Youtuber napravio najefikasniji dron na svijetu, može letjeti 3,5 sati

Dron koji je napravio specijalista za dronove Luke Maximo Bell, iznenadio je zajednicu nakon što je ostao u zraku više od 3,5 sata s jednim punjenjem baterije.

Ova prekretnica, koju je nedavno ostvario inženjer i specijalista za dronove Luke Maximo Bell, pokazuje kako pažljiv dizajn i optimizacija energije mogu dramatično produžiti vrijeme leta.

Bellu ovo nije prvi rekord, jer je 2022. godine postavio globalni brzinski rekord sa svojim Peregrine kvadkopterima. Međutim, ovaj put je fokus prebacio s brzine na izdržljivost, a rezultat bila mašina razvijena s jednim ciljem – da ostane u zraku što je duže moguće bez ponovnog punjenja.

Bell je pristupio projektu s izdržljivošću kao glavnim prioritetom. Svaki izbor dizajna podržavao je taj jedini cilj. Umjesto korištenja manjih, brzorotirajućih propelera, odabrao je velike propelere od karbonskih vlakana od 40 inča, koje je proizveo T-Motor. Ovi G40 propeleri se sporo okreću na motorima niske KV vrijednosti, što smanjuje potrošnju energije.

Upario ih je s MN105 V2 Antigravity motorima deklarisanim na 90 KV. Ovo su bili najlakši motori sposobni za okretanje propelera te veličine bez dodavanja nepotrebne težine. Veći propeleri koji se kreću nižim brzinama efikasnije stvaraju uzgon, omogućavajući dronu da lebdi s manje energije.

Za napajanje se koriste Tattuove polu-čvrste NMC litij-polimerske baterije. Ove baterije isporučuju oko 320 Wh po kilogramu. To je otprilike dvostruko veća gustina energije od standardnih litij-polimerskih ćelija. Za dronove dugog vijeka trajanja, veća gustina energije direktno znači duže vrijeme leta.

Bell je također smanjio višak težine baterija. Uklonio je 180 grama ambalaže iz svakog paketa,a zatim je teške konektore zamijenio lakšim. Ukupno je uštedio 360 grama, a ta ušteda na težini je blizu masi cijelog okvira od karbonskih vlakana.

Tokom lebdenja, dron troši oko 400 W. Kada se postepeno kreće naprijed, protok zraka se poboljšava, uzgon raste, a potrošnja energije pada na oko 250 W. To povećanje efikasnosti odigralo je ključnu ulogu u produženju ukupnog vremena leta.

Dužina kraka postala je još jedan ključni faktor. Bell je koristio računarske simulacije dinamike fluida putem AirShapera, kako bi testirao različite konfiguracije. Na kraju je odabrao dužinu kraka od 800 milimetara kao najbolji balans između performansi i težine.

Ako su krakovi prekratki, tragovi propelera ometaju jedan drugog, a ako su predugi, okvir postaje teži i manje efikasan. Odabrana dužina minimizirala je interferenciju, a istovremeno je izbjegla višak strukture.

Ožičenje je također dobilo posebnu pažnju. Svaki motor je zahtijevao oko 11 metara žice. Bell je odabrao žicu od 18 AWG nakon što je izračunao kompromis između električnog otpora i dodatne težine bakra. Deblja žica smanjuje gubitke otpora, ali povećava masu pa je stoga optimizirao ukupnu energetsku efikasnost.

Okvir koristi cijevi od karbonskih vlakana u kombinaciji s 3D printanim krakovima, nosačima i nogama za slijetanje. Struktura je lagana, ali dovoljno jaka da izdrži dugotrajne letove.

Da bi smanjio broj potencijalnih tačaka kvara, Bell je zadržao elektroniku jednostavnom. Holybro Nano Drive 4-u-1 elektronski regulator brzine upravlja snagom, kontroler leta TBS Lucid H7 koristi INAV firmware, a Matek GPS modul pruža podatke o pozicioniranju. DJI O4 Air jedinica prenosi video uživo nazad na tlo.

Ranije lagane komponente su otkazale tokom testiranja, ali ih je Bell zamijenio provjerenim dijelovima kako bi poboljšao pouzdanost. Višestruki testovi na laboratorijskom stolu mjerili su omjere potiska i snage pod različitim opterećenjima. Otkrio je da se efikasnost smanjuje s povećanjem potiska, što mu je pomoglo da održi manju težinu uz očuvanje adekvatnih margina potiska.

Početni letovi uključivali su oscilacije i lomljenje komponenti, a svaki zastoj uticao je na poboljšanja dizajna. Nakon usavršavanja sistema, dron je postigao kontinuirani let od duži od 3 sata i 30 minuta, čak i u vjetrovitim uslovima.