Перейти к содержимому

Коллекторные электрические двигатели радиоуправляемых вертолетов

Двигатели для радиоуправляемых вертолётов, по большому счёту, делятся на два типа: бензиновые и электрические. С первыми всё более-менее ясно. Они предназначены для тяжёлых машин, которые, в свою очередь, могут использоваться как для игры, так и в прочих целях. Беспилотные вертолёты с ДВС успешно выполняют коммерческие задачи и даже приняты на вооружение в некоторых армиях развитых стран. Например, в Израиле, где они незаменимы при сборе информации и точечных атаках по террористическим группировкам.

Электрические двигатели пока служат на аппаратах, выпускаемых исключительно для развлечений. Это обусловлено ограниченным полётным временем до полной разрядки и большим весом аккумуляторных батарей. Которые, пока, являются главным ограничивающим фактором при проектировании радиоуправляемых вертолётов с электродвигателями. Однако, нет худа без добра и, в силу простоты сборки и эксплуатации, такие летательные аппараты собирают уже по всему миру, что напрямую сказывается на развитии отрасли. Конкуренция высока, стоимость доступна широкому потребителю, рынок перспективный. А значит, есть где применить и обкатать новейшие технологические решения.

Таким образом, технологически электровертолёты меняются весьма быстро. Совсем недавно их начинка ничем не отличалась от обычной электробритвы, но, уже сегодня, аппараты верхней ценовой категории имеют на борту настоящие управляющие компьютеры. Уже не говоря о современнейших сплавах на основе титана и алюминия. Однако, сердцем этой игрушечной авиации, как и во "взрослом" мире, остаётся мотор.

В радиоуправляемых вертолётах на электрической тяге используются электродвигатели постоянного тока. Силовую установку питает аккумуляторная батарея, размещаемая тут же, на борту вертолета. Разумеется, машина с электрическим двигателем имеет определённые преимущества перет таким же аппаратом с ДВС: не нужно специальное топливо, ниже уровень шумов и вибраций, не загрязняется окружающая среда, силовая установка более надёжна и практически необслуживаемая. Её ресурс в разы выше бензинового двигателя, она не реагирует на изменения температуры окружающей среды и не требует специальных навыков по эксплуатации. Запуск радиоуправляемой  модели вертолета с электродвигателем осуществляется быстрее. Процедура менее трудоёмка, чем в случае с бензиновым агрегатом. Нажатием нескольких кнопок даже новичёк сможет отправить геликоптер в первый полёт (правда, не факт, что сможет удачно завершить маршрут, но это уже не зависит от типа двигателя).

Однако, при всех перечисленных выше достоинствах, электрические вертолеты имеют несколько серьёзных недостатков. Главный из них - низкая энерговооруженность электродвигателя, который бОльшую часть энергии тратит на перевозку аккумуляторов, которые его же и питают. Это общая беда всех движителей на электрической тяге. Поэтому, конструкторам приходится применять различные ухищрения для облегчения конструкции, что в свою очередь, сказывается на прочности аппарата.

Облегченная конструкция радиоуправляемых моделей вертолетов не в состоянии выдержать неудачные посадки, которые неизбежны у новичков. Следующая причина – это ограниченное время полета, как правило, это приблизительно 5 минут. По завершению времени полета необходима перезарядка бортовой аккумуляторной батареи.

радиоуправляемые вертолёты

Радиоуправляемые вертолеты оснащаются на практике различными видами двигателей.

Иногда даже устанавливают на сегодняшних радиоуправляемых моделях вертолетов такие непривычные  моторы как реактивные турбины. Однако на первом месте стоят электрические двигатели. Какими бывают виды электродвигателей для радиоуправляемых моделей вертолетов? На практике существуют две основных вида электродвигателей. Это – коллекторные и бесколлекторные электродвигатели.  Самое большое распространение в моделизме, а именно радиоупраляемые вертолеты имеют коллекторные электродвигатели постоянного тока.

вертолёты с радиоуправлением

Коллекторные двигатели являются самыми простыми при изготовлении и использовании. Чтобы включить данный двигатель достаточно только подключить к батарее. Управление оборотами двигателя происходит при изменении подводимого к мотору напряжения. Направление вращения двигателя будет меняется, если изменять полярность тока. Также простыми и недорогими являются регуляторы и контроллеры, используемые при управлении коллекторного двигателя. По размерам данные двигатели подразделяются на подклассы. При соревновании в правилах оговариваются именно эти характеристики двигателя. Размер двигателя определяет его класс. Двигатель 300-го класса имеет длину корпуса 300 мм. Самыми распространенными являются двигатели 400-го класса. Для таких двигателей делается большинство  летающих моделей. Электромоторы для моделей выпускают различные фирмы.  Чем выше размер - тем естественно выше мощность.

Далее следует номинальное напряжение двигателя, при покупке двигателя на эту характеристику следует обратить внимание. Если у двигателя рабочее напряжение 4,8 вольта, то эти цифры указывают количество аккумуляторов  в батарее для работы этого двигателя. Двигатель с таким напряжением работает от четырехбаночной аккумуляторной батареи. Эти цифры весьма ориентировочны и двигатели способны прекрасно работать даже при повышенном напряжении. Как обычно, при увеличении банок на батарее увеличивается  мощность, чем рекомендовано по паспорту. Следовательно, дополнительную мощность можно получить без увеличения веса и размера двигателя.

Как правило, не очень дорогие электромоторы выпускаются без подшипников, вместо них используют бронзовые втулки. Когда главным фактором выбора электромотора является цена, то использование бронзовых втулок является вполне приемлемым решением. Двигатель на подшипниках выбирают тогда, когда интересует КПД. Эти двигатели обозначаются символами BB ( Ball Bearing ).  Усиливая магнитный поток от  постоянных магнитов двигателя мы усиливаем  мощность двигателя. Для этого вокруг корпуса двигателя делают дополнительный магнитовод исполненный как широкое металлическое кольцо. Маркировка двигателей  -  "Turbo" или "Race".

Выделяют особо двигатели 480 класса. Двигатели этого класса имеют размеры приблизительно равные размерам моторов 400 класса, только они при этом обладают значительно повышенной мощностью. Получаются своего рода усиленные 400 двигатели. При ограниченных размерах ставят такие двигатели, когда мощность является основным фактором. Щёточный узел у таких двигателях открыт, что улучшает их охлаждение и замена щеток делается возможной.

При  работе коллекторных двигателей постепенно изнашиваются графитовые щетки и металл коллектора, по которым происходит скольжение щеток. Щетки необходимо периодически заменять,  двигатель  необходимо тщательно отчищать от графитовой и металлической пыли. При продолжительной интенсивной работе необходимо также протачивать коллектор, это компенсирует его неравномерный износ. После замены щеток и очистки коллектора, двигатель желательно поработать при пониженной нагрузке,  чтобы щетки притерлись к коллектору. Такую процедуру следует применять и к новым двигателям. Для обкатки двигателя применяется недлительная работа его в дистиллированной воде.

В основном повышение характеристик двигателей достигается за счет использования мощных редкоземельных магнитов, а также использование подшипников, прецизионным изготовлением коллекторного узла. Коллекторные двигатели, как правило, уступают бесколлекторным моторам.