Сервопривід для радіокерованого літака: як розрахувати потрібний момент під розмір елеронів і керма висоти

Потрібний момент сервоприводу залежить від трьох речей: площі руля, його хорди і швидкості літака. Для паркової моделі зазвичай вистачає 1,5–2,5 кг·см, для тренера — 3–5 кг·см, для пілотажки від 1,5 м — від 10 кг·см. Точніше можна порахувати за швидкісним напором і додати запас утричі.

Найчастіша помилка при виборі серво для авіамоделі — брати те, що стояло на попередній моделі. Але навантаження на руль залежить від його розміру та швидкості польоту. Тренер і пілотажка однакового розмаху потребують зовсім різних серво. Нижче — швидкий орієнтир, розрахунок і практичні поради для тих, хто збирається купити сервопривод під конкретну модель.

Орієнтир за класом моделі

Кермо висоти на тренері зазвичай навантажене менше, ніж елерони. Але на пілотажці з великими відхиленнями та сама логіка діє для всіх рулів. Таблиця — лише стартова точка: модель з широкими елеронами або високою швидкістю може потребувати серво на клас вище.

Від чого залежить навантаження на руль

Зусилля, яке серво має втримати, росте не лінійно. Варто пам'ятати три залежності:

• Швидкість — у квадраті. Якщо модель летить удвічі швидше, навантаження на руль зростає вчетверо.

• Хорда руля — теж майже в квадраті. Ширший руль має і більшу площу, і більше плече сили від осі петель. Тому широкий елерон «важчий» за довгий і вузький тієї ж площі.

• Кут відхилення. На 3D-ходах 40–45° сила на рулі значно більша, ніж на спокійних 10–15° у тренера.

Звідси спрощена формула, якою користуються моделісти: момент на петлях ≈ швидкісний напір × площа руля × коефіцієнт сили × плече (близько 0,4 хорди руля).

Розрахунок для керма висоти

Кермо висоти 30 × 5 см, швидкість моделі близько 70 км/год (20 м/с):

1. Швидкісний напір: 0,5 × 1,225 × 20² ≈ 245 Па.

2. Сила на рулі (площа 0,015 м², коефіцієнт ≈ 0,5): ≈ 1,8 Н.

3. Момент на петлях (плече ≈ 0,4 хорди руля = 2 см): ≈ 0,04 Н·м, тобто 0,4 кг·см.

4. Качалка і кабанчик однакової довжини — на серво ті самі 0,4 кг·см.

5. Запас ×3 на пікірування і пориви: серво від 1,2 кг·см.

Якщо та сама модель пікірує зі швидкістю 120 км/год, навантаження зросте приблизно у три рази. Тому для пілотажок цифри з таблиці набагато вищі.

Як допоможе геометрія тяги

Якщо поставити тягу в ближчий отвір качалки і дальній отвір кабанчика, серво отримає механічну перевагу. Хід руля зменшиться, але сила і точність зростуть. Зручно, коли кабанчик має кілька отворів, як кабанчик 16×20 мм.

Схема: момент на петлях × (плече качалки ÷ плече кабанчика) = момент, який бачить серво.

Наприклад, качалка 10 мм і кабанчик 20 мм зменшують навантаження на серво вдвічі. Але й хід руля впаде вдвічі, тож перевірте, чи вистачає ходу для вашого стилю польоту. Добрий компроміс — підібрати отвори так, щоб потрібний максимальний хід руля виходив при майже повному ході серво.

Що ще дивитися, крім моменту

Сервопривід для крила обирають не лише за кілограмами на сантиметр. Перед покупкою звірте ще кілька параметрів:

• Товщина корпусу. У тонкому профілі планера чи швидкісної моделі серво має сховатися в нішу, не випираючи з обшивки.

• Швидкість. Для тренера достатньо типових 0,10–0,15 с на 60°. Для пілотажу і 3D краще швидші серво.

• Напруга живлення. Момент у характеристиках зазвичай вказують для кількох напруг. При 4,8 В серво слабше, ніж при 6 В.

• Тип редуктора. Для елеронів, які чіпляють траву при посадці, металеві шестерні надійніші за пластикові.

• Цифрове чи аналогове. Цифрове краще тримає положення під навантаженням, але споживає більше струму.

Типові помилки при виборі

Окремо про флатер: це вібрація руля на високій швидкості, яка за секунди може зруйнувати елерон. Його провокує не лише слабке серво, а й люфт у тязі. Тому зайвий запас моменту сам по собі не рятує, якщо механіка розбита.

Як перевірити вибір на землі: увімкніть модель, притисніть руль пальцем приблизно з тим зусиллям, яке дає зустрічний потік, і подайте стік до упору. Серво має впевнено відхилити руль і втримати його без дзижчання та смикання. Якщо воно гуде, гріється або руль помітно «пружинить», моменту чи жорсткості механіки замало. Після кількох хвилин роботи торкніться корпусу: тепле серво — нормально, гаряче — ознака перевантаження або заклинювання тяги.

Який сервопривід купити

Для пілотажок і великих моделей підійде стандартний цифровий сервопривід RDS3225MG на 25 кг з металевим редуктором. На руль напрямку його ставлять на моделях від 2 м. Для легших літаків мікро- і мінісерво шукайте в категорії сервоприводи.

Що варто взяти разом із серво: подовжувачі або Y-кабель для крила, кабанчики і клівси під розмір тяги, а для потужних серво — окремий BEC. Якщо серво стоїть у знімному крилі, заздалегідь продумайте роз'єм між крилом і фюзеляжем, щоб не розпаювати проводку щоразу.

Часті запитання

Чи можна поставити на тренер серво більшого моменту «на всяк випадок»?

Можна, якщо воно влазить у нішу і не перевантажує BEC. Зайва вага на крилі мінімальна, а запас міцності допомагає при жорстких посадках. Обмеження — розмір, вага і струм.

Скільки серво потрібно на крило?

На типовому тренері — по одному серво на кожен елерон. На великих моделях і копіях ставлять окремі серво на закрилки, а на дуже довгих елеронах іноді по два серво на руль.

Чи треба рахувати момент для керма напрямку?

На тренерах кермо напрямку навантажене слабо, і зазвичай вистачає того ж серво, що на кермі висоти. На 3D-моделях з великим рулем напрямку його рахують так само, як елерони, а на моделях від 2 м часто ставлять стандартне серво або тросову схему.

Де купити сервопривод під конкретну модель?

Порахуйте момент за формулою вище або візьміть орієнтир з таблиці, виміряйте нішу і перевірте BEC. Далі підберіть серво в категорії сервоприводи — там є мікро-, міні- і стандартні моделі для літаків різного класу.

Перед покупкою перевірте три речі: чи серво влазить у нішу крила, на яку напругу воно розраховане і чи витягне його ваш BEC. Готові варіанти від мікросерво до RDS3225MG — у розділі сервоприводів Leti.