T2DF - 3 사이징

앞선 글은 다음과 같다.

T2DF - 1 트윈-틸트덕트팬 비행체 구상

T2DF - 2 틸트 덕트 팬 제작, 노즐 설계 범위 설정

 

마음이 앞서는 바람에 만들기 부터 했는데..

할 일을 하고 가자.

 

그리고 덕트는 이미 정해져 있기 때문에 이에 기반해서 시작한다.

선정한 파트 정리

파트	이름	수량	개당 가격	개당 중량
덕트팬	Dr.Mad EDF 90mm 12B 6S	2	147,148 원	350 g
ESC	HK RedBrick 100A ESC UBEC	2	44,903 원	140 g
노즐 서보	OCS-D0702 7kg-cm with 3cm arm	2	41,529 원	20.0 g
틸트 서보	OSC-D2510 25kg-cm with 3cm arm	2	53,159 원	36.5 g

 

덕트 당 최대 추력은 3.0 kg 라고 한다.

호버링 추력을 50%으로 잡는다면 덕트 당 1.5kg

전체 중량은 3.0 kg 으로 하자.

 

요구사항을 간략히 정리하면

1. 호버링 시간 5분 이상 (기능 되는걸 확인할 정도..)
2. 순항 속도 15m/s (날개를 작게 하려고..)
3. 6S 배터리를 사용한다. (덕트가..)
4. Aspect Ratio 를 6 이하로 한다. (스팬이 길면 익근이 부셔진다..)

 

소비 전력 분석

덕트팬의 스펙은 다음과 같다.

Max RPM	40000	Max Power	2.3 kW (25.2V)
Max Amps	92 A	Max Continuous Power	2.1 kW (23.0V)
Max Volt	22.2 V (6S)	Max Thrust	3.0 kg

전력 소모 당 추력이 선형 관계를 가진다고 하면..

최대 연속 전력 기준 호버링 추력 당 소비 표는 다음과 같다.

쓰로틀 포지션	호버링 중량	전력 소비	전류량	10분 소비 배터리
35 %	2.10 kg	1.47 kW	66.21 A	11.0 Ah
40 %	2.40 kg	1.68 kW	75.68 A	12.6 Ah
45 %	2.70 kg	1.89 kW	85.14 A	14.2 Ah
50 %	3.00 kg	2.10 kW	94.59 A	15.8 Ah
60 %	3.60 kg	2.52 kW	113.5 A	18.9 Ah

멀티로터에서 말하는 효율인 추력 당 소비 전력 비율은 1.4 g / 1 W

참고로 Polytronics Li-Po 6S 5.2Ah 는 0.72 kg, EP Power 6S 10Ah는 1.4kg 16Ah는 2.0 kg 이다.

대충 10Ah 정도를 쓰자..

 

고정익 공력 형상 설계

호버링때 쓰로틀 포지션이 50%, 기체가 3kg 중량이라고 한다면..

익면적 추정을 위해 익형의 목표 공력 특성은 대충 다음과 같다고 하자.

순항 양력 계수 CL=0.4

순항 속력 15 m/s

양력과 중량이 같다는 가정으로부터 익면적은 0.5337 m2

$$L = W = mg = \frac{1}{2} \rho V ^2 S C_L $$

$$S = \frac{2mg}{\rho V^2 C_L } $$

Aspect Ratio = 6 으로부터 

$$ S = b c = b^2 / AR $$

b = 1.789 m, c = 0.298 m @ AR = 6

b = 1.634 m, c = 0.327 m @ AR = 5

b = 1.461 m, c = 0.365 m @ AR = 4

 

중량 추정

주요 파트	부 파트	수량	개당 중량	총 중량
틸트 덕트 어셈블리		2	811.5g	1,623 g
	EDF 90mm	1	350 g
	100A ESC	1	140 g
	노즐 서보 OCS-D0702	1	20 g
	틸트 서보 OCS-D2510	1	36.5 g
	덕트 형상 모델	1	180 g
	덕트 노즐	1	35 g
	미스미 D컷 슬릿 타입 세트 칼라	1	50 g(?)
	배터리 6S 10Ah	1	1400 g
	배터리 6S 5.2Ah	1	720 g	720 g

 

망했네 이거..

 

견적이 안나온다.

 

EOF