Mười năm trước, một khung đa rotor nghiêm túc thường được làm bằng nhôm hoặc sợi thủy tinh. Ngày nay, từ một chiếc FPV racer 5 inch đến một UAV kiểm tra kéo dài nhiều giờ, ống và tấm sợi carbon chiếm ưu thế trong cấu trúc. Lý do không chỉ đơn thuần là về trọng lượng — mà còn về độ cứng, độ rung và cách mà một khung bị hỏng.
Độ cứng là một đặc tính bay, không phải là thông số kỹ thuật
Khung drone là một vấn đề về độ cứng được ngụy trang thành một vấn đề về trọng lượng. Sự biến dạng của cánh tay thay đổi sự căn chỉnh động cơ; sự sai lệch động cơ làm giảm hiệu suất đẩy và tạo ra sự điều chỉnh yaw mà bộ điều khiển bay phải liên tục khắc phục. Sự cộng hưởng của khung tương tác với bộ lọc gyro và có thể khiến việc điều chỉnh trở nên không thể ổn định. Một cánh tay cứng hơn nâng cao chế độ uốn cong đầu tiên lên trên các tần số mà bộ điều khiển bay cần kiểm soát.
Ống sợi carbon cung cấp độ cứng đó với một phần nhỏ khối lượng của một ống nhôm có độ biến dạng tương đương. Trong thực tế, điều này có nghĩa là cánh tay dài hơn cho cùng một trọng lượng tổng thể, cánh quạt lớn hơn và khả năng xuyên gió tốt hơn — ba yếu tố trực tiếp kéo dài thời gian bay và quyền kiểm soát.
Giảm rung: lợi thế bị đánh giá thấp
Vật liệu composite giảm rung tốt hơn nhiều so với kim loại. Nhôm tạo ra tiếng vang; một ống carbon phân tán năng lượng bên trong. Trên một nền tảng camera, điều này thể hiện qua video sạch hơn và độ khuếch đại gyro sử dụng cao hơn. Trên một UAV công nghiệp mang theo gimbal hoặc LiDAR, nó thể hiện qua dữ liệu tải trọng ít rung lắc hơn và ít vấn đề mỏi ở các khớp nối bu lông.
Nơi nhôm vẫn xuất hiện — và lý do tại sao
Ít khung hiệu suất cao là hoàn toàn bằng carbon. Giá đỡ động cơ, bánh đáp và cơ chế gập thường được gia công bằng nhôm vì chúng cần ren, độ khít vòng bi chặt chẽ và hình học đa trục mà một ống không thể cung cấp. Kết quả là một hybrid được liên kết hoặc kẹp: ống carbon cho khoảng cách, nhôm cho các giao diện. Quản lý tốt khớp nối đó là sự khác biệt giữa một khung tồn tại một mùa và một khung bị tách lớp ở điểm kẹp.
Năm thông số ống quyết định chất lượng khung
- Độ dày tường. Tường mỏng tiết kiệm gram nhưng dễ bị nén dưới tải trọng kẹp. Một tường dày 0.5 mm trong một ống 25 mm sẽ bị biến dạng hình bầu dục dưới mô-men xoắn bu lông giá đỡ động cơ điển hình trừ khi có sử dụng ống gia cố.
- Cấu trúc sợi. Ống pultruded cung cấp độ cứng trục tốt nhất trên mỗi gram; một lớp vòng hoặc một lớp cuộn ±45° cải thiện khả năng chống kẹp và va chạm.
- Sự thẳng hàng. Cánh tay cong làm cho động cơ lệch khỏi mặt phẳng và làm giảm hiệu suất. Chỉ định mm trên mét, không phải “thẳng”.
- Chất lượng cắt. Một đầu cắt bị xơ hoặc tách lớp là nơi khởi phát vết nứt. Các đầu gia công với các cạnh vát đáng giá cho chi phí thêm nhỏ.
- Bề mặt. Bề mặt nhám đã được chà cho các khớp nối liên kết (chất kết dính cần bề mặt có rãnh); bóng cho các sản phẩm thẩm mỹ. Không bao giờ liên kết với bề mặt bóng bị ô nhiễm chất tách.
FPV so với công nghiệp: ưu tiên khác nhau
Các khung đua FPV ưu tiên khả năng chịu va chạm và khả năng sửa chữa. Chúng thường sử dụng tường dày hơn, hình dạng cánh tay vuông hoặc phẳng, và ống cánh tay có thể thay thế. Các UAV công nghiệp ưu tiên độ cứng, khả năng chống thời tiết và tính nhất quán trong một lô sản xuất: cùng một khung phải bay giống hệt nhau ở đơn vị 1 và đơn vị 500, điều này đặt trọng tâm vào kiểm soát quy trình và kiểm tra tài liệu hơn là vào sức mạnh tối đa.
Cả hai phân khúc ngày càng yêu cầu độ chính xác chặt chẽ hơn là sức mạnh cao hơn, điều này là một câu hỏi về sản xuất hơn là một câu hỏi về vật liệu.
Thiết kế khớp nối, không chỉ là ống
Hầu hết các sự cố khung drone bắt đầu từ một lỗ hoặc một kẹp, không phải ở giữa khoảng cách. Hướng dẫn thực tiễn mà đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi cung cấp cho khách hàng UAV:
- Tránh khoan xuyên qua tường ống khi có thể; sử dụng các vòng kẹp phân bổ tải trọng trên chiều dài ít nhất hai đường kính.
- Khi bu lông phải đi qua, thêm một ống bên trong hoặc một chèn liên kết và chỉ định khoảng cách mép rộng rãi.
- Không kẹp carbon trực tiếp vào nhôm mà không có lớp cách ly nếu lắp ráp sẽ tiếp xúc với độ ẩm; ăn mòn điện hóa sẽ làm lỏng khớp theo thời gian.
- Giữ cho các đầu ống được niêm phong. Một ống mở hút ẩm và, trong khí hậu lạnh, chu kỳ đông - tan có thể tách lớp tường.
Cách Shengtian hỗ trợ các nhà sản xuất drone
Công ty Công nghệ Shengtian Quảng Đông sản xuất các thanh sợi carbon pultruded và ống vuông, ống tròn cuộn 3K và các cụm cánh tay cắt chính xác cho các ứng dụng UAV và FPV, với độ chính xác và hoàn thiện cắt được chỉ định theo thiết kế khung. Bởi vì cùng một nhà máy cũng ép các tấm sợi carbon và gia công các giao diện nhôm, một khung có thể được cung cấp như một bộ khớp nhau thay vì được lắp ráp từ ba nhà cung cấp với ba mức độ chính xác khác nhau.
Cho chúng tôi biết chiều dài cánh tay, mẫu giá đỡ động cơ và trọng lượng tổng thể mục tiêu của bạn, và chúng tôi sẽ đề xuất một thông số ống và một khái niệm khớp có thể được thử nghiệm nhanh chóng.
