โดรน & แท่นทดสอบมอเตอร์ eVTOL: คู่มือการทดสอบแรงขับ

โดยทีมวิศวกรรม EconoTest · ผู้ผลิตโต๊ะทดสอบ, เซี่ยงไฮ้

เศรษฐกิจในพื้นที่ต่ำที่เฟื่องฟูต้องการข้อมูลการทดสอบ

โดรนส่งของ, UAV ทางการเกษตร, แพลตฟอร์มการตรวจสอบ, และ eVTOL สำหรับผู้โดยสารกำลังเปลี่ยนจากต้นแบบไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรอง และทุกรายการมีชีวิตหรือตายไปโดยประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของการขับเคลื่อน. เวลาเที่ยวบินคือตัวชี้วัดลูกค้าสากล, และติดตามประสิทธิภาพของมอเตอร์และใบพัดโดยตรง. กรณีด้านความปลอดภัยติดตามข้อมูลความอดทนและโหมดความล้มเหลว. ทั้งสองมาจากการทดสอบภาคพื้นดิน, ทำมานานแล้วและถูกกว่าการทดสอบการบินมาก.

คู่มือนี้จะแมปการทดสอบแรงขับสามระดับและอุปกรณ์ใดบ้างที่ต้องใช้.

ระดับ 1 — การทดสอบไดนาโมมิเตอร์เฉพาะมอเตอร์

ก่อนที่ใบพัดจะเข้ามาในภาพ, มอเตอร์เปลือยมีลักษณะเฉพาะบนไดนาโมมิเตอร์:

• กราฟแรงบิด-ความเร็ว และแรงบิดคงที่ (กท): ตรวจสอบว่ามอเตอร์สร้างแรงบิดตามข้อมูลจำเพาะตลอดช่วงความเร็ว และ Kt ตรงกับการออกแบบ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับแต่งตัวควบคุมการบิน.
• แผนที่ประสิทธิภาพ: มอเตอร์มัลติโรเตอร์ใช้ชีวิตส่วนใหญ่อยู่ที่คันเร่ง 30–70%; ประสิทธิภาพการทำแผนที่ทั่วทั้งภูมิภาคปฏิบัติการจริง (ไม่ใช่แค่จุดสูงสุด) คาดการณ์กระแสลมและเวลาบิน.
• Back-EMF และแรงบิดฟันเฟือง: ยืนยันคุณภาพและความเรียบเนียนของสนามแม่เหล็ก; มากเกินไป แรงบิดฟันเฟือง แสดงเป็นการสั่นสะเทือนที่ความเร็วต่ำและควบคุมความหยาบ.
• การทดสอบความร้อน: มอเตอร์โดรนอาศัยการล้างเสาเพื่อระบายความร้อนที่เซลล์ dyno ไม่มี - การทดสอบอาจเพิ่มอากาศบังคับที่ปรับเทียบแล้วหรือกำหนดพิกัดการลดความร้อนอย่างชัดเจน.
• โอเวอร์โหลดและเรตติ้งระเบิด: พลังระเบิด 3–10 วินาทีที่ใช้ในการปีนและการปฏิเสธลมกระโชกจะต้องได้รับการวัดปริมาณ, พร้อมกับพฤติกรรมการฟื้นตัว.

หมายเหตุอุปกรณ์: เหล่านี้เป็นเครื่อง PM โรเตอร์ภายนอกที่มีการนับขั้วสูงที่ทำงานจาก ESC ที่ความถี่ไฟฟ้าสูง. ม้านั่งต้องมี เครื่องโหลดความเฉื่อยต่ำหรือเบรกฮิสเทรีซิส (แรงบิดเฉพาะมอเตอร์มีขนาดเล็ก — โดยทั่วไปคือ 0.1–50 นิวตันเมตร), ทรานสดิวเซอร์แรงบิดที่มีขนาดถึงช่วงต่ำพร้อมแบนด์วิธเพื่อจับระลอกคลื่น, และเครื่องวิเคราะห์กำลังที่วัดเอาต์พุต ESC ที่แท้จริงที่ความถี่ PWM. นี่คือคลาสเครื่องมือวัดเดียวกันกับของเรา ระบบทดสอบมอเตอร์ กำหนดค่าสำหรับเครื่องจักรความเร็วสูงขนาดเล็ก; ดูเพิ่มเติมที่ ม้านั่งทดสอบมอเตอร์ความเร็วสูง สำหรับ 30,000+ รอบต่อนาทีสิ้นสุด.

ระดับ 2 - การทดสอบแรงขับยืน (มอเตอร์ + ใบพัด)

ใบพัดเป็นครึ่งหนึ่งของระบบขับเคลื่อน, และไม่สามารถคาดเดาปฏิสัมพันธ์กับมอเตอร์ได้จากเอกสารข้อมูลแยกกัน. ขาตั้งแบบแรงขับจะยึดมอเตอร์ทั้งตัว + เอสซี + หน่วยใบพัดบนกรอบการวัดแรงแบบหลายแกนและบันทึก:

การวัด	ทำไมมันถึงสำคัญ
แรงขับแบบคงที่เทียบกับคันเร่ง	การปรับขนาด: จุดโฮเวอร์ควรอยู่ใกล้คันเร่ง 45–55% เพื่ออำนาจการควบคุม
ประสิทธิภาพแรงขับ (กรัม/วัตต์)	หมายเลขเวลาบิน; เปรียบเทียบการรวมกันของมอเตอร์/เสาโดยตรง
ปฏิกิริยาแรงบิด	งบประมาณหน่วยงาน Yaw และการตรวจสอบโหลด ESC
RPM เทียบกับความเป็นเส้นตรงของปีกผีเสื้อ	ควบคุมการปรับจูนลูป; ตรวจจับเหตุการณ์ ESC desync
สเปกตรัมการสั่นสะเทือน	ปัญหาความไม่สมดุลของพร็อพและความยืดหยุ่นทางอากาศที่ทำลายไม้กันสั่นและ IMU ของกล้อง
การตอบสนองขั้นตอน	อัตราฆ่าแรงขับจะจำกัดแบนด์วิดธ์การควบคุมทัศนคติ
ลายเซ็นอะคูสติก	ข้อจำกัดด้านกฎระเบียบและภารกิจ (การจัดส่งในเมือง, การป้องกัน)

สำหรับการจัดเรียงโคแอกเซียลและหลายโรเตอร์, ขาตั้งขยายเพื่อวัดการสูญเสียสัญญาณรบกวนของโรเตอร์-โรเตอร์ - เป็นประจำ 10–20% สำหรับคู่โคแอกเซียล, การจำลองตัวเลขยังคงดิ้นรนเพื่อทำนายได้อย่างน่าเชื่อถือ.

ระดับ 3 — eVTOL และการทดสอบระดับการรับรอง

eVTOL ที่บรรทุกผู้โดยสารนำการทดสอบแรงขับไปสู่ระบบการบินและอวกาศ. โปรแกรมที่ทำงานเพื่อการรับรอง EASA SC-VTOL หรือ FAA:

• การทดสอบความทนทาน: หลายพันชั่วโมงในโปรไฟล์ภารกิจตัวแทน (โฉบหนัก, แรงบิดสูงที่ความเร็วลมต่ำ), พร้อมการบันทึกข้อมูลอย่างต่อเนื่องและการตรวจสอบการรื้อถอนเป็นระยะ. ม้านั่งทดสอบวิ่ง 24/7 — นี่คือที่ ไดนาโมมิเตอร์แบบปฏิรูป จ่ายเอง, ตั้งแต่ก 200 หน่วยขับเคลื่อนกิโลวัตต์ในการทดสอบอายุการใช้งานจะเผาผลาญเมกะวัตต์-ชั่วโมงทุกสัปดาห์.
• การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อมตาม DO-160: ห้องอุณหภูมิ/ระดับความสูงรอบระบบส่งกำลัง, โปรไฟล์การสั่นสะเทือน, ความชื้นและหมอกเกลือเพื่อการปฏิบัติการชายฝั่ง.
• การฉีดล้มเหลว: เปิดเฟสเดียว, ESC ล้มเหลว, และกรณีการโจมตีของ FOD ที่ปรากฏอยู่บนม้านั่งเพื่อตรวจสอบการวิเคราะห์ความปลอดภัยระดับเครื่องบิน ซึ่งเป็นข้อมูลที่หน่วยงานออกใบรับรองคาดหวังจากการทดสอบมากขึ้น, ไม่ใช่การจำลองเพียงอย่างเดียว.
• มอเตอร์ + หน่วยกระปุกเกียร์: สถาปัตยกรรม eVTOL หลายตัวลดความเร็วของโรเตอร์ขนาดใหญ่ลง; ระบบส่งกำลังเหล่านั้นจำเป็นต้องมีระบบไฟฟ้ารวม + การทดสอบประสิทธิภาพทางกลและความทนทาน, ใกล้ชิดกับเรามากขึ้น ม้านั่งทดสอบการบินและอวกาศ คลาสที่มีการตรวจสอบย้อนกลับด้านการบินและอวกาศเต็มรูปแบบและการสนับสนุนการทดสอบพยาน.

การระบุม้านั่งทดสอบแรงขับของโดรน

คำถามเกี่ยวกับข้อกำหนดที่กำหนดสถาปัตยกรรมบัลลังก์และต้นทุน:

• แรงบิดและความเร็วซอง: ก 2 กิโลกรัมมอเตอร์ควอดคอปเตอร์ (0.5 นิวตันเมตร, 8,000 รอบต่อนาที) และก 500 กิโลกรัม หน่วยยก eVTOL (500 นิวตันเมตร, 2,000 รอบต่อนาที) เป็นเครื่องจักรที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง — ระบุช่วงทั้งหมดรวมถึงการระเบิดด้วย.
• มอเตอร์เท่านั้น, แท่นยึด, หรือทั้งสองอย่าง: สิ่งอำนวยความสะดวกแบบรวมใช้ DAQ และโครงสร้างพื้นฐานด้านความปลอดภัยร่วมกัน; ลูกค้าจำนวนมากเริ่มต้นด้วยเซลล์ dyno และเพิ่มเฟรมแรงขับ.
• การจำลองการจ่ายไฟ DC: การทดสอบจากเครื่องจำลองแบตเตอรี่ (แหล่ง DC / อ่างล้างจานที่ตั้งโปรแกรมได้) แทนที่จะใช้แพ็คจริงจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงซ้ำได้ และช่วยให้สามารถทำการทดสอบการจ่ายไฟกลับคืนสู่แหล่งจ่ายได้อย่างปลอดภัย.
• การควบคุมความปลอดภัย: การทดสอบใบพัดต้องมีอัตราการบรรจุใบมีดสำหรับการปล่อยปลาย; แม้แต่เซลล์ที่มีมอเตอร์อย่างเดียวก็จำเป็นต้องมีการกักกันระเบิดที่พลังงาน eVTOL.
• บูรณาการข้อมูล: การวัดและส่งข้อมูลทางไกล ESC (สามารถ/ดีช็อต), กล้องความร้อน, และอะคูสติกอาร์เรย์ควบคู่ไปกับช่องแรงบิด/ความเร็ว/กำลังในบันทึกที่ซิงโครไนซ์ครั้งเดียว.

การพัฒนาระบบขับเคลื่อนโดรนหรือ eVTOL? ส่งข้อมูลจำเพาะมอเตอร์และเป้าหมายการทดสอบของคุณมาให้เรา เราจะกำหนดค่าข้อเสนอแบบตั้งโต๊ะตั้งแต่ระดับงานอดิเรกไปจนถึงระดับการรับรอง →

คำถามที่พบบ่อย

ประสิทธิภาพแรงขับที่ดีสำหรับมัลติโรเตอร์คืออะไร?

โดยทั่วไประบบระดับงานอดิเรกจะได้พลังงาน 6–9 g/W เมื่อโฮเวอร์; เสาขนาดใหญ่ที่ปรับให้เหมาะสม, การออกแบบการโหลดดิสก์ต่ำ (โดรนเพื่อการเกษตรและการจัดส่ง) ถึง 10–15 กรัม/วัตต์; รถแข่งที่บรรทุกของหนักอาจวิ่งด้านล่าง 4 กรัม/วัตต์. การเปรียบเทียบใช้ได้เฉพาะที่จุดแรงขับเดียวกันเท่านั้น — เปรียบเทียบที่แรงขับจริงของคุณเสมอ, ไม่สูงสุด.

ฉันสามารถทดสอบมอเตอร์ของโดรนด้วยไดนาโมมิเตอร์อุตสาหกรรมทั่วไปได้หรือไม่?

มักจะแย่. ม้านั่งอุตสาหกรรมถูกสร้างขึ้นสำหรับเครื่องจักรขนาด 1,500–3,000 รอบต่อนาที โดยมีช่วงแรงบิดที่สูงกว่ามอเตอร์ UAV ขนาดเล็กมาก; วัด 0.3 นาโนเมตร บน 50 ทรานสดิวเซอร์ Nm สร้างข้อมูลที่ไม่มีความหมาย, และความเฉื่อยของม้านั่งสูงช่วยปกปิดไดนามิกที่รวดเร็วซึ่งมีความสำคัญต่อการควบคุมการบิน. โต๊ะมอเตอร์ขนาดเล็กที่มีทรานสดิวเซอร์ขนาดเหมาะสมและการโหลดแรงเฉื่อยต่ำคือเครื่องมือที่เหมาะสม.

เหตุใดหมายเลขเอกสารข้อมูลมอเตอร์จึงแตกต่างจากผลลัพธ์ของแท่นรับแรงขับ?

เอกสารข้อมูลทางเทคนิคของมอเตอร์อ้างอิงถึงประสิทธิภาพของมอเตอร์เปลือยที่แรงดันไฟฟ้าที่ระบุ, บ่อยครั้งในสภาวะการทำความเย็นที่ไม่สมจริง. บนเครื่องบิน, การปรับของ ESC, แรงดันไฟฟ้าลดลงภายใต้โหลด, ลักษณะการโหลดของใบพัด, และการไหลเวียนของอากาศจริงเปลี่ยนทุกตัวเลข - โดยทั่วไปแล้วข้อมูลฐานแรงขับของระบบรวมจะต่ำกว่าการคาดการณ์ในแผ่นข้อมูลไร้เดียงสา 10–25%, ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการทดสอบแบบผสมผสาน.

การทดสอบมอเตอร์ eVTOL แตกต่างจากการทดสอบมอเตอร์ฉุดลาก EV อย่างไร?

รายละเอียดหน้าที่จะกลับด้าน: EV ใช้ชีวิตโดยมีภาระบางส่วนและมีจุดสูงสุดสั้นๆ, ในขณะที่มอเตอร์ลิฟต์ VTOL ทำงานใกล้กับกำลังต่อเนื่องสูงสุดสำหรับทั้งภารกิจ (โฮเวอร์), ทำให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนคงที่เป็นระดับวิกฤต. เพิ่มการตรวจสอบย้อนกลับใบรับรองการบินและอวกาศ, สภาพแวดล้อม DO-160, และการทดสอบกรณีความล้มเหลว, และโปรแกรมนี้ดูใกล้เคียงกับคุณสมบัติด้านการบินมากกว่าการตรวจสอบยานยนต์ แม้ว่าฮาร์ดแวร์ของบัลลังก์จะใช้ฐานไดนาโมมิเตอร์สี่ควอแดรนท์เดียวกันกับ ม้านั่งเพลาไฟฟ้า.

ฉันจำเป็นต้องทดสอบมอเตอร์โดรนทุกตัวในการผลิตหรือไม่?

ผู้ผลิตโดรนสำหรับผู้บริโภคจำนวนมากใช้งานหน้าจอ EOL ที่รวดเร็ว (ความต้านทาน, กลับ-EMF, ลายเซ็นไม่โหลด — ดูของเรา คู่มือการทดสอบ EOL), ในขณะที่โปรแกรมเครื่องบินพาณิชย์และเครื่องบินรับรองจะเพิ่มการยอมรับการบรรทุกต่อหน่วยพร้อมกับบันทึกที่เก็บถาวร. เกณฑ์การรับรองมักจะกำหนดคำตอบ.