Escolha do par hélice e motor
Introdução
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A escolha do par hélice e motor é a fase mais importante para atingirmos as especificações do projeto. O objetivo
aqui é escolher uma configuração que garanta eficiência energética de forma a maximizar o tempo de voo. Existem diversos
fabricantes de motores e hélices para este tipo de aplicação. Analisando vários sites nós escolhemos trabalhar com
os componentes da Tiger Motor
As hélices são especificadas por dois parâmetros D x A:
D: diâmetro de giro, dado em polegadas.
A: passo da hélice, dado em voltas para subir 1 polegada.
Além dos parâmetros acima, o fabricante ainda especifica se a hélice é CW ou CCW. No primeiro caso (do inglês clockwise)
a hélice sobe se girar no sentido do relógio e no segundo caso (counter clockwise), a hélice sobe se girar no sentido
contrário ao do relógio.
por exemplo:
A hélice (propeller em inglês) 9x3 CCW apresenta um diâmetro de giro de 9 polegadas (22,8 cm) e o drone subiria 1
polegada (2,54 cm) a cada 3 voltas da hélice no sentido contrário ao do relógio, numa situação hipotética de eficiência
máxima sem carga e sem arraste aerodinâmico.
O passo da hélice é importante para dosar a velocidade de resposta aos comandos. Um passo muito grande significa um drone
com respostas mais rápidas, mais arisco. Porém mais força é exigida do motor, causando maior consumo de energia. Um passo
menor pode facilitar a pilotagem porque o drone fica mais dócil aos comandos. Mas pode faltar força para manobras mais
exigentes ou rápidas.
A característica CCW e CW são importantes, porque para um drone de 4 hélices (quadricóptero) 2 hélices giram no
sentido CW e as outras duas no sentido CCW, para permitir o equilíbrio do conjunto. Em qualquer drone tipo helicóptero, metade
das hélices gira em um sentido e a outra metade no sentido contrário. Mesmo se o drone tiver um número ímpar de hélices,
uma delas terá que girar ao contrário para compensar o torque das outras.
Na tabela abaixo podemos ver que o fabricante especifica para um determinado motor as hélices mais adequadas e lista
alguns parâmetros importantes como a eficiência em gramas / watt (eficciency G/W) e o empuxo (Thrust) em gramas.
Se analisarmos várias tabelas deste fabricante, com diversas combinações de motor - hélice, veremos que quanto maior
a hélice a eficiência aumenta. Isto depende também da construção do motor que pode proporcionar uma eficiência maior, mas
a um custo maior também.
Para que nosso Drone não fique muito grande e muito caro, vamos limitar o tamanho da hélice a 12 polegadas. Outro parâmetro
importante também é a tensão de operação do motor. Vamos escolher 11,1V que corresponde a 3 células LiPo, fácil de encontrar
no mercado.
Pelo nosso Cálculo de Autonomia de Voo nós verificamos
que precisamos de um empuxo total da ordem de 2300 gramas. Como são 4 motores, cada conjunto hélice - motor tem de fornecer
no mínimo 2320 / 4 = 580 gramas.
Na tabela anterior, o motor MT2212 KV750, trabalhando com 11,1V (LiPo de 3 células), a 75% da carga máxima e com uma hélice
de 12 x 4, fornece 610 gramas de empuxo e com uma boa eficiência de 9,68 gramas / watt.
O empuxo total fica em 4 x 610 = 2440g. Como calculamos com 75% de carga, sobra 25% para as manobras e eventual
ineficiência do conjunto.
Vamos escolher então esta configuração:
- 4 unidades do motor MT2212 KV750V do fabricante T-Motor (ou equivalente)
- Conjunto formado por 2 pares de hélices 12x4, sendo 1 par CW e 1 par CCW
- Conjunto de 4 baterias LiPo (1 para cada motor) NanoTech 3S 2700mAh dimensão 134 x 43 x 20 mm
