4. Описание электропарамотора SkyMax.
В предыдущей статье уже фигурировала фотография внутреннего устройства используемой батареи в проекте. Она же — в собранном виде:
Кратко ее характеристики еще раз:
- конфигурация 15S16P LG HG2;
- номинальное напряжение 55 В;
- ёмкость: 46 А-ч;
- диапазон рабочих напряжений: 45 — 63 В;
- продолжительный ток разряда: 80 А;
- кратковременный ток разряда: 320 А;
- запасаемая энергия: 2.6 кВт-ч;
- сечение силовых проводов 4х6 кв.мм;
- вес 12 кг.
В сотрудничестве с фирмой, производящей парамоторы с ДВС «SkyMax paramotors» были приобретены бесщеточный электродвигатель «REX-30 2/3 turn»:
www.rotexelectric.eu/products/bldc-motors/rex-series
Параметры:
- долговременная электрическая мощность: 8 кВт;
- кратковременная электрическая мощность: 20 кВт;
- вес: 5.2 кг.
К нему напрямую на шкив устанавливается двухлопастный винт Helix диаметром 130 см.
И на том же сайте — контроллер.
Параметры контроллера:
- максимальное напряжение: 63 В;
- максимальный батарейный ток: 250А.
Была использована стандартная скаймаксовская парамоторная рама с подвеской «SupAir». Батарея размещается в сумке на месте бензобака.
Контроллер электропарамотора имеет выносную панель-индикатор контроля параметров:
Данный индикатор позволяет видеть в режиме он-лайн в полете текущий потребляемый ток, напряжение батареи, а также температуры всех компонентов.
5. Практика и результаты замеров электрических параметров в полете.
Первый полет на крыле «Zorro» производил известный пилот, чемпион России по парамоторному спорту Евгений Столяров:
После этого уже мною было совершено около 30 полетов и суммарный налет составил около 7 часов.
На взлете подавался ток 280-300А и мощность, снимаемая с батареи достигала 16 кВт (это 21 л.с). Статическая тяга на стенде не измерялась, но полагаю, что речь идет о 57-60 кг. Взлет происходил очень уверенно где-то с 15 шагов.
(2:55 — я даю полный газ для демонстрации максимальной скороподъемности)
Полеты производились на параплане Тайран-4 24 кв.м. Триммера в основном использовались в нейтральном положении. Вес пилота с одеждой (меня) — около 90 кг. Вес установки — 29 кг.
Погодные условия: лето, осень, зима. Ветер до 3-4 м/с, иногда — термические восходящие потоки.
До первых испытательных полетов меня очень волновал вопрос, какая выйдет цифра потребляемой электрической мощности в горизонтальном полете. От этой цифры зависело очень многое, особенно темп нагрева батареи. Я ее пытался предугадать с помощью расчетов по различным методикам. Предыдущая статья была посвящена разбору одной из таких методик.
Я готовился к цифре 3.6-4 кВт, но реальность оказалась суровее — потребляемая мощность в установившемся горизонтальном полете оказалась стабильно около 4.7 кВт (55В 85А). Полагаю, что это связано с худшим КПД винта, чем теоретическое значение, из-за затенения винта рамой, сеткой и самим пилотом.
Это привело к тому, что вместо ожидаемых 39 минут время горизонтального полета на практике получилось 27 минут. В конце полета температура батареи успевала достичь 60 градусов, после чего контроллер плавно снижал мощность, оставляя около 10% заряда батареи неиспользуемыми.
Несколько раз я ставил целью достижение максимальной высоты сразу с момента взлета.
Оказалось, что оптимальный режим — это 8 кВт вкачиваемой мощности и скорость набора 1 м/с. Можно было набрать около 500 метров высоты за раз. Потом снова наступал нагрев батареи. И использовалось около 50% заряда. (то есть, полетав в термичке, дождавшись остывания батареи, можно было второй раз набрать еще 500 метров высоты, при этом не садясь на землю).
Что касается шума. Субьективно ситуацию можно описать так:
На 25% газа (небольшое снижение) — звук очень благородный, тихий шелест. В десятки раз тише бензинового парамотора. В этом режиме удобно находить термические потоки и набирать в них. Мотор не мешает, расход батареи крайне медленный, а снижение около 0.5-0.7 м/с.
На 40% газа (горизонт) — звук в принципе ненавязчивый, но уже не тихо. Винт шумит. И шумит как положено. Где-то половина от бензинового по уровню шума. Слушал в полете музыку в наушниках — приходилось ставить почти максимальный уровень громкости, чтобы музыка была слышна.
На 100% газа (взлет) — звук почти как у бензинового.
Очень интересно в полете отпускать газ и лететь в полной тишине. Такую операцию на электропарамоторе можно делать много раз. За пару секунд ты — почти свободник. Были полеты в термичку. Понятное дело, крутить термики с такой установкой не то же самое, что на свободной подвеске, но тем не менее на 200 метрах я спокойно без вариометра находил поток, крутил его и увеличивал время полета на одной зарядке на любое время, пока не надоест. Недостаток аэродинамического качества, маневренности с лихвой компенсируется возможностью снизить снижение за счет электротяги или вообще бросить поток и долететь до другого — более интенсивного.
Летал зимой в мороз. Какой-то разницы по сравнению с летом не заметил. Температурный режим батареи, время полета — все тоже самое. Потребляемая мощность в горизонте — те же 4.7 кВт.
Зарядка батареи:
Здесь я заряжал двумя зарядками: одна сдвоенная пластиковая 63В 9.5А и вторая алюминиевая на 10А, все соединено параллельно. В этом режиме батарея заряжалась за 2 с небольшим часа. С одной зарядкой — за 4-5 часов.
Выводы:
- Теоретические расчеты в целом оказались верны. Погрешность в 20% для принципиально нового типа силовой установки — это хорошее попадание. Тем не менее, был получен урок, что следует закладывать на будущее определенный энергетический запас.
- Получился летательный аппарат, который хорошо подошел бы пилотам, которые живут в загородной местности рядом с подходящей территорией для полетов. Совершить прогулочный полет, повыпаривать в вечерных спокойных термиках, останавливать работу электродвигателя и летать в абсолютной тишине — все это возможно с электропарамотором.
- Электропарамотор может также оказаться хорошим выходом для тех, кто не хочет иметь дела с запахом бензина, настройкой карбюратора.
- Городить систему охлаждения батареи — не хочется. В следующих испытаниях будет необходимо проверить, какой эффект даст использование более продвинутого параплана с бОльшим аэродинамическим качеством. Потребная мощность упадет — ток снизится — проблема перегрева уйдет — время полета вернется ближе к расчетным значениям. Тем более, это будет касаться пилотов, которые легче и имеют вес до 75-80 кг.
Комментарии (61)
fmkit
10.11.2019 03:45Я так понял что Илья решает проблему в лоб, не опираясь на чужой опыт. По мне так один большой проп это дорого и минимум реданданси (совсем не безопасно) — на коммерческих коптерах 6 или 8 небольших пропов, если один ESC выйдет из строя можно безопасно сесть где удобно, небольшие пропы легче балансировать и получать по почте. Я собираюсь 3 БУ (были $200 стали $30 из-за проблем с Ли-Ион) ховербордов передалать на PPG, т.е будет сетап с новыми акками на 6-и моторах меньше чем за $1000 + канопи. Прошивка на регулятры от ховербордов есть на гитхабе, моторы почти бесплатно.
ministrell
10.11.2019 07:58Как соотносится эффективность шести небольших пропеллеров с с эффективностью одного, но большего? Зачем парамотору избыточность? Как правило, полет осуществляется с постоянным контролем ситуации и доступной посадкой на глайде. Мощность мотора ховерборда в районе 350Вт, как собираетесь набрать необходимые почти 5 кВт при приемлемом числе моторов?
И к чему тут видео бензинового парамотора?fmkit
10.11.2019 21:01если будет 4 или больше пропов будет наряду с другими плюсами vectored thust, т.е. возможность работы автопилота по точкам, cruise control, автоматическая посадка и т.д. Когда у меня будет свой PPG я его отправлю на автомате полетать несколько часов потом уже сам рискну. Коптерами занимаюсь 8 лет они у меня даже роем летают(swarm).
unwrecker
10.11.2019 22:58Если моторов и винтов несколько, что можно соптимизировать их размещение чтоб вывести из тени пилота.
ministrell
12.11.2019 07:39При центральном размещении винта у вас в затенении ступица и центральная часть винта, которые так или иначе закрыты мотором. При размещении по сторонам при сохранении вменяемых габаритов туда начинает попадать часть уже вполне себе рабочей ометаемой площади. Уж и не говорю про "управляемый вектор тяги" из соседнего комментария. Он парамотору нужен примерно как слону педальный привод
shef35316 Автор
10.11.2019 11:54На параплане в принципе при отказе мотора можно безопасно сесть.
Первое, с чего начинается обучение пилота на парамотор — посадка с заглушенным двигателем.
ministrell
10.11.2019 08:01Здорово, что проект в сотрудничестве с коммерчески успешным производителем, это уже шаг к успеху. Сам — пилот-«свободник» из Питера, внимательно слежу за темой электроустановок и электролебедок. На классический мотор при всей своей любви к двухтактным тарахтелкам ну никак не могу себя уговорить, уж очень хлопотно хранить и обслуживать при отсутствии гаража
mamont80
10.11.2019 09:12Я извиняюсь за глупый вопрос. Вы всё время жалуетесь на нагрев батареи и это один из ограничителей мощности. Вы наверное уже замечали, что у вас сзади находится гигантский вентилятор. Нельзя ли аккумуляторы не так плотно компоновать и разместить их в полуоткрытом виде за спиной, чтоб поток ветра их остужал? У вас же наоборот аккумуляторы максимально компактны, да ещё и заложены почти что в сумку-термос.
shef35316 Автор
10.11.2019 11:56Хотелось сделать максимально компактную батарею, чтобы влезла в отсек стандартной рамы. Ресурсы человеко-часов под разработку электропарамотора были ограничены.
SvoboniiLogin
10.11.2019 12:53Нельзя, в воздухе влага, хана им.
mamont80
10.11.2019 15:19Заржавеют? Корпус стальной, при этом жизнь им не такая долгая отведена. Заявленный срок 500 циклов заряд-разряд, 30 минут полёта на каждый. Получается в пересчёте 10 суток непрерывного полёта. Радиаторы у автомашин на воздухе не разваливаются гораздо дольше.
Am0ralist
10.11.2019 17:37У автора 30 полетов, 7 часов суммарно, если он это не ежедневно или через день летал, то за год хорошо если пару суток наберётся, итого — срок на 2-3 года а за это время проржаветь от нечего делать сможет батарейкаи
playnet
11.11.2019 10:56вообще-то корпус из нержавейки, и герметичный. Плюс снаружи термоусадка. Есть батарейка которой уже лет 10, как новая внешне.
Автору — можно собрать 2 блок такой же и получить удвоенное время.
pistoletov
10.11.2019 12:17Настораживает при ударе акб возможно возгорание и взрыв батареи. Стоит наверное кейс сделать прочный для акб. Я видел возгорание акб от удара. Страшно реально.
shef35316 Автор
10.11.2019 12:28Роль кейса играет ферменная конструкция рамы электропарамотора. Если же удар при взлете или посадке будет такой силы, что затронет геометрию рамы вместе с батарей, то это уже не будет иметь значения — пилот при таком ударе не выживет (пилот первым будет встречать препятствие в силу размещения парамотора сзади)
pistoletov
10.11.2019 12:31Рама защитит в целом. Я наверное больше о защите от острого камня. Взрыв который я видел акб именно от острого предмета сделавшего накол на одном элементе и пошла цепная реакция.
DarkTiger
10.11.2019 12:55Рама АКБ снизу имеет защиту. Если рассматривать риски случайного пробития этой защиты наряду со всеми другими, то он будет явно не вверху списка рисков вследствие его малой вероятности.
Иначе надо заодно противометеоритную защиту городить — удар метеорита страшен :)
А если серьезно — у Вас вот такой список личных страхов, в котором возгорание АКБ стоит в топе. Кто-то боится летать самолетами, при том что аварийность там сильно меньше автомобильной. У каждого свои страшилки. Оставьте и автору его собственные.pistoletov
10.11.2019 13:22Если честно страхов не было вообще пока сам не попал в ситуацию с возгоранием акб электротранспорта. Вероятность конечно была ничтожна такого случая но тем не менее. Хочу что бы ни у кого подобная ситуация не повторилась. Плотной ткани текстолита вполне хватит для защиты от «накола» акб. Просто эта ситуация была совсем недавно и страх этот пока в топе-)
DarkTiger
10.11.2019 13:33На мой взгляд, вероятность самопроизвольного возгорания АКБ в воздухе, под большой нагрузкой, сильно больше, чем от удара о что-то жесткое на земле. И последствия в воздухе, соответственно, сильно тяжелее. Это может случиться из-за заводского брака элемента питания, расшатанного болта в креплении провода, разрушением паяного соединения из-за большого количества термоциклов — все это ведет к локальному нагреву и последующему возгоранию. Теслы же горят самопроизвольно, хоть и в очень малом количестве.
Поэтому фокусироваться стоит не на механической защите.
shef35316 Автор
10.11.2019 12:38Аккумулятор имеет защитные крышки из текстолита, также сама сумка изготовлена из очень плотной ткани.
DarkTiger
10.11.2019 13:15Вот, кстати, идея от высотного бомбардировщика ТБ-3 в начале 40-х. Там охлаждение четырех моторов на высоте разреженным воздухом производилось пятым мотором, исключительно для этого предназначенным.
Соответственно, если продумать схему движения воздушных потоков в корпусе АКБ, можно добиться весьма неплохого результата при помощи маленького моторчика, с расходом энергии на него сильно меньшим, чем эффект от температурной деградации батарей. У Вас на фото все закрыто материей, что означает — теплообмен с окружающей средой затруднен.
Или там уже это и так сделално?
martin74ua
10.11.2019 14:21не столько охлаждение, сколько подача воздуха, необходимого для работы ДВС…
akaAzazello
10.11.2019 22:08Самолёт был Тб-7(Пе-8), а 5й двигатель использовался в качестве компрессора для подачи воздуха.
DarkTiger
11.11.2019 01:20Возможно, и даже скорей всего так — я не авиастроитель. Помню про пятый мотор из прочитанной лет 10 назад книжки Суворова-Резуна. Тогда получается, что я придумал свою, оригинальную идею, как устранить перегрев :)
vitalijlysanov
10.11.2019 14:04Если температура так критична, можно после заряда батарею поместить в холодильник на пару часов. Правда при полете на аккумуляторах может появиться конденсат, поэтому корпус желательно выполнить не совсем герметичный.
DarkWolf13
10.11.2019 14:38А аварийный сброс как-нибудь предусмотрен? — на случай возгорания батарей, все таки достаточно много случаев, а под куполом слишком привязан к подвесной получается, не остановишься как на наземном, или не покинеш в случае электросамолета.
drWhy
10.11.2019 14:57Красного цвета ключ на 10, откручиваем две гайки и экстренно сбрасываем…
Быстрый разъём на 100 ампер непрост. В электромобилях планируют подрывать соединители в случае аварии.tbl
10.11.2019 23:43Коннектор AS150, держит 150А в продолжительном режиме, заявленный pull off force — 3кг. Если в случае пожара отстыковать аккумуляторы от рамы, то они под своим весом оба коннектора гарантированно разъединят.
Amass-AS150
mig126
11.11.2019 16:31У нас над частным сектором часто летают, не хотелось бы такой подарочек с неба.
tbl
11.11.2019 17:00Ну, если не сбрасывать горящие аккумуляторы… А вы точно хотите в виде подарка горящего электропарамотопланериста?
Договоритесь с муниципалитетом о запрете полетов над частным сектором, если это вас так беспокоит.mig126
11.11.2019 22:09Можно на стальном тросике оставить висеть ниже. «Ароматы» будет сдувать ветром. И при правильной конструкции есть некоторое время уйти на пустое место и там уже отцепить тросик.
drWhy
11.11.2019 19:21Бывшие американские военные лётчики нередко покупают списанные МиГи (благо недорого), ибо небо манит. В связи с участившимися случаями падения подвесных баков и самих МиГов, наличие подвесных баков и исправных катапульт было запрещено.
Macinside
10.11.2019 20:40круто. коньроллер правда не оч понятно пчму такой дорогой. обычный по сути от электроскутера 5-8 квт они уже недорогие.
shef35316 Автор
10.11.2019 20:41Предложение контроллеров на рынке после 8 кВт начинает резко падать практически до единичных фирм. По крайней мере, несколько лет назад, когда все компоненты закупались — было так.
Macinside
10.11.2019 21:26ну теперь то можно напряженеи немного поднять. это позволяет поднять немного емкость батарей
JamboJet
11.11.2019 00:56Глупый вопрос: а если использовать не один на 15КВт, а два по 7 — не получится ли гораздо дешевле и надежней?
DarkTiger
11.11.2019 01:23Там будет играть роль сопротивление в разъемах и местах контакта. Тогда уж 2 по 10кВт. Но в этом случае по цене сравняется, наверное.
tbl
12.11.2019 23:38Нельзя просто так параллелить, это почти всегда приведет к перекосу по нагрузке на контроллеры.
plm
10.11.2019 20:49Шумно-то как, не ожидал… Стрекот, а не равномерный свист — значит, обо что-то винт аэродинамически «задевает»?
И неужели с электромотором нельзя подобрать более правильный режим работы винта? С ДВС это сложно, да, наверно поэтому винт именно такой (он же готовый?), и электромотор сделан под существующий винт. Наверно, если рассчитать и сделать винт специальный, будет лучше?shef35316 Автор
10.11.2019 22:31Винт использовался фабричный, парамоторный от бензиновых собратьев. Весь шум от него. Я не специалист по аэродинамическим профилям, допускаю, что есть винты, более оптимизированные для электродвигателя, как с точки зрения шума, так и с точки зрения КПД.
plm
11.11.2019 08:48Я про то и говорю, что электромотор управляется электроникой, можно его заставить крутиться как надо. Винт, если я правильно понимаю, имеет более высокий КПД при низких оборотах (сопротивление-то пропорционально не первой степени скорости вращения). Диаметр винта почему именно такой? Небось потому что более длинные лопасти (на типичной скорости и мощности для ДВС) не провернуть. А тяга винта вроде пропорциональна аж пятой степени диаметра. А электромотор можно и замедлить. Так что есть еще куда расти, если уйти от стандартных комплектующих.
fmkit
11.11.2019 14:47Обычный винт (бензин) слишкм тяжелый и с неправильным для электромотора шагом(pitch), т.е. есть у нас за плечами настоящий вибратор с такой инерцией что главные достоинства эл. мотора сводятся на нет, вот правильные моторы/винты:
Berkof
10.11.2019 23:08Парапланеристам ещё везёт не огребать от росавиации (на сколько я знаю, ведь вес «аппарата» до 115кг)… для планера стоимость подобной установки (FES) легко за 10 лимонов перешагивает почему-то, а ведь возможность самостоятельно взлететь с поля, полетать часик и там же приземлиться — мечта.
ministrell
11.11.2019 07:01Посмотрите "Оранжевый демон" Игоря Волкова. Цена высокая, но отнюдь не 10млн. До 115, самовзлетный планер.
https://youtu.be/wNmwuJFUs5k
MikeVC
11.11.2019 07:40Летать от батарей можно, но недолго. Все таки пол часа и за цену немалую…
А что если перевести ДВС на питание этанолом или смесь этанол — метанол чтобы не вонять бензином?
agp88
11.11.2019 12:10А не думали сделать гибридную установку? Модельные моторы имеют вес 0.5-0.9 кг при мощности 1-2 л.с. Такой мотор вместе с баком на 1.5 л и генератором, будет весить килограмма 2.5-3. При этом, энергии в литре бензина можно запасти как в 55 кг батарей. Алгоритм использования мне видится такой: взлетаем и набираем высоту на электротяге, далее «ловим поток», запускаем ДВС и парим, заряжая батареи, повторяем, пока бензин не кончится. Кмк, это может сильно увеличить время в воздухе.
orlovpyotr
Круто!
Бюджет?
shef35316 Автор
Около полмиллиона.
orlovpyotr
Сколько будет при мелкосерийке? (Неожиданно жестковато, думал будет до 250)
shef35316 Автор
Тут дорогой европейский комплект мотор+контроллер. Если перейти на моторы и контроллеры отечественной разработки (первые экспериментальные образцы появляются) — то есть возможность радикально снизить цену.
Stas911
А братья-китайцы не делают подходящих моторов? Вроде у них есть и здоровенные мощные модели
shef35316 Автор
Да, в последнее время появились модели. Собираю информацию о них.