Il se passe plusieurs choses ici. Ils peuvent être divisés en trois composants.
- Bras de levier de couple
- Vitesse angulaire et accélération
- Moment d'inertie
ol > Bras de levier de couple
Essentiellement, la distance sur l'axe est directement proportionnelle au bras de levier de couple. Cela signifie que pour contrer les influences extérieures sur le système, le moteur doit exercer moins de force pour stabiliser le système.
Vitesse angulaire
Également en raison de l'augmentation de la distance par rapport au centre de rotation, une vitesse donnée du moteur produit une vitesse de rotation plus faible en raison de la distance angulaire accrue nécessaire pour se déplacer. Le moteur a une vitesse linéaire fixe pour un régime donné qui est défini par la production de couple du moteur, la constante de vitesse et le pas de l'hélice. En effet, cela signifie que plus le bras de levier est long, plus la vitesse de rotation est lente pour une vitesse linéaire donnée du moteur.
Gardez à l'esprit que la vitesse angulaire et la vitesse linéaire sont directement proportionnelles puisque la vitesse du moteur est une constante définie par la combinaison moteur et accessoire, et non impacté par le rayon. En conséquence, la vitesse angulaire est inversement proportionnelle au rayon (w = v / r).
Ce n'est cependant pas nécessairement le cas pour l'accélération. On pourrait être tenté de penser que parce que:
F r = I a (Force x rayon = moment d'inertie x accélération angulaire)
que l'angulaire l'accélération peut également être égale parce que les composantes r et I de cette équation s'annulent mutuellement par définition. L'augmentation du moment d'inertie annule l'augmentation du couple due à la distance dans cette équation telle qu'elle est écrite. Il en résulte une équation neutre nette étant donné que r change également des deux côtés de l'équation.
F * r = m * r ^ 2 * am * dv / dt * r = m * r ^ 2 * dw / dtm * dv / dt * r = m * r * r * (dv / r) / dtm * dv / dt * r = m * r * dv / dt
Ceci est cependant une simplification excessive, car nous n'avons pas affaire à un système de moment ponctuel défini par cette équation. Les moteurs ne représentent qu'une petite partie de la masse totale distribuée et du moment d'inertie total résultant. Puisque les distances réparties sur la droite ne sont pas égales à la distance de force ponctuelle sur le côté gauche de l'équation, car le rayon au point de force augmente la vitesse à laquelle les moteurs atteignent la vitesse angulaire définie accélère. Essentiellement, leur effet contre le moment d'inertie à l'échelle du système est plus grand. Il en résulte une combinaison intéressante d'un système plus stable en raison à la fois d'une vitesse soutenue inférieure à une déviation du manche équivalente et de vitesses de changement initiales plus rapides. En raison de la vitesse de changement très rapide que les moteurs sont déjà capables de produire, la vitesse angulaire constante est plus importante pour contrôler les vitesses pour le pilote, tandis que l'accélération angulaire compte davantage pour le contrôleur PID et la stabilité qui en résulte, cette combinaison est donc particulièrement efficace. Aller à un bras de levier plus long sur un axe "calme" cet axe.
Pour plus de détails, consultez cette leçon sur la vitesse angulaire et cette leçon sur l'accélération angulaire chez Lumen Learning
Une considération majeure, en particulier dans les quads de course et de freestyle, est que la composante d'accélération se produit si rapidement (dans la plage de 100 ms) qu'elle ne joue pas un rôle majeur dans le contrôle du pilote de l'engin. Le facteur d'accélération affecte principalement le réglage et l'autorité PID. Si vous regardez les journaux de vol d'un quad X étiré, vous verrez que l'axe étiré, les moteurs fonctionnent à un pourcentage plus élevé pour atteindre le taux de rotation équivalent à l'axe non étiré (en supposant que les taux du contrôleur de vol soient égaux sur les deux) ). Si vous ajustez les taux FC de sorte que la sortie du moteur soit égale sur les deux axes, l'axe étiré tournerait à une vitesse plus lente que l'axe non étiré. Les systèmes de taux égalisent généralement cela, mais il y a encore des changements dans le système qui ont un impact sur la résolution effective sur l'axe étiré par rapport au non étiré. Le résultat final est que l'axe étiré semble moins nerveux avec un contrôle plus fin que l'axe non étiré. Fondamentalement, il a une plus grande autorité de contrôle avec des étapes plus efficaces de résolution de l'accélérateur du moteur par degré de rotation.
Moment d'inertie
Le moment d'inertie joue également un deuxième rôle moins évident. Sur la plupart des quads, la distribution de masse à partir de l'axe de tangage est en fait supérieure à l'axe de roulis. La caméra et la batterie sont généralement agencées de sorte que leur distance maximale par rapport au centre de rotation soit plus grande sur l'axe de tangage que sur l'axe de roulis. Cela est particulièrement vrai sur les quads freestyle avec une batterie montée sur le dessus. C'est moins vrai, mais toujours vrai dans une certaine mesure sur les quads de course avec des batteries de montage inférieur. Essentiellement, cela signifie qu'en supposant des forces extérieures nulles, l'axe de tangage va déjà réagir plus lentement aux forces tentant de changer la vitesse angulaire que l'axe de roulis, même avec un cadre exactement symétrique.
Conclusions
La combinaison de ces facteurs nous amène à la raison pour laquelle les cadres peuvent choisir des configurations extensibles ou larges.
Stretch X
Le cadre de course préfère la configuration stretch X. Cela augmente le contrôle effectif sur l'axe de tangage. Rappelez-vous parce que les quads n'ont pas de poussée vectorielle (la poussée est toujours normale au plan des moteurs) Ils doivent basculer vers l'avant pour gagner en vitesse.
En fait, cela signifie que de très petits changements de hauteur créent de grands changements d'altitude lorsque la composante verticale de la poussée change. Plus l'angle avant est grand, plus la composante horizontale de la poussée est grande, plus l'altitude est gagnée / perdue par degré de rotation. Cela rend un axe de tangage plus stable et moins "nerveux" une proposition très attrayante pour un quad de course où un contrôle précis de l'altitude est essentiel. Gardez également à l'esprit que le roulis et le lacet sont largement inversés lors d'un déplacement à grande vitesse et les angles avant élevés qui en résultent, et avoir une vitesse de rotation soutenue proportionnellement plus élevée sur l'axe de roulis devient également important. Le suivi dans les virages sera plus direct et le pitch sera plus stable.
Wide X
Les cadres Freestyle préfèrent un axe de roulis plus large. Essentiellement, l'axe de roulis plus large et l'augmentation résultante de la résolution effective compensent le moment d'inertie sur l'axe de tangage, donnant un contrôle plus fin sur l'axe de roulis et donnant une sensation plus similaire au tangage. Vous vous retrouvez avec un type de contrôle beaucoup plus égal en roulis et en tangage, ce qui est important pour les pilotes de freestyle qui sont davantage axés sur les figures et les manœuvres balistiques qui reposent sur un contrôle symétrique du roulis et du tangage.
Il convient également de noter qu'une des raisons majeures de la configuration X large sur les quads freestyle est de garder les accessoires hors de la vue des images HD. Je pense que c'était la raison originale, et les gains de contrôle n'étaient qu'un heureux accident.