двигатель большинства БПЛА (беспилотных летательных аппаратов). Разбираем устройство, что такое KV и как он связан с оборотами, откуда берутся момент и нагрев обмоток и по какому алгоритму подбирается мотор под винт и батарею.
ESC (electronic speed controller, электронный регулятор скорости) — силовая электроника между батареей и каждым мотором БПЛА (беспилотного летательного аппарата). Разбираем схему и потери силовой группы, протоколы управления (включая DShot и BiDi), функцию BEC (battery elimination circuit, встроенный блок питания) и порядок калибровки с параметрами, которые авиатехник обязан знать.