Máy bay cánh bay HAWk RC Module hóa

Giới thiệu

"HAWk" là một ý tưởng cánh bay được thiết kế cho những người đam mê RC, mang lại cảm giác bay tuyệt vời như máy bay RC làm từ vật liệu thông thường. Nó được in bằng PLA nhẹ (LW-PLA) với hầu hết các bộ phận in theo chế độ "vase mode" để tiết kiệm trọng lượng tối đa và dễ dàng thay thế.

Nếu bạn in chiếc máy bay này

Dự án này là nỗ lực của cả một đội ngũ - vì vậy điều tốt nhất bạn có thể làm cho chúng tôi là đăng tải "make" của bạn tại đây trên Printables để chúng tôi có thể cảm nhận được sự trân trọng của bạn. Xin chân thành cảm ơn!

Tài liệu hướng dẫn lắp ráp đi kèm được đính kèm trong phần tệp trên Printables. Nếu có bất kỳ điểm nào chưa rõ, đừng ngần ngại hỏi chúng tôi trong phần bình luận hoặc gửi tin nhắn cho chúng tôi. Chúng tôi rất mong chờ được thấy những bản dựng của bạn bay lượn!

Động lực

HAWings - đội ngũ đằng sau bản dựng này - luôn tìm kiếm những thử thách kỹ thuật mới hấp dẫn. Là một đội ngũ sinh viên gồm các kỹ sư, những người đam mê in 3D và những người yêu thích RC, dự án này đã (và sẽ tiếp tục) là một trải nghiệm thú vị để phát triển một chiếc máy bay gần như hoàn toàn bằng in 3D mà thực sự bay tốt - tất cả trong khi vẫn nhẹ, nhanh và dễ dàng sao chép như một nền tảng dễ tiếp cận cho nhu cầu của chúng tôi (và cả niềm vui RC nữa).

Tính năng

Đặc tính bay có thể dự đoán

HAWk bay rất êm ở mọi tốc độ và dễ điều khiển ngay cả khi không có bộ điều khiển bay. Cất cánh bằng cách phóng tay hoạt động không có vấn đề gì, đặc biệt khi hạ cánh, đặc tính bay tuyệt vời cũng rất rõ ràng. Hiện tượng stall (mất lực nâng) có thể dự đoán và dễ dàng tránh, và HAWk có thể phục hồi rất nhanh chóng và dễ dàng sau khi bị stall.

In chế độ "Vase Mode"

Cánh bay được thiết kế hoàn toàn để phù hợp với việc in 3D dễ dàng trên mọi máy in. Nó được chia thành nhiều đoạn nhỏ có thể phù hợp với hầu hết các bàn in.

Hầu hết các bộ phận LW-PLA có thể in được ở chế độ "vase mode". Điều này tạo ra các bộ phận được in sạch sẽ, không có đường nối, sợi nhựa hoặc rò rỉ, ngay cả trên các máy in 3D rẻ tiền hơn. Do đó, kết quả liền mạch và bản thân máy bay nhẹ - tất cả trong khi vẫn an toàn về cấu trúc, đáng tin cậy và in nhanh chóng.

Tính mô-đun

HAWk được thiết kế để có tính mô-đun - theo cách này, mỗi HAWk được tạo ra sẽ phù hợp nhất với nhu cầu của chủ sở hữu.

Hiện tại, điều này bao gồm các tùy chọn sau:

• Gắn động cơ ở mũi phía trước hoặc phía sau
• Các tấm gắn động cơ khác nhau

Để biết thêm các tùy chọn sắp tới, hãy xem phần "Nhật ký thay đổi".

Không cần máy móc nặng

Có thể in trên máy Prusa Mini - tất cả những gì bạn cần là ít nhất 18x18x18cm không gian in. Tùy chọn, nếu máy in của bạn cho phép thể tích dựng tối thiểu 400mm (như FLSUN V400), bạn có thể in thân chính trong một mảnh thay vì ba mảnh.

Cấu trúc nhẹ tích hợp

Một trong những thách thức chính là giữ cho thiết kế tương thích với việc in "vase mode". Ví dụ, các bộ phận cánh được chia nhỏ một cách chính xác để chúng hoạt động tốt nhất với triết lý thiết kế này, đặc biệt là ở vị trí của bản lề elevon.

Để gia cố thân máy bay với vật liệu ít nhất có thể, chúng tôi đã chọn một phương pháp tiếp cận bất thường tận dụng vật liệu LW-PLA: đầu tiên, thiết kế được mô hình hóa như một thân máy bay đầy đủ. Sau đó, các đường cắt cực kỳ hẹp được thực hiện vào thân máy bay, tạo thành các cấu trúc gia cố.

Khi in, chế độ "vase mode" tự động đặt infill thành 0%, dẫn đến các đường cắt nhỏ này được nhận dạng là các bức tường. Trong PrusaSlicer, bán kính đóng khe hở (slice gap closing radius) được đặt thành 0 - điều này làm cho hai bức tường giữa các đường cắt kết nối và hợp nhất, tạo nên cấu trúc gia cố làm cho khái niệm này khả thi.

Khí động lực học

Thiết kế này cũng mang lại đặc tính bay khá tốt - kết quả của việc chúng tôi đã thực hiện các phép tính (hai lần, hoặc thậm chí ba lần!). Trong XFLR5, chúng tôi đã điều chỉnh hình học máy bay và cánh tà, để HAWk bay tốt nhất có thể, có thể xử lý tốt tốc độ thấp và vẫn rất thú vị với trọng lượng của các loại thiết bị trên bo mạch khác nhau (pin, hệ thống FPV, cảm biến bổ sung, …) và không đòi hỏi phi công quá nhiều.

Với những tính toán này, ngay cả những chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của HAWk đã đủ thành công để làm hài lòng tất cả các phi công của chúng tôi và xác minh thiết kế của chúng tôi. Đặc tính của máy bay, ngay cả trong điều kiện gió, rất ổn định và có thể dự đoán được, cho thấy rằng các phép tính của chúng tôi là chính xác. Tuy nhiên, chúng tôi không thực sự khuyên dùng HAWk cho người mới bắt đầu hoàn toàn trong sở thích này, vì chúng tôi không nghĩ rằng cánh bay nói chung là đặc biệt phù hợp cho người mới bắt đầu.

Bảng dữ liệu

Sải cánh

1300 mm

Chub gốc

220 mm

Chub đầu cánh

160 mm

Góc quét

20°

Xoắn

-1.2°

Cánh tà

HS3090

CG

126 mm phía sau mép trước (đánh dấu trên thân máy bay)

Khối lượng cất cánh

800 - 1200 g (tùy thuộc vào kích thước pin và vật liệu xây dựng)

Tải trọng cánh

39.2 g/dm² - 58.8 g/dm²

Tốc độ stall

7.5 m/s (với khối lượng cất cánh 800 g)

Cài đặt in được đề xuất cho PrusaSlicer

• Tối ưu hóa cho đầu phun 0.6 mm (bạn có thể sử dụng độ rộng đùn 0.6 mm với đầu phun 0.4 mm, nhưng chúng tôi thực sự khuyên bạn nên in bằng đầu phun 0.6 mm)
• Có các tệp dự án (.3mf) cho tất cả các bộ phận có thể in được (với cài đặt in được đề xuất). Nếu bạn muốn tự lát các bộ phận, nói chung các cài đặt là
  • Các bộ phận "Vase mode"
    • chọn "Spiral vase"
    • chiều cao lớp 0.25mm
    • Slice gap closing radius = 0
  • Đối với các bộ phận PETG / ASA sử dụng cài đặt mặc định của Prusa với 4 lớp vỏ

Cài đặt phần cứng

Đã kiểm tra

Phần cứng drone 5 inch giá rẻ

Cấu hình này là những gì chúng tôi có sẵn khi chế tạo các mẫu thử. Nó không hiệu quả lắm, nhưng bất kỳ ai chế tạo máy bay mô hình hoặc drone đều nên sở hữu thứ gì đó tương tự. Đây là cấu hình bạn có thể thấy trên những bức ảnh hiện tại. Thời gian bay khoảng 10 phút với bộ pin 4S 1200mAh trong điều kiện thời tiết lạnh.

Động cơ: Bất kỳ động cơ 2306 hoặc 2207 nào, ~2400KV

Cánh quạt: Bất kỳ cánh quạt drone ba cánh 5" hoặc hai cánh 6" nào có bước đáng kể

ESC: Bất kỳ loại nào có 30A+

Pin: LiPo 4S 1300mAh

Phần cứng drone 6s - 5" - KHUYẾN NGHỊ

Cấu hình này hiện là cấu hình được đề xuất của chúng tôi. Bằng cách chạy động cơ drone 6s trên 4s, nó cho phép sử dụng cánh quạt lớn hơn do vòng tua giảm. Điều này mang lại sự cân bằng tối ưu giữa sức mạnh và hiệu quả.

Động cơ: Bất kỳ động cơ 2306 hoặc 2207 nào, 1500 - 1700KV (đã thử nghiệm với eco II 2306-1700KV)

Cánh quạt: Cánh quạt hai cánh 7" hoặc 8" (đã thử nghiệm với HQProp 8x5)

ESC: Bất kỳ loại nào có 30A+

Pin: LiPo 4S 1300mAh

Hiệu suất cao

Cấu hình này mang lại cho bạn thời gian bay dài hơn đáng kể nhưng đi kèm với sức mạnh khá hạn chế. Ngoài ra, động cơ trở nên khá ấm ở tốc độ tối đa.

Động cơ: T-Motor 2203.5, 1500kv hoặc StanFPV 2203, 1500kv

Cánh quạt: Cánh quạt hai cánh 7" (đã thử nghiệm với gemfan 7042)

ESC: Bất kỳ loại nào có 30A+

Pin: LiPo 4S 1300mAh

Chưa xác minh

Tốc độ hiệu suất cao

Cấu hình này dự định chỉ yêu cầu một cánh quạt và pin khác với cấu hình hiệu suất cao, và sẽ đạt tốc độ không khí lên tới 100km/h.

Động cơ: T-Motor 2203.5, 1500kv hoặc StanFPV 2203 1500kv

Cánh quạt: Cánh quạt hai cánh 5" hoặc 6"

ESC: Bất kỳ loại nào có 40A+

Pin: LiPo 6S 800-900mAh

Lộ trình

• Các tùy chọn gắn cho các kích thước servo khác nhau

Phiên bản FPV

• Mũi có tùy chọn gắn cho camera FPV và VTX
• Giá đỡ cho các bộ điều khiển bay của các kích thước stack thông thường và ăng-ten

Phiên bản nền tảng UAV

• Chứa thêm các cảm biến trong nền tảng
  • Mũi có không gian cho cảm biến tốc độ không khí
  • Không gian cho lidar dưới đáy
• Camera hướng xuống

Cập nhật

16.04.2023

Chuyến bay thành công đầu tiên với mô-đun mũi FPV sắp ra mắt

Nhật ký thay đổi

Phiên bản 1.0.1 - Tháng 6 năm 2023

Các bản sửa lỗi nhỏ / cải tiến chất lượng cuộc sống

Sửa lỗi

• Các bộ phận Elevon R1, R2 và R3 hiện đã được phản chiếu chính xác (STL, 3MF và GCODE)
• Đã xóa thanh carbon 2mm khỏi hướng dẫn lắp ráp vì nó không cần thiết

Phiên bản 1.0 - Tháng 3 năm 2023

Phát hành ban đầu

Các bộ phận mới

• Thân máy bay một mảnh và ba mảnh
• Cánh năm mảnh
• Elevons ba mảnh
• Mô-đun mũi trước: đơn giản, giá đỡ động cơ
• Bộ thu giá đỡ động cơ phía sau
• Giá đỡ động cơ:
  • Phía trước: không có lỗ, lỗ 12mm, lỗ 16mm+19mm
  • Phía sau: không có lỗ, lỗ 12mm, lỗ 16mm+19mm
• Khay servo cánh
• Giá đỡ thanh cánh hai mảnh

Tín dụng

Bản vẽ CAD và thiết kế kỹ thuật

Julian Wollenberg - Printables

Thiết kế khí động lực học

Nils Raaf - LinkedIn

Tài liệu, nghệ thuật tài liệu, nhiếp ảnh, quay phim

Philipp Molitor - Printables / GitHub

Jan Philip Dittmann

Fabian Kühn

Cornelia Esch

Phàn nàn về cuộc sống trong lúc dán các bộ phận

Sebastian Sy