Elektrikli Ucak Modelleri icin dogru motor, pervane, ESC ve pil secimi
Mehmet Bey elinize sağlık,
İş yoğunluğu, seyahat derken biraz geciktim konuyu tam olarak okumakta ve cevap yazmakta kusuruma bakmayın.
Aslında yazıdaki bilgi gerçekten hap gibi ve çok faydalıdır. Fazla da istinası yoktur, bu yol izlendiği zaman uçmayacak bir uçak olmaz bence. Tabi uçağın kendisi aerodinamik olarak uçabilir olduğu sürece
Ben kendimi elektrik motoru seçiminde uzman/usta saymıyorum, benim motorlardaki esas uzmanlık alanım 4 zamanlı glow motorlarıdır. Ama bunca yıllık modelcilik geçmişimde elektrikli olarak basit eğitim modellerinden scale modellere kadar çeşitli elektrikli model yapmışlığım var. En azından kendi tecrübemi ve yolumu paylaşabilirim. Doğru yol budur diyemem ama bugüne kadar bu yolun hiç başarısız olmadığını söyleyebilirim
Herşeyden önce şunu söyleyeyim, olay özünde motor seçmek değildir sadece, motor pervane ve pil hep beraber seçilmelidir. Her biri diğerini etkiler çünkü.
İlk adım :
Motor Seçimi
Aynen sizin yazdığınız gibi ihtiyacım olan motor gücüne karar vermek. Bunun için modelimin bitmiş ağırlığına göre yukarıdaki tablodan uygun olan çarpanı kullanırım. Genellikle de modellerimi kendim inşaa ettiğim için başlangıçtan net bir ağırlık öngörmek her zaman kolay olmaz. Çoğunlukla modelin tipi, boyutu ve benim pilotaj tecrübemin kombinasyonu olarak bir "üst limit" kanat yüklemesi belirler bu kanat yüklemesinden yola çıkarak bir maksimum ağırlık belirlerim. Bu ağırlığı da hesaplamalarımda kullanarak bir minimum motor gücü belirlerim.
Hurricane üzerinden örnek vererek ilerleyeyim:
Bu modelin benim için uçabilirlik/uçurulabilirlik ağırlık sınırı 5.5 kg.
Yani libreye çevirirsek : 5500 (gr) / 450 (gr/lb) = 12,22 lb.
Warbird için 100W/lb gücün benim için yeterli olduğunu biliyorum. Bu seçimle gidersem:
100 (w/lb) * 12,22 (lb) = 1222 W güce ihtiyacım olacağını buluyorum.
Bu benim minimum değerim olacaktır. Daha düşük bir motorla uçuş mümkün olacaktır tabiki ama limitlerde olacağı için hem riskli hem keyifsiz olacaktır.
İlk seçim kriterim cepte, mimimum 1.2 kW lık bir motor seçmeliyim.
Peki daha büyük güçte bir motor seçebilir miyim? tabiki seçebilirim, unutmamalıyız ki motorun teknik bilgilerindeki güçler her zaman verebilecekleri maksimum güçlerdir, bir uygulamada motorun gerçek olarak çekeceği gücü ona taktığımız pervane belirler. Benim izlediğim yol hesapladığım minimum güce %50 lik bir güvenlik eklemesi yapıp "pratik minimum" değerimi belirlemek oluyor. Yani hurricane için bu hesapla;
1,2 kW * 1,5 = 1,8 kW
Pratikte seçeceğim motor en azından 1.8 kW olmalı.
Yeri gelmişken
büyük motor seçmenin avantaj dezavantajlarına ve benim niye biraz daha büyük tercih etmemin gerekçelerine hızlıca değinelim:
Avantajlar :
1- Üreticilerin verdiği rakamlar her zaman doğru olmayabiliyor, bu özellikle ucuz çin malı motorlarda çok daha sık rastlanan bir durum. tam ihtiyacımız olan güçte olduğu iddia edilen bir motor alırsak hayal kırıklığı ihtimali yüksek...
2- Motorun verilen güç değeri doğru olsa bile, kullanım sırasında üst limitleri zorlanacak demektir. Bunun tercümesi motorda açığa çıkan ısının artmasıdır, sıcaklık arttıkça mıknatısların performansı düşer, motor güçten düşer. Biraz daha büyük bir motor limitlerine kadar zorlanmayacağı için sıcaklıklar daha düşük kalır, motorun performansı daha iyi olur. motorun ağırlığı arttıkça açığa çıkan ısıyı uzaklaştırma verimi de artar (yeterli soğutmanın sağlandığını varsayıyorum) Genel olarak motorun yıpranması daha düşük olur.
Dezavantajlar :
1- Büyük motor daha ağırdır. Bu çoğu durumda dezavantajdır aslında, ama benim için çok önemli bir avantaj
Neden derseniz, benim yapmayı sevdiğim modeller genellikle ikinci dünya savaşı savaş uçakları. Bu meretlerin burunları kısa olur (uçağın ağırlık merkezinin belli bir yerde olması gerektiğini ve bu dönemin gerçek uçaklarının burunlarında kullanılan V12 motorların ağırlıklarını düşünün, hele hele radyal motorlu bir modelse burunlar iyice kısalır). Bu nedenle ölçekli modellerde, ağırlık merkezini yerine getirebilmek için çoğu zaman buruna ilave ağırlık koymak gerekir. Ben "ölü ağırlık" kullanmak yerine mümkün olduğunca "faydalı ağırlık" kullanmayı tercih ediyorum. Motor pervane ve spinnerdan sonra uçağın en önündeki eleman, haliyle moment kolu en uzun olan elemanlardan birisi, daha ağır bir motor buruna konması gereken "ölü ağırlığı" azaltacaktır, hatta tamamen sıfırlayabilir bile. Aynı zamanda yukarıda bahsettiğim avantajları da sağlayacağı için büyük motorun ilave ağırlığı "faydalı ağırlık" haline gelir. Ama farklı uygulamalarda büyük motorun ilave ağırlığı dezavantaj haline de gelebilir, o yüzden uçağın diğer özelliklerine de bakarak bunu değerlendirmek gerekecektir.
2- Model içinde yer sıkıntısı varsa büyük motor fiziksel boyutunun büyüklüğü nedeniyle sıkıntı yaratabilir.
3- Büyük motor daha pahalıdır
Hurricane için ne seçtim dersek, ilk seçtiğim motor 2 kW lık bir motordu, ama yıllar içerisinde o seçimimin çok da iyi olmadığını farkettim (tamamen scale gerekçelerle) ve başka bir motora yöneldim, nihai seçimim 2.7 kW lık bir scorpion 4035-250 oldu. Fazlasıyla güçlü değil mi... Neden bunu tercih ettiğimi ilerleyen aşamalarda anlatacağım...
İkinci Adım: Kullanacağım Voltaj (gerilim) - Pil seçimi :
Gerekli olan minimum motor gücünü belirledikten sonra motorun besleneceği gerilimi seçmek gerekir. Adminimiz yukarıda güç hesaplamasını vermiş, tekrar etmeye gerek yok. O hesaba bakarsanız, gücü sabit tutarsak voltaj ve akımın ters orantılı olduğunu görürüz. Yani sistemin voltajını arttırdıkça sistemden geçecek olan akım da azalacaktır.
Yukarıda bahsedilmeyen şey ise bir elektrik sisteminde akımların arttıkça buna bağlı kayıpların da artacağıdır, hem de akımın karesiyle orantılı olarak. YAni akım iki katına çıkarsa kayıplar 4 katına çıkar... Yani pratikte sistemdeki gerilimi arttırdıkça sistemi daha verimli hale getiririz. Tabi bu küçük uygulamalar için (300-400watt civarı) farkedilmeyecek birşeydir ama gerekli güçler arttıkça, kW mertebelerine ulaşınca büyük önem taşımaya başlar. Eldeki örnekle devam edelim, hesaplanan güç ihtiyacı 1200 watt. Bu gücü teorik olarak 2S lipo pil kullanan bir sistemle de elde edebiliriz 12S lipo pil kullanan bir sistemle de... 2S, 6S ve 12S için akımlara bir bakalım:
hesapta nominal gerilimden gidelim ve hücre başına 3.7 Volt kabul edelim.
2S bir sistem 7.4 V gerilim üretecektir. bu pille 1200 W güç üretebilmek için
I = P / V formülüyle gerekli akımın yaklaşık 162 Amper olduğunu görürüz. Teoride mümkün, ama hem oluşacak kayıpların fazlalığı hem de pillere binecek aşırı yük nedeniyle pratik değil. Ayrıca bu akıma dayanacak motor bulmak da ayrı bir sorun. Çoğu uçak motor maksimum 60-80 amper geçirebilecek şekilde tasarlanıyor. ESC ise ayrı bir problem, hayli pahalıya geleceği kesin.
6S sistemle bu gücü elde etmeye çalışırsak bu sefer akımımız yaklaşık 54 ampere düşecek. Bu çok daha makul bir akım. Motorların genel toleransları dahilinde, bu akımı verebilen ESC ler oldukça makul fiyatlarda bulunabiliyor. 6S pil de bugünün standartlarında kolay ulaşılabilen bir pil. Bu daha iyi bir seçenek.
12S bir sistem ile çözecek olursak da akım 27 Ampere kadar düşebiliyor. teoride bu da uygun bir seçenek. Ama günümüz koşullarında bu gerilimi kaldırabilecek motorlar ve escler halen pahalı sayılabilecek durumda ve çoğunlukla 12S için iki ayrı pil kullanıp seri bağlamak gerekecektir, bu da sistemin karmaşıklığını arttıracaktır. Pratikte bu örnek için çok da iyi bir seçenek değil.
Tabi bu değerlerin arasında 3S 4S 8S 10S gibi çeşitli seçenekler de var, ben bu üçünü ana fikri vermesi için örnek olarak kullandım sadece.
Hurricane de seçimimi 6S pil üzerinde kullandım.
Üçüncü Adım Pervane Seçimi
Bu aşamaya geldiğimizde motorumuzu çalıştırmayı planladığımı gerilimi, ve motordan beklediğimiz gücü belirlemiş durumdayız. Ama bu gücü uçağın uçması için gerekli harekete çeviren pervanenin seçimi de çok önemlidir. Normalde çoğunlukla izlenecek yol seçilen motorun üreticisinin tavsiye ettiği aralıkta bir pervaneyi seçmek olacaktır. Yukarıda ilk mesajda verilmiş olan bilgilerle modelin ve pilotun uçuş tarzına göre pervanenin çapı vee hatvesi seçilir. Ama seçilen pervanenin motor üreticisinin verdiği aralıkta olmasına dikkat edilmelidir. Örneğin, motor üreticisi 3S için maksimum 8 inç çaplı pervane tavsiye ediyorsa yahu 1 inçten ne olacak 9 inç takayım demenin sonucu hoş olmayacaktır ve motorun yanmasına varabilecek sonuçlar doğuracaktır. Keza üreticinin belli bir gerilim için önerdiği pervane çapını daha yüksek gerilimle kullanmak da benzer sonuçlar doğuracaktır.
eğer elde denenmiş bir tecrübe yok ise yapılacak en güzel şey tavsiye edilen aralıkta bir pervane ile başlayıp uçağın uçuşuna göre karar vererek, gerekirse üreticinin verdiği aralıkta olan farklı pervaneye yönelmek olacaktır.
Bazen aynı gerilim ve aynı güç verilerine sahip motorların kvleri farklı olabilir. Bu durumda seçimi uçağın tipine göre yapmanız daha uygun olacaktır. Hızlı uçması gereken bir modelse yüksek kv li bir motor ile daha küçük çaplı bir pervane kombinasyonu seçmek daha verimli olacaktır, tersine, yavaş uçması gereken bir modelde ise daha büyük çaplı bir pervane ile daha düşük kV li bir motor daha verimli bir seçim olacaktır.
Benim izlediğim yol ise biraz farklı. Bu yol yeni başlayanlar için bihayli kafa karıştırıcı olabilir ayrıca çok özel bazı seçimler içerir o yüzden sadece fikir vermesi için yazıyorum, siz de lütfen genel uygulama olarak algılamayın. Ama scale model sevenler için faydalı bir yol gösterme olabilir.
Yukarıda bahsettiğim gibi insanlar çoğunlukla motora göre pervane seçerler, ben tersini yaparım (deli olduğumdan olsa gerek
) Ben modele göre pervane seçerim, sonrasında da o pervaneyi doğru hızlı çevirebilecek motoru seçerim (burada motorun KVsi de devreye girer)
Çünkü ben modellerimin scale olmasını severim. yine Hurricane üzerinden gidelim, gerçeğinin üzerinde yaklaşık 3.5 m lik bir pervane varmış, bu da benim modelimin ölçeğinde 20 inçlik bir çapa denk geliyor. Şimdi kalkıp bu modele 14-15 inç çaplı bir pervane koyarsak modelin görüntüsü (hem yerde hem havada) güzel olmayacaktır. Seçim yaparken mümkünse gerçek olanın ölçekli çapı ile aynı, değilse olabildiğince yakın seçmeye çalışırım. Ayrıca ben büyük çaplı pervanelerin daha düşük devirlerde dönmesini tercih ederim, çünkü bu daha verimli bir itki sağlar ve havadaki sesleri çok daha çekicidir. Burada bahsettiğim düşük devirler maksimum 4000-5500 RPM civarıdır.
Ama Hurricane örneğinde tam ölçekli çap olan 20 inçlik üç palli pervaneyi çevirebilecek motor/pil kombinasyonları aşırı derecede büyük ve pahalı oluyordu, ben de biraz pervane boyutundan feragat edip 18 inçlik 3 pallik pervaneye yöneldim. Bu meret tam ölçekli olmasa da güzel gerçekçi bir görüntü sağlayabiliyor ve çevirebilecek motor/pil kombinasyonları daha mantıklı oluyor.
Benim motor seçimimdeki nihai adıma geçmeden önce yukarıda bahsettiğim "özel" tercihlerimden kısaca bahsedeyim.
Yine Scale takıntımdan dolayı son zamanlarda tercih ettiğim bir pervane markası var, o da varioprop. Bu pervaneler göreceli olarak pahalı olmasına rağmen benim modellerim için sağladığı iki büyük avantaj var; birincisi hatveleri ayarlanabiliyor, ve ikinci olarak da çok gerçekçi görünen pal seçenekleri var ve 2 palden 5 pale kadar bir pervane oluşturmak mümkün.
Hatvenin değişebilmesi motordan maksimum faydanın alınmasını sağlayıp aynı zamanda modelin de uçuş hızının ihtiyaca göre ayarlanmasına olanak veriyor.
Motor olarak da bu tür "değerli" modellerimde scorpion tercih ediyorum. Çünkü kalite fiyat oranı oldukça iyi olan bir motor üreticisi ve verileri oldukça güvenilir olan bir hesaplama uygulamasına sahip (Scorpion calc).
Yukarıda bahsettiğim gibi önce scale pervane çapı ve pal sayısıyla işe başlıyorum, scorpion calc uygulamasını kullanarak, pratik minimum güç kriterimi sağlayan motorları tek tek inceliyorum. Seçtiğim pil gerilimini ve istediğim pervane çapını sabit girdi olarak kullanıp, pervane pitch değerlerini değiştirerek yazılımın hesapladığı tam gazdaki devir, pervane pitch hızı, çekilen akım, güç, motor sıcaklığı ve itki (çekiş) kuvveti değerlerini değerlendiriyorum. Bu değerlerin hepsini benim istediğim aralıkta sağlayabilen ve mantıklı makul boyut ve fiyatta bir motor varsa ne ala. Yoksa pervane çapını bir alt seçeneğe indirip tekrar bir inceleme yapıyorum. Bu şekilde belirlediğim alternatiflerim üzerinde de son bir detaylı inceleme yapıp nihai kararımı veriyorum.
Örnek olarak aşağıda scorpion calcten bir hesaplama ekran görüntüsü paylaşayım:
Bu hesaptaki girdiler hurricane için seçtiğim sistemin girdileridir.
Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol
Scorpioncalcın yaptığı hesaplamalar piyasada mevcut pervaneler için gayet gerçekçi değerler veriyor. Ancak Varioprop pervaneleri ile test yapmadıkları için sonuçlar kp ve k2 katsayılarına çok bağlı oluyor. Bu katsayılar doğrudan pervanenin şekli, kanat alanları vs gibi özelliklerine bağlı katsayılar. Ben elimdeki pervaneler ile kendi yaptığım testlere dayalı olarak bu katsayıları belirleyip hesaplamaları o şekilde yaptırıyorum. ama hiç kullanmadığım bir pervane varsa elimde belli bir hassasiyet analizi yapıp bu katsayıları ufak ufak arttırıp azaltarak sonucun ne şekilde değiştiğine bakıp ona göre karar veriyorum. (Açıkçası thrust yani itki katsayısıyla pek ilgilenmiyorum, zira itki değerini çok kaba olarak değerlendirip yeterli olup olmayacağına bakıyorum, ordaki değerden %20 az yada çok olması benim için çok kritik olmuyor. sonuçta 3D uçmuyorum
)
Tekrar edeyim, yukarıda çok özel bir uygulama için benim ne şekilde seçim yaptığımı detaylı olarak anlattım. Yeni başlayan birisi için biraz kafa karıştırıcı olabileceğinin farkındayım, ama yeni başlayanın da bir scale model uçurmaması gerektiği pek çok yerde yazıyor sanırım.
Mahallenin delisinden sevgilerle