Motorizzazioni light ed economiche per alianti da termica F5J / Autonomy

[claudio v]

Ciao a tutti,
Da molti mesi ormai nella F5J, dove la ricerca della massima leggerezza è un MUST, c’è fermento riguardo lo studio di nuove motorizzazioni dedicate.

Per il mondo dei droni in questi anni sono state realizzate motorizzazioni estremamente compatte che possono sviluppare, per brevi periodi, potenze fino a poco tempo fa non immaginabili.
Così Max Verardi con un paio di amici appassionati di elettricità di nota memoria nazionale, Umberto Milanesi e Paolo Selvolini, hanno provato a sviluppare il concetto per usi aliantistici e da qualche mese si vedono i risultati: molte prove sono state dedicate agli F5J FAI e ora ne possiamo avere un "ritorno" anche nella nostra Autonomy F5J.

In pratica sui Droni si usano motori da 20 a 40 grammi con regolatori minimali per dimensioni e peso con potenze specifiche superiori ai 500 Watt che presentano prezzi di acquisto limitati e molto inferiori al costo di motorizzazioni “sofisticate” dotate di riduttori ultralight.

Pertanto, incuriosito dagli studi in corso per adattare alle esigenze “nostre” i motori e in particolare gli ESC dei droni, ho contattato Max che gentilmente mi ha mandato in prova una accoppiata motore + ESC che potesse andare bene sui nostri modelli Autonomy F5J da 1 kg circa.



Il motore che ho provato è un IFLIGHT Xing 2207 Kv1800, 33 grammi, dimensioni: diametro 28 x 19 mm.
Il regolatore è un Flycolor Francy 30 A con SBec 3A del peso senza cavi di circa 8 grammi (dim 14x30x9).

Qui in foto lo vedete con cavi lunghissimi per poter fare prove e spostamenti nei vari modelli e pesa 16 grammi




Per fare prove veloci l'ho montato sulla mia fusoliera muletto con ala e timone Picares Autonomy (45 dm2), peso ODV 650 con una 3S da 900. Il motore è barbaramente avvitato esternamente sulla ordinata porta motore che aveva già 2 fori con l’interasse esatto.



Per verifica, prima di andare in volo, ho testato a banco il funzionamento del SBec, che è apparso ottimo in quanto non scalda e i consumi sono minimi, in linea con i migliori Thalon 35: rilevati 60mA a riposo e 300mA di media / 500mA di picco massimo smanettando a oltranza con 4 servi digitali.



Il motore, invece, ho potuto verificarlo solo parzialmente a casa: con elica 8 x 5, consumo a 80% gas circa 18 A.
Non avendo il wattmeter e il contagiri, per ora non so dire di più: il mio tester non può superare i 20 A e mi sono fermato prima di raggiungerli (25 A previsti da Ecalc a batteria “media”).

Ho quindi fatto qualche test in volo: sono partito soft perché a manetta il "tiro" sembrava abbastanza impressionate e le prime salite le ho fatte a mezzo gas (40% del totale): il modello sale circa a 4 m/s registrati con il logger e visti anche in diretta con la telemetria del Variometro.
A full gas ho visto… un razzo: valori di 14-16 m/s dalla telemetria del vario onboard e la velocità stimata ad occhio in volo livellato è sicuramente superiore a 70-80 Km/h.

Sono valori che non mi aspettavo perchè le simulazioni fatte con Ecalc prevedevano ratei di salita inferiori.

Max salita 11 m/s previsto qui sotto


Ho volato facendo test per oltre un’ora e, anche atterrando subito dopo le smotorate, lo Xing 2207 era praticamente gelato: con quella potenza l’utilizzo è sempre breve e non surriscalda di sicuro.
Suppongo, a questo punto, che con una 9x6 e/o 10x6 e 2S possa essere ottimo per i nostri modelli fino ad 1 Kg come si verde dai dati di Ecalc. Ad ora la prova non la posso fare perché il regolatore che ho va a minimo 3S, ma completerò lo sviluppo appena possibile.




Sul Picares alleggerito ho recuperato circa 25 grammi, ma su motorizzazioni da quasi 100 grammi come quelle che uso sui miei AGO, il vantaggio supera il mezzo etto, che non è poco perché per restare sui 900 grammi dell’AGO 20 ho fatto una bella “caccia al grammo” per qualche mese.

Peso motore Leopard ridotto + ESC dell’AGO18: 88,5 grammi




Fusoliera Picares EVO con motorizzazione originale prima del dimagrimento


Fusoliera Picares EVO con installata la motorizzazione light



Sicuramente la soluzione è ottima e con meno di 50 grammi si ha motore e regolatore a prezzi bassi e prestazioni super: i risultati sono superiori a quelli calcolati con Ecalc, segno che il rendimento deve essere veramente notevole.

accorciando tutti i cavi come si vede ad esempio in questa foto di un altro motore, il peso previsto è circa 42-45 grammi


Ora Max & C. stanno lavorando per altre ottimizzazioni e, se avete bisogno di info o di una accoppiata “Autonomizzata” credo che possiate chiedere a lui e vi potrà dare i suggerimenti e le indicazioni necessarie per motorizzazioni economiche e affidabili per i vostri modelli.

Che altro dire? … Bravi Max & C (Umberto e Paolo)!!!

[Clabe]

Grazie delle informazioni. É raro che i test finalizzati alla competizione vengano resi pubblici prima ancora della stessa. Rimango sorpreso del fatto che una 8x5 possa far salire un modello a piú di 10m/s e mi domando quanti giri fa l'elica.
Claudio

[pikemax]

Originalmente inviato da Clabe

Grazie delle informazioni. É raro che i test finalizzati alla competizione vengano resi pubblici prima ancora della stessa. Rimango sorpreso del fatto che una 8x5 possa far salire un modello a piú di 10m/s e mi domando quanti giri fa l'elica.
Claudio

Trovi le info nella schermata di Ecal che Claudio ha allegato. Di solitu sui veleggiatori f5j le prestazioni reali sono migliori di circa il 20% su consumi bassi e quasi uguali su consumi elevati oltre i 40/50 A perchè le batterie nella vita reale spesso non sono così buone come ipotizzato.

[claudio v]

Appena la meteo ha regalato una giornata decente e un po' di tempo libero, ho completato i rilevamenti registrando con il logger una scarica completa delle batterie, cioè fino al Cut Off del regolatore.

A mezzo gas circa (che dovrebbe essere un 40% del totale) confermo la salita dai 3,5-4 metri a seconda dell'assetto.




A full power, senza sfruttare la zoomata facendolo correre in piano e poi tirando, la salita si attesta tra 10,5 e 12 m/s. Il test l'ho fatto salendo a mezzo gas e poi dando tutto, quindi abbastanza lento e già in assetto cabrato: dovrebbe però essere realistico per una salita a 150 metri che in Autonomy probabilmente non useremo mai, ma in F5J è possibile che serva.



Sfruttando un minimo di zoomata, ad esempio tirando dopo un traverso a full speed, si potrebbe fare di più, ma non ho pensato di fare quella prova: comunque suppongo di poter aggiungere almeno 2/3 m/s su una salita a 80-100 metri.



Il peso del modello è 650 grammi, la batteria usata una 3S Hacher ECO (20C) da 900mAh (peso 75 grammi), quindi sottodimensionata per il consumo a manetta e sicuramente molto meno prestante come caduta di tensione di una 65C da 600 utilizzata in F5J FAI.
Infatti, nel corso della scarica, la performance peggiora un po' ma si mantiene ad un buon livello.

Totale di quota salita salita a motore con la scarica delle 3S da 900mAh: 1103 metri in 329 secondi facendo salite miste e qualche smotorata quasi in piano.
Molto buono come rendimento considerando l'elichino e il motorello spremuto non poco.

Qui qualche dato semplificato per avere una idea comparativa tra energia imbarcata e quota raggiunta con differenti motorizzazioni a parità di peso.

Picares Evo con Xing 2207 1800kv elica 8x6 peso 650 grammi
energia imbarcata "nominale" 11,1 volt *0,9 A: 9,9 Watt/h
quota totale 1100 metri con scarica batterie
energia specifica al Kg 1000*(9,9/650)= 15watt/h per kg
totale Watt/h specifici per 1000 metri di quota: 15*1000/1103= 13,6 Watt/h consumati per salire a 1000 metri per kg di peso

Questi sotto sono dati medi indicativi: occorre tenere presente che non ho prove mirate a cercare la sola salita otimizzata sui modelli Autonomy di ultima generazione, cioè dal cambio di regolamento del 2016.
I numeri sono ricavati da voli "normali" in cui RX e servi assorbono la loro parte per molto tempo e ci sono molti trasferimenti in piano senza guadagno di quota: quindi sono peggiorativi rispetto al tets effettuato sullo Xing2207.

Picares con Hacher A10/7L ridotto elica 14 x 14 peso 650 grammi
energia imbarcata "nominale" 7,4 volt *1,1 A: 8,15 Watt/h
quota totale 1100 metri con scarica batterie
energia specifica al Kg 1000*(8,15/650)= 12,5watt/h per kg
totale Watt/h specifici per 1000 metri di quota: 12,5*1000/1100= 11,4 Watt/h consumati per salire a 1000 metri per kg di peso

AG0 18 con Leopard ridotto ed elica 11x8 peso 950 grammi
energia imbarcata "nominale" 11,1 volt *1,2 A: 13,3 Watt/h
quota totale circa 900 metri con scarica batterie
energia specifica al Kg 1000*(13,3/950)= 14watt/h per kg
totale Watt/h specifici per 1000 metri di quota: 14*1000/900= 15,5 Watt/h consumati per salire a 1000 metri per kg di peso

In ogni caso, appunto considerando l'elichino 8x6 e i 33 grammi dello Xing 2207, il risultato ottenuto è ottimo

A questo punto, possiamo dire che la via per usare motori minimali per i nostri alianti F5J e Autonomy è aperta e percorribile: il travaso di esperienze droni-alianti può essere utile ed efficace. Naturamente l'impiego è abbastanza specifico e mirato a brevi utilizzi del motore che rimarrà accesso a full power non più di 15-20 secondi.
Per salite prolungate o utilizzi continuativi con potenze specifiche di quel genere... non garantisco riguardo cosa possa accadere

[HappyFly]

Bravissimo !!! E grazie come sempre per la condivisione ...

[claudio v]

Dopo aver testato sul Picares Evo le motorizzazioni "dronarole", sono passato ai fatti: ho preso il mio modello di riserva del 2018, Serghey (che vedete descritto qui: https://www.baronerosso.it/forum/aer...f5j-light.html) che pativa di "muso pesante" e gli ho fatto la cura dimagrante.

Il modello ha un'ala Ucraina non particolarmente leggera da 56 dm2 allungata circa 16, e dotata di un profilo sottile a bassa curvatura (somiglia ad un AG04) che, riducendo il carico, speravo desse migliori risultati.

Il peso originario era 1040 grammi complice alcuni componenti pesantini, il pod autocostruito sul polistirolo e l'aggiunta di un bec esterno al regolatore.
Inoltre l'ala aveva richiesto un centraggio più arretrato del previsto che mi aveva costretto, dopo aver limato il grammo sui timoni che pesano 40 grammi in tutto, ad aggiungere 16 grammi di piombo in coda

Fatta una stima preliminare, mi immaginavo che l'upgrade potesse venire circa 200 grammi più leggero, quindi valeva la pena di fare il tentativo.

Per prima cosa ho recuperato il pod AGO20 realizzato nel mio stampo dal "consorzio Mersecchi &c" poi ho portato i servi dall'estremo posteriore del trave di coda alla posizione più avanzata possibile

posizione originale servi in fondo al trave di coda


Servi riposizionati nel trave di coda vicino alla giunzione con la fusoliera: 149 grammi è il peso del pod (vuoto) + trave di coda con servi e comandi






un breve video del funzionamento: (https://i.imgur.com/ygCTwWS.mp4)

per fissare il motore ho preparato al tornio un bicchierino di alluminio per adattarlo al pod senza alcuna modifica interna



ed ecco il modello finito di 836 grammi con batteria 3s da 900






Test in volo
come impressione preliminare pare funzioni bene, anche se devo completare il set up in quanto l'alleggerimento richiede molteplici adattamenti di incidenze e diverse flappature del profilo per le varie fasi di volo e per lo snap flap.

Per quanto riguarda la motorizzazione, rammento i vari dati.
Modello: peso ODV 836 grammi con la batteria 3s da 900 con motore Xing-E 2207 1800kv (la motorizzazione è la stessa già testata sul del Picares Evo); elica 8x6 graupner folding prop; lipo Hacher 3S 900mAh 20C

A mezzo gas circa, modificando la curva del gas che ora è circa il 55% del totale causa l'aumento di peso dai test precedenti col Picares, la salita è 3-3,5 m/s.

A full power, senza la zoomata, la salita si attesta tra 6,5 e 7,5 m/s. Sfruttando un minimo di zoomata, ad esempio tirando dopo un traverso a full speed, si possono raggiungere i circa 10m/s su una salita a 70-80 metri che sono più di quel che serve per un Autonomy F5J.

Giri misurati a terra: a mezzo gas la 8x6 fa circa 9000 rpm e a full power circa 12000 rpm
La velocità in piano stimata è superiore agli 80km/h, quindi più che adeguata per un rientro da sottovento anche un po’ lungo.

Totale di quota salita a motore con la scarica delle 3S da 900mAh: 664 metri in 385 secondi facendo salite a metà e full e alcune fasi di volo in piano di spostamento a velocità varie. (simulazione gara Autonomy-F5J)


Conclusioni sulla motorizzazione
Anche se leggermente penalizzato dai circa 200 grammi in più rispetto al Picares Evo, il rendimento è buono considerando l'elichino e il motorello spremuto non poco.

Praticamente, in condizioni di termica media , si può volare tranquillamente per l’ora e 10 minuti dello slot di una gara Autonomy (3he 30’ totali divisi in 3 slot) senza bisogno di cambiare le batterie.

Per ora... obbiettivo raggiunto

[sandrob45]

Sono alle prime prove su questo Forum, cerco di capire come ci si muove e vi seguo. ho anche provato ad aprire una discussione "Aliante Termica energia solare" per la quale la vostra esperienza sarà un grosso contributo.
ciao

[TermicOne]

Ho visto un grande interesse su queste nuove motorizzazioni leggere ma sui miei modelli Autonomy (Inside, Introduction e T2018-un modello personale) non riesco a mettere un gruppo motore-Esc-batteria più leggero perché poi non si riesce più a bilanciare il modello e occorrerebbe mettere peso in punta vanificando quindi il vantaggio ottenuto.

Anche montando il motore esterno non ho avuto successo.

Unica soluzione sembrerebbe quella di modificare la fusoliera allungando molto il naso....o mi sfugge qualcosa?

[TermicOne]

Un altro dubbio riguarda le ogive e porta pale. Questi motorelli non hanno il solito albero da 3 o 3.2 mm sul quale si montano le ogive/portapale reisenauer che si trovano facilmente in tutte le misure che servono per adattarle alla fusoliera. Si trovano soluzioni commerciali adatte al grosso albero a vite che hanno questi motorelli?

[pikemax]

Originalmente inviato da TermicOne

Un altro dubbio riguarda le ogive e porta pale. Questi motorelli non hanno il solito albero da 3 o 3.2 mm sul quale si montano le ogive/portapale reisenauer che si trovano facilmente in tutte le misure che servono per adattarle alla fusoliera. Si trovano soluzioni commerciali adatte al grosso albero a vite che hanno questi motorelli?

Buongiorno,

puoi usare una normale ogiva per albero da 5 mmi, per esempio quelle di aeronaut van bene perchè hanno il mandrino e stringono bene e diritte.

https://www.hoelleinshop.com/All-you...=27400&p=27400

Queste sono pure economiche.

Ci sono anche versioni dei motori senza albero o con alberi da 2, 3 , o 3,17.