Пропеллеры для квадрокоптера: виды, использование и как выбрать

Пропеллеры нужны для того, чтобы создать подъемную силу с помощью двигателя, они непосредственно влияют на то, как себя будет вести квадрокоптер в воздухе. Чтобы максимально эффективно использовать квадрокоптер, нужно знать некоторые моменты о пропеллерах.

При выборе пропеллеров, нужно учитывать 4 основных моментов:

1. Размер;
2. Шаг;
3. Конфигурация лопастей;
4. Материал (долговечность).

Все эти моменты взаимосвязаны. Для аналогии можно использовать автомобиль и его коробку передач.

Маркировка пропеллеров состоит из 3 чисел, такого вида: 5045 и DP5х4.5х3V. 5045 — это сокращенная цифра общей маркировки. Общая маркировка DP5х4.5х3V: первая цифра означает размер, в нашем случае это 5 дюймов. 4.5 это шаг или угол наклона лопастей, который обозначает расстояние, которое пропеллер пройдет за 1 полный оборот по своей оси. Третья цифра (3) — это количество лопастей на пропеллере. На фото ниже пропеллер с такими же техническими характеристиками:

Маркировка пропеллеров: размер (в дюймах) X шаг (в дюймах) X количество лопастей.

Есть еще 3 критерия для подбора пропеллеров:

• для какого стиля полетов
• для какой рамы
• для каких двигателей

Для какого стиля полетов

Здесь всего 2 типа — это гонки и съемка. Для съёмочного дрона нужны большие и широкие пропеллеры, им не нужна большая скорость вращения и резкий разгон.

Для гонок нужны небольшие и тонкие пропеллеры, чтобы была возможность быстрого ускорения.

Для какой рамы

Обычно, в названии пропеллеров пишут для какой рамы разработаны эти пропеллеры, например, для 250 рамы, это означает, что они подходят для рамы размером 250 миллиметров. Можно использовать пропеллеры размером немного большим или меньшим, но технически рамы проектируются так, чтобы край лопасти был всего в нескольких миллиметрах от фюзеляжа.

Для каких двигателей

Для слабого двигателя не подходят огромные и широкие пропеллеры, он их не сможет быстро разгонять и поддерживать вращение, в итоге будет перегреваться под большой нагрузкой и сгорит. Например, если у вас двигатели 2205 2300KV, то вам подойдут пропеллеры 5045. Такие двигатели ставят на мини квадрокоптеры с рамами 210-250 мм. Каждый производитель двигателей для дронов выполняет много разных тестов и составляет специальную таблицу, где указывает какие пропеллеры подойдут именно для этих двигателей на основе используемых аккумуляторов и регуляторов оборотов.

Так выглядит таблица с маркировкой пропеллеров для двигателей Racerstar 2306 BR2306S:

Какие бывают размеры пропеллеров

Размер пропеллеров напрямую связан с тягой, отзывчивостью и тем, как он «цепляется» за воздух. Большой пропеллер будет проталкивать собой больше воздуха и будет тратить много энергии для вращения. Он будет затягивать изменение скорости вращения двигателей, потому что большой и тяжелый. Преимущество больших пропеллеров заключается в хорошей тяге благодаря большой площади лопастей, он будет лучше держать дрон в воздухе.

Пропеллеры малого размера быстрее реагируют на изменение скорости вращения двигателей. Они проталкивают через себя меньше воздуха, соответственно тратят меньше энергии при изменении скорости вращения. Небольшие пропеллеры ставят на гоночные квадрокоптеры, чтобы очень быстро менять скорость вращения двигателей, совершать быстрые падения, которые не получатся на больших пропеллерах из-за планирования и для быстрого изменения направления полета.

Пропеллеры должны соответствовать двигателям, потому что, если мы поставим 3-дюймовые пропеллеры на двигатель, который рассчитан на 5 дюймовые пропеллеры, то это приведет к чрезвычайно высоким оборотам и большому потреблению энергии из-за маленькой нагрузки от пропеллеров, при этом тяга будет небольшая. Это не только неэффективно, но и очень быстро выведет двигатель из строя (попутно прихватив с собой и регуляторы оборотов), так как он не рассчитан работать на таких оборотах.

Наиболее популярным пропеллером считается 5-дюймовы пропеллер, для которого подходят двигатели в диапазоне размеров 2204-2307.

Конфигурация пропеллеров

Пропеллеры бывают:

• 2-лопастные;
• 3-лопастные;
• 4-лопастные;
• 5-лопастные.

Конфигурация пропеллера это то, сколько лопастей у пропеллера. Самым эффективным будет однолопастной пропеллер, но его физически нельзя использовать из-за дисбаланса.

Увеличение числа лопастей компенсирует размер пропеллера, особенно в микросборках, ведь если на маленький дрон на раме 100 мм поставить 2-лопастные пропеллеры, он вряд ли будет адекватно летать и это приведет к большим оборотам двигателей и их перегреву. Именно поэтому в микросборках всегда 4-лопастные пропеллеры, а в дронах чуть больше — 3-лопастные.

Из-за сложной физики и аэродинамики увеличение количества лопастей не так эффективно, как увеличение размера. Винт с удвоенным количеством лопастей не будет работать так же хорошо, как винт с удвоенным размером, но он обеспечивает большую тягу за счет большей мощности.

Увеличение количества лопастей приведет к увеличению тяги и сцепления в воздухе за счет отзывчивости и увеличения потребляемой энергии. Если проектируется дрон, на котором вы будете совершать много постоянных и резких изменений направления в полете, то нужны пропеллеры с увеличенным количеством лопастей.

Меньшее количество лопастей предпочтительнее, если требуется более быстрый отклик двигателя, а тяга не так важна. Серьезные гонщики с современными сверхлегкими гоночными рамами довольно часто используют 2-лопастные пропеллеры, потому что рама настолько легкая, что требуемая тяга намного меньше, и, следовательно, может быть реализован более быстрый отклик легких и менее «тянущих» пропеллеров.

В наиболее распространенной категории 5 дюймовых пропеллеров принято считать, что пропеллеры с тремя лопастями обеспечивают наилучший баланс эффективности, тяги и сцепления.

Есть один момент, который многие упускают из вида — это долговечность. Во время полетов, особенно если пилот начинающий, будет очень много аварий и падений, поэтому пропеллеры станут расходным материалом. Но если использовать 2-лопастные пропеллеры, то ломаться они будут меньше. Дело в том, что когда дрон c 3-лопастными пропеллерами падает, 2 из 3 лопастей в любой случае ткнутся в землю, в то время как 2-лопастной скорее всего провернется и ничего сам себе не сломает.

Шаг пропеллера

Шаг — это угол наклона каждой лопасти пропеллера.

Шаг это то расстояние, которое пройдет пропеллер вверх за 1 оборот в идеальных условиях.

Высокий шаг приводит к большей тяге и максимальной конечной скорости, но маленькому крутящему моменту на низких скоростях. Для сравнения представьте пятую скорость в автомобиле, здесь тоже самое, тронуться на 5 передаче вы не сможете, а вот развить еще большею скорость уже будучи на ней — да.

Пропеллер с большим шагом будет медленно реагировать на газ, потреблять больше энергии и будет максимально эффективным на больших оборотах.

Высокий шаг применяется в пропеллерах для съемочных квадрокоптеров.

Низкий шаг обеспечивает большой крутящий момент на малых оборотах, но у него небольшая тяга и максимальная конечная скорость. В автомобиле это первая и вторая передачи. Двигатель с таким пропеллером будет быстро реагировать на изменение уровня газа, дрон будет очень отзывчивым.

Низкий шаг применяется в пропеллерах для гоночных дронов (мини и микро).

Идеальными пропеллерами для гоночных мини квадрокоптеров считаются пропеллеры с шагом от 4 до 4,5 дюймов, они сочетают в себе хорошую чувствительность, крутящий момент, максимальную скорость и тягу.

Материал пропеллеров

Чаще всего в магазинах вы покупаете пропеллеры из поликарбоната, он пластичный и прочный. Еще есть пропеллеры из АБС-пластика, это тоже очень прочный пластик, но более хрупкий. Отличие от поликарбонатных пропеллеров в том, что при ударе лопасть из АБС-пластика скорее всего сломается, а из поликарбоната просто погнется, причем эту лопасть можно выпрямить, но это чревато возникновением вибрации из-за нарушенной балансировки.

Есть еще пропеллеры из пластика, который армирован стекловолокном, это очень жесткие пропеллеры, но в тоже время при сильном ударе ломаются.

Выбор материала пропеллеров зависит и от времени года. Пластмассы для пропеллеров термопластичны, то есть, их жесткость и пластичность зависит от температуры. Если вы летаете зимой, то лучше ставить пропеллеры из АБС-пластика, так как поликарбонат на холоде дубеет и становится хрупким. Если вы летаете в жару, то лучше использовать пропеллеры армированные стекловолокном для хорошей жесткости, так как АБС и поликарбонат будут становиться мягкими под действием жары от солнца и дрона потеряет тягу.

Универсальными пропеллерами считаются пропеллеры из поликарбоната.

Как отличить поликарбонатный пропеллер от АБС-пластика? Первый относительно прозрачный, второй совсем нет:

Схема установки пропеллеров

Прежде, чем устанавливать пропеллеры на квадрокоптер, вам нужно узнать, в правильную ли сторону будут крутиться моторы. Большинство квадрокоптеров летает на конфигурации Multiwii, выглядит она вот так:

Красная стрелка — это направление, куда будет лететь квадрокоптер, то есть вперед. Желтые стрелки — направление вращения пропеллеров. Можно легко запомнить в какую сторону какой двигатель крутится: два передних мотора крутятся в сторону камеры, а два задних мотора крутятся от камеры (передние внутрь, задние наружу). Есть еще реверсивная схема, это когда передние вращаются наружу, а задние внутрь. Такая схема позволяет избавиться от летящей грязи в камеру из-за вращения пропеллеров внутрь.

Рекомендации по выбору пропеллеров и заключение

Рекомендации на основе классических пропеллеров 5045.

Для поиска других пропеллеров опирайтесь на таблицы ваших двигателей, там будет указан размер и шаг (4 цифры), а если такой не нашлось у продавца, найдите другого или лучше выберите другие двигатели, так как отсутствие таких данных говорит о низком качестве.

Наиболее зарекомендованные бренды это LDARC (они же KINGKONG), HQProp и Dalprop. Не покупайте самые дешевые пропеллеры, так как качество и балансировка часто низкого качества, только если для тестов, чтобы убедиться в качестве дорогих.

На Banggood цена в пересчете на количество получается дешевле.