بدون طيار & منصات اختبار محرك eVTOL: دليل اختبار الدفع

بواسطة فريق هندسة EconoTest · الشركة المصنعة لمنصة الاختبار, شنغهاي

يحتاج الاقتصاد المزدهر على ارتفاعات منخفضة إلى بيانات اختبارية

طائرات التوصيل بدون طيار, الطائرات بدون طيار الزراعية, منصات التفتيش, وتنتقل الطائرات الكهربائية العمودية والركاب من النماذج الأولية إلى المنتجات المعتمدة - ويعيش كل واحد منها أو يموت بفضل كفاءة الدفع والموثوقية. وقت الرحلة هو المقياس العالمي للعميل, ويعود مباشرة إلى كفاءة المحرك والمروحة. تتبع حالات السلامة بيانات التحمل ووضع الفشل. كلاهما يأتي من الاختبار الأرضي, تم إجراؤه قبل فترة طويلة وبتكلفة أقل بكثير من اختبار الطيران.

يوضح هذا الدليل المستويات الثلاثة لاختبار الدفع والمعدات التي يتطلبها كل منها.

مستوى 1 - اختبار الدينامومتر للمحرك فقط

قبل أن تدخل المروحة الصورة, يتميز المحرك العاري بمقياس القوة:

• منحنى عزم الدوران - السرعة وثابت عزم الدوران (كيلوطن): يتحقق من أن المحرك ينتج عزم دوران محددًا عبر نطاق السرعة وأن Kt يطابق التصميم - وهو أمر بالغ الأهمية لضبط وحدة التحكم في الطيران.
• خريطة الكفاءة: تقضي المحركات متعددة الدوارات معظم حياتها عند دواسة الوقود بنسبة 30-70%; كفاءة رسم الخرائط عبر منطقة التشغيل الحقيقية (ليس فقط الذروة) يتنبأ بالتحويم الحالي ووقت الرحلة.
• EMF الخلفي وعزم الدوران المسنن: تأكيد جودة المغنطة والنعومة; مُبَالَغ فيه عزم الدوران المسنن يظهر على شكل اهتزاز منخفض السرعة والتحكم في الخشونة.
• الاختبار الحراري: تعتمد محركات الطائرات بدون طيار على الغسيل الدعامي للتبريد الذي لا توفره خلية الدينامو - إما أن تضيف الاختبارات هواءً قسريًا مُعايرًا أو تحدد التخفيض الحراري بشكل صريح.
• الزائد وانفجار التقييمات: يجب قياس قوة الاندفاع التي تتراوح من 3 إلى 10 ثوانٍ المستخدمة في التسلق ورفض العاصفة, جنبا إلى جنب مع سلوك الانتعاش.

ملاحظات المعدات: هذه عبارة عن آلات PM ذات دوار خارجي ذات عدد أقطاب مرتفع يعمل من ESCs بترددات كهربائية عالية. البدلاء بحاجة إلى آلة تحميل منخفضة القصور الذاتي أو فرامل التباطؤ (عزم الدوران للمحرك فقط صغير - عادة 0.1-50 نيوتن متر), محول عزم الدوران بحجم إلى النطاق المنخفض مع عرض النطاق الترددي لالتقاط التموج, ومحلل الطاقة الذي يقيس مخرجات ESC الحقيقية بترددات PWM. هذه هي نفس فئة الأجهزة التي لدينا أنظمة اختبار المحركات تم تكوينه للآلات الصغيرة عالية السرعة; انظر أيضا مقعد اختبار المحرك عالي السرعة ل 30,000+ نهاية دورة في الدقيقة.

مستوى 2 - اختبار موقف التوجه (محرك + المروحة)

المروحة هي نصف نظام الدفع, ولا يمكن التنبؤ بتفاعله مع المحرك من خلال أوراق البيانات المنفصلة. يقوم حامل الدفع بتثبيت المحرك بالكامل + خروج + وحدة المروحة على إطار وسجلات قياس القوة متعددة المحاور:

قياس	لماذا يهم؟
الدفع الثابت مقابل الخانق	التحجيم: يجب أن تكون نقطة التحويم بالقرب من دواسة الوقود بنسبة 45-55% لسلطة التحكم
كفاءة التوجه (ز / ث)	رقم الرحلة; يقارن مجموعات المحرك/الدعامة مباشرة
رد فعل عزم الدوران	ميزانية سلطة ياو والتحقق من تحميل ESC
RPM مقابل خطي الخانق	ضبط حلقة التحكم; يكتشف أحداث إلغاء مزامنة ESC
طيف الاهتزاز	عدم توازن الدعامة وقضايا المرونة الهوائية التي تدمر انحراف الكاميرا ووحدات IMU
استجابة الخطوة	معدل الدفع الكبير يحد من عرض النطاق الترددي للتحكم في الموقف
التوقيع الصوتي	القيود التنظيمية والمهمة (التسليم في المناطق الحضرية, دفاع)

للترتيبات المحورية ومتعددة الدوار, تمتد المدرجات لقياس خسائر التداخل بين الجزء المتحرك والعضو المتحرك - بشكل روتيني 10-20% على الأزواج المحورية, لا تزال محاكاة الأرقام تكافح من أجل التنبؤ بشكل موثوق.

مستوى 3 — eVTOL واختبار درجة الشهادة

تنقل طائرة eVTOL التي تحمل الركاب اختبار الدفع إلى نظام الفضاء الجوي. تحتاج البرامج التي تعمل من أجل الحصول على شهادة EASA SC-VTOL أو FAA:

• اختبار التحمل: آلاف الساعات عبر ملفات تعريف المهمة التمثيلية (تحوم الثقيلة, عزم دوران مرتفع عند سرعة جوية منخفضة), مع التسجيل المستمر للبيانات والفحص الدوري للتفكيك. تشغيل مقاعد الاختبار 24/7 - هذا هو المكان مقاييس القوة المتجددة يدفعون لأنفسهم, منذ أ 200 وحدة الدفع بالكيلوواط في اختبار مدى الحياة من شأنها أن تحرق ميجاوات/ساعة أسبوعيًا.
• الاختبارات البيئية لكل DO-160: غرف درجة الحرارة/الارتفاع حول مجموعة نقل الحركة, ملفات تعريف الاهتزاز, الرطوبة والضباب الملحي للعمليات الساحلية.
• حقن الفشل: مرحلة واحدة مفتوحة, فشل ESC, وحالات الإضراب FOD التي تم وصفها على مقاعد البدلاء للتحقق من صحة تحليل السلامة على مستوى الطائرة - وهي البيانات التي تتوقعها سلطات التصديق بشكل متزايد من الاختبار, ليست محاكاة وحدها.
• محرك + وحدات علبة التروس: تقوم العديد من تصميمات eVTOL بتحريك الدوارات البطيئة الكبيرة; تحتاج هذه المحركات إلى كهرباء مشتركة + اختبار الكفاءة الميكانيكية والتحمل, أقرب إلى لدينا مقعد اختبار الفضاء الجوي فئة مع إمكانية التتبع الكامل للفضاء ودعم اختبار الشهود.

تحديد مقعد اختبار الدفع بدون طيار

أسئلة المواصفات التي تحدد بنية المقعد والتكلفة:

• عزم الدوران والسرعة المغلف: أ 2 محرك كوادكوبتر كجم (0.5 نانومتر, 8,000 دورة في الدقيقة) و أ 500 وحدة رفع eVTOL كجم (500 نانومتر, 2,000 دورة في الدقيقة) آلات مختلفة تمامًا - اذكر النطاق الكامل بما في ذلك الانفجار.
• محرك فقط, موقف التوجه, أو كليهما: المرافق المشتركة تشترك في DAQ والبنية التحتية للسلامة; يبدأ العديد من العملاء بخلية داينو ويضيفون إطار دفع.
• مضاهاة العرض العاصمة: اختبار من محاكي البطارية (مصدر / بالوعة DC قابلة للبرمجة) بدلاً من العبوات الحقيقية، فإنها توفر ترهلًا متكررًا للجهد وتتيح اختبار إعادة التوليد إلى الإمداد بأمان.
• احتواء السلامة: يتطلب اختبار المروحة احتواء الشفرة المُصنَّف لتحرير الطرف; حتى الخلايا ذات المحرك فقط تحتاج إلى احتواء الانفجار عند طاقات eVTOL.
• تكامل البيانات: ESC القياس عن بعد (يمكن/دشوت), الكاميرات الحرارية, والمصفوفات الصوتية جنبًا إلى جنب مع قنوات عزم الدوران / السرعة / الطاقة في سجل واحد متزامن.

تطوير طائرة بدون طيار أو نظام دفع eVTOL? أرسل إلينا مواصفات المحرك وأهداف الاختبار الخاصة بك - وسنقوم بتكوين مقترح مقاعد البدلاء بدءًا من نطاق الهوايات وحتى درجة الشهادة →

الأسئلة المتداولة

ما هي كفاءة الدفع الجيدة للمحرك المتعدد؟?

تحقق أنظمة فئة الهوايات عادةً 6-9 جم/وات عند التحويم; الأمثل دعامة كبيرة, تصميمات منخفضة تحميل القرص (طائرات بدون طيار الزراعية والتسليم) يصل إلى 10-15 جم/وات; قد يتم تشغيل كواد السباق المحملة بكثافة أدناه 4 ز / ث. المقارنة صالحة فقط عند نفس نقطة الدفع - قارن دائمًا بين قوة الدفع الفعلية الخاصة بك, ليس بالحد الأقصى.

هل يمكنني اختبار محركات الطائرات بدون طيار على مقياس ديناميكي صناعي عادي?

في كثير من الأحيان سيئة. تم تصميم المقاعد الصناعية للآلات التي تبلغ سرعتها 1500-3000 دورة في الدقيقة مع نطاقات عزم دوران أعلى بكثير من محركات الطائرات بدون طيار الصغيرة; قياس 0.3 نم على أ 50 محول نانومتر ينتج بيانات لا معنى لها, ويخفي القصور الذاتي المرتفع الديناميكيات السريعة التي تهم التحكم في الطيران. تعتبر المقاعد ذات المحركات الصغيرة المزودة بمحولات طاقة ذات حجم مناسب وتحميل منخفض القصور الذاتي هي الأداة المناسبة.

لماذا تختلف أرقام ورقة بيانات المحرك عن نتائج حامل الدفع?

تقتبس أوراق بيانات المحرك أداء المحرك العاري عند الجهد المحدد, في كثير من الأحيان في ظروف تبريد غير واقعية. على متن الطائرة, تعديل ESC, تبلد الجهد تحت الحمل, خصائص تحميل المروحة, ويغير تدفق الهواء الحقيقي كل رقم - عادةً ما تكون بيانات حامل الدفع للنظام المدمج أقل بنسبة 10-25٪ من توقعات ورقة البيانات الساذجة, وهذا هو بالضبط سبب وجود الاختبار المتكامل.

كيف يختلف اختبار محرك eVTOL عن اختبار محرك الجر بالمركبة الكهربائية?

ينقلب ملف تعريف الواجب: تقضي المركبات الكهربائية حياتها تحت حمولة جزئية مع قمم قصيرة, بينما تعمل محركات الرفع VTOL بالقرب من الحد الأقصى من الطاقة المستمرة لقطاعات المهمة بأكملها (تحوم), مما يجعل الأداء الحراري المستمر هو التصنيف الحاسم. إضافة إمكانية تتبع شهادة الطيران, بيئات DO-160, واختبار حالة الفشل, ويبدو البرنامج أقرب إلى تأهيل الطيران منه إلى التحقق من صحة السيارات - على الرغم من أن أجهزة مقاعد البدلاء تشترك في نفس أسس مقياس القوة الرباعية كبرنامج مقعد المحور الإلكتروني.

هل أحتاج إلى اختبار كل محرك بدون طيار للإنتاج؟?

يقوم صانعو الطائرات بدون طيار الاستهلاكية ذات الحجم الكبير بتشغيل شاشات EOL سريعة (مقاومة, العودة-EMF, توقيع عدم التحميل - راجع موقعنا دليل اختبار EOL), بينما تضيف برامج الطائرات التجارية والمعتمدة عمليات قبول محملة لكل وحدة مع السجلات المؤرشفة. عادةً ما يملي أساس الشهادة الإجابة.