Hochleistungs Drohne Entwicklung und Forschung
Wir entwickeln und optimieren Drohnen für Hochleistung und Höchstleistung.
Eine aktuell in der Entwicklung befindliche Drohne ist für extreme Steigleistungen ausgelegt.
Diese Drohne ist nichts für Anfänger und nur für Forschungszwecke gedacht. Bei der Optimierung für einen maximalen Steigflug sind viele Themen zu beachten.
Analysen und Vorberechnungen für Hochleistungs Drohnen
Mit mathematischen und physikalischen Modellen lässt sich eine Drohne für extreme Steigflüge gut im Vorfeld berechnen und optimieren. Dadurch sinkt die Testzeit bzw. Versuchszeit drastisch.Propellersuche für extreme Antriebssysteme
Die Propelleroptimierung ist nicht einfach, da von Stand (= Schwebeflug) bis Maximalgeschwindigkeit der Propeller einen guten Wirkungsgrad besitzen soll. Ein schnelles RC-Modell (z.B. Hotliner) hat dieses Problem nur beim Start. Ansonsten bewegt sich das Modell immer mit einer (hohen) Fluggeschwindigkeit und der Propeller kann für diesen Fall optimiert werden. Für die Drohne wäre ein Verstellpropeller optimal. Dieser hat jedoch ein Zusatzgewicht und erhöht die Fehleranfälligkeit. Deswegen wird ein starrer Propeller eingesetzt. Die Propeller werden vorher auf einem Teststand auf Tauglichkeit untersucht und weit über die empfohlenen Grenzen belastet. Erst wenn der Propeller dies übersteht und die Messwerte des Teststands vielversprechend sind, wird der Propeller am realen Modell getestet.Motorsuche für Drohnen mit Höchstleistung
Ein wichtiger Part für eine extrem starke Drohne sind die Motoren. Damit die Entwicklung schnell voranschreitet, werden Standard Motoren verwendet. Diese werden bei weitem über die vom Hersteller empfohlenen Grenzen belastet. Die meisten Motoren überleben dies nicht. Es gibt jedoch Ausnahmen, welche für die Drohne verwendet werden. Vorweg sei noch gesagt, dass es nicht mit simplem Vollgas geben getan ist. Um die Motoren nicht zu überlasten müssen angepasste Leistungskurven geflogen werden. Generelle Fragen, ob Außenläufer oder Innenläufer müssen geklärt werden. Trotz der leichten Nachteile gegenüber der maximalen Drehzahl haben wir uns für einen Außenläufer entschieden.Reglersuche für Antriebssysteme mit Höchstleistung
Viele Regler, die von den Leistungswerten passen würden, sind nicht in der Lage den Motor auf die erforderliche Drehzahl zu bringen. Bei Tests am Prüfstand sind aus diesem Grund mehrere Regler unterschiedlicher Hersteller und Leistungsklassen ausgefallen. Die Regler schalten dann die Spulen etwas zu lange an, worauf der Regler durchbrennt und den Motor mit ins Grab nimmt.Deswegen ist nicht nur das Gewicht des Motorreglers (ESC) und der Maximalstrom ein wichtiger Kennwert. Auch die maximale Umlauffrequenz spielt eine große Rolle bei Hochleistungs-Drohnen.
Antriebssystem für maximale Leistung
Damit die Drohne stabil fliegt dürfen mehrere Kennwerte nicht überschritten bzw. unterschritten werden. Diese lassen sich im Vorfeld berechnen und am Teststand verifizieren.Es macht keinen Sinn, einen Motorregler zu verwenden welcher in der Regelung zu langsam ist. Die Hersteller machen hierüber leider keine Angaben, womit diese Regler auf dem Teststand vermessen werden. Hierbei trennt sich die Spreu vom Weizen.
Höhenmessung mittels Bildanalyse
Barometrische Sensoren sind für die Erfassung der Höhe bei solch leistungsstarken Drohnen ungeeignet, da:- Ansprechzeit zu langsam.
- Abschirmung vom Fahrtwind erforderlich
In dem Beispieldiagramm beginnt der Steigflug bei 1,0 Sekunden. Der barometrische Sensor spricht erst mit einer Verzögerung von über 1,5 Sekunden an. In dieser Zeit hat die Drohne bereits eine Höhe von über 20 Meter erreicht. Der barometrischer Sensor zur Höhenmessung ist weder besonders eingepackt noch dem direkten Fahrtwind ausgesetzt.
Wir könnten auch eine Höhenmessung über Lasertriangulation durchführen. Uns ist aber wichtig, dass die Messung leicht von anderen nachvollzogen werden kann. Deswegen setzen wir die Bildanalyse für die Höhenmessung ein.
Beleuchtung Drohne für Lageerkennung
Bei einer so leistungsstarken Drohne ist es besonders wichtig, auch in großer Höhe, eindeutig die Fluglage zu erkennen. Die Drohne ist in der Ebene mit weit über 150 km/h unterwegs. Ein versteuern ist bei diesen Geschwindigkeiten in der Höhe nicht von Vorteil. Für diese Drohne haben sich hochleistungs LED's bewährt.Optimale Lage des Schwerpunktes
Diese Drohne ist für senkrechte Steigflüge optimiert und besitzt deshalb einen tiefen Schwerpunkt. Für Kunstflug ist diese Drohne nicht optimiert und nur eingeschränkt geeignet.Vorläufige Kennwerte der Hochleistungs Drohne
(Stand: 24.09.2015)
| Bezeichnung | Wert |
|---|---|
| Antriebsleistung | 2.100 Watt |
| Zeit bis 100 Meter | ca. 4,5 Sekunden (mit 3 Sekunden Schub) |
| Steiggeschwindigkeit | über 120 km/h |
| Zeit von 0 auf 100 km/h | ca. 1,5 Sekunden (senkrecht) |
Weitere Optimierungen und Tests werden durchgeführt. Wenn Sie bei einem Testflug dabei sein wollen, bitte um Info. Die Teilnehmerzahl ist stark eingeschränkt.
Wenn Sie Unterstützung bei besonderen Flugmodellen benötigen, stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung.