Учимся летать с нашим беспилотником

Вчера мы начали полевые испытания нашего беспилотника. Напомню какие задачи стоят перед ним: по плану в будущем аэростат будет поднимать БПЛА в стратосферу, где он будет проводить измерения по концентрации различных газов и загрязняющих веществ, после чего будет отцепляться от аэростата и в длительном падении постепенно переходить в планирование и управляемый полёт с возвращением в заданную точку.

Одним из этапов проекта являются наземные испытания беспилотника, с целью проверить его развесовку, возможные проблемы, работоспособность оборудования, в том числе полётного контроллёра и т.д. Фюзеляж беспилотника куплен нами готовый, а всю начинку подбирали мы сами.

Для первого полёта мы поставили на беспилотник минимальный набор оборудования:

1. полётный контроллер Pixhawk (включающий в себя в том числе акселерометр, гироскоп и барометр)

pixhawk-logo-view

2. бесколлекторный двигатель KV800

kv800

3. ESC-контроллер (electronic speed controller) Turnigy Trust 45A SBEC

TST-BEC45A(1)

4. две сервы HXT900, управляющие элевонами на крыльях

serv

5. GPS от 3DR Robotics

Снимок экрана 2016-08-25 в 13.18.15

6. передатчик телеметрии на 433 MHz от 3DR

3dr_radio_set_1_2_1

7. 4-баночный LiPo аккумулятор на 8000 mAh

lipo

Первая попытка полёта

Заранее выбрав подходящее место для тестов (склон в парке с достаточным пространством, свободным от деревьев), мы прибыли к нему поздним вечером и приготовились к запуску. Учитывая, что это был наш первый полёт, первый опыт управления таким беспилотником, мы заранее рассчитывали, что в тот вечер в той или иной степени разобьём свой летательный аппарат. Нам главное было посмотреть как он ведёт себя в воздухе, правильную ли мы сделали развесовку и т.д.

В результате первой попытки полёта была сломана одна из лопастей винта, так что дальнейшие полёты с мотором были невозможны.

Вторая попытка полёта

Поняв, что с мотором полетать уже не удастся, мы решили попробовать просто планировать в воздухе, разбежавшись и запустив беспилотник с руки, управляя им в последующем только с помощью элевонов. К сожалению, эту попытку мы не засняли. Нашей главной ошибкой было то, что перед этой попыткой мы не перевели полётный контроллер в положение DISARMED. Как только мы разбежались по склону и запустили БПЛА с руки, внезапно включился на полную мощность двигатель. При этом, поскольку у винта была уже одна лопасть, а не две, возникли сильнейшие вибрации, из-за чего моментально вылетели все незаклеенные части: вертикальные стабилизаторы, заглушка силовой балки крыла, после чего и одно из крыльев вышло из пазов. Беспилотник моментально рухнул.

Почему это произошло?

Поскольку полётный контроллер находился в положении ARMED, он реагировал на все поступающие на него сигналы: ускорение, углы наклона и т.д. В Pixhawk есть функция, которая называется STALL_PREVENTION (предотвращение сваливания). Сваливание происходит когда поток воздуха, обтекающий крыло, недостаточен чтобы удержать самолёт в воздухе. Количество необходимого потока также зависит от угла крена: чем больше угол крена, тем быстрее вам нужно лететь, чтобы держаться в воздухе.

Когда на Pixhawk включён автомат тяги, автопилот пытается увеличить скорость набегающего потока воздуха до того уровня, который позволит безопасно достигать заданного угла крена. Поэтому он автоматически увеличивает тягу, чтобы заданный угол крена мог быть достигнут без сваливания.

Для расчётов потока набегающего воздуха, полётный контроллер читает показания ПВД. У нас есть ПВД, но к моменту тестовых полётов мы не установили его на беспилотник. При этом мы и не отключили настройку ПВД в Pixhawk (иначе бы он понимал, что на самолёте нет ПВД). Избежать того, что произошло, можно было несколькими способами:

  1. установить на самолёт трубку Пито (ПВД);
  2. отключить функцию STALL_PREVENTION;
  3. перевести полётный контроллер в положение DISARMED (наиболее правильный подход, при этом элевоны продолжали бы управляться с пульта);

Потери

В результате второй попытки полёта мы потеряли следующее:

1. вырвано крепление силовой балки (белая полупрозрачная трубка) на левом крыле (трубка ранее была надёжно вклеена в крыло) — некритично, можно отремонтировать

01

2. появились небольшие вмятины на левом вертикальном стабилизаторе — некритично

02

3. сломаны оба замка крепления хомута носового обтекателя — критично, необходимо купить новый

03

4. один запорный элемент потерян — критично, придётся купить новый

04

5. на основании фюзеляжа вырвано крепление силовой балки (белая полупрозрачная трубка, ранее была вклеена в фюзеляж) — некритично, можно отремонтировать

06

6. в верхней части фюзеляжа ротором вышедшего из крепления двигателя образована вмятина в двигательной нише — критично, пока думаем как исправить

05

7. обе лопасти винта сломаны у основания и утеряны — критично, нужно купить новые

07

8. растрескалось крепление двигателя в фюзеляже — критично, пока думаем как исправить, ибо само крепление намертво вклеено в фюзеляж

08

Выводы

Многие, вероятно, будут говорить, что сначала надо было учиться летать на виртуальном тренажёре, например на FMS — мы действительно тренировались на нём. Задача нашего теста была прежде всего проверить способность беспилотника держаться в воздухе (в идеале мы хотели не прибегать к использованию двигателя совсем) и правильность развесовки.

Разнообразнейшие настройки полётного контроллера предстоит ещё внимательнее изучать, их там сотни.

Пока есть некоторые проблемы с размещением ПВД на беспилотнике — думаем как его закрепить под левым крылом, ближе к краю, в той области, где он меньше всего будет «врать».

Теперь будем заказывать новые запчасти, ждать их доставки и повторять тесты.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *