TIPE MOTEURS BRUSHLESS : Problème de calcul force développée par une hélice

[invitee30435f9]

Bonjour.
Dans le cadre de mon TIPE je souhaite choisir les moteurs les mieux adaptés à la conception d'un drone.
On fixe des critères qui sont la masse du drone en question d'environ 500grammes et normalement je choisis également une hélice. (plus ou moins arbitrairement car elles ne constituent pas le centre du travail bien que directement lié à la portance de mon drone)
Actuellement j'essaye d'obtenir la force de poussée d'un ensemble moteur+hélice. En multipliant par 4 je devrais alors pouvoir trouver une équation lorsque les 4 hélices compensent le poids.
En considérant pour le choix des moteurs un vol stationnaire et sans considérer les actions du vent pour l'instant, je ne parviens pas à trouver la force développée par une hélice (en Newton) ...

J'ai pourtant effectué plusieurs recherches et ait tenté d'appliquer plusieurs formules notamment celles empires de Boucher et d'Abott (présentées dans cette thèse si vous souhaité y jeter un oeil c'est à la page 59 https://tel.archives-ouvertes.fr/fil...name/these.pdf) mais j'obtenais une puissance absorbée par l'hélice en watt et non une force comme je le souhaitais mais si je pense que l'on peut réussir à faire le lien en passant par le couple moteur...

Sauf que mon objectif très clair est justement de trouver la valeur de vitesse de rotation moteur nécessaire pour soulever le drone (mon inconnue d'équation en fait).
Ensuite je regarde quel moteur brushless possède un régime nominal autour de cette valeur afin d'optimiser son rendement (quitte à faire quelques mesures énergétiques par la suite...)

Comme dans mon TIPE je cherche à choisir les moteurs les mieux adaptés à la construction d'un drone, on fixe des critères qui sont la masse du drone en question d'environ 500 grammes et normalement je choisis également une hélice. (plus ou moins arbitrairement car elles ne constituent pas le centre du travail bien que directement lié à la portance de mon drone)

Bonne soirée à tous et merci d'avance
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[albanxiii]

Question à poser en physique ou en technologie (relire https://forums.futura-sciences.com/t...-tpe-tipe.html)

[R4GE]

Salut

Dans le milieux, y'a un calculateur qui revient souvent : https://www.ecalc.ch/xcoptercalc.php

[calculair]

Bonjour,

J'ai étudié déjà votre problème. Je pourrai developper le calcul de la motorisation avec le contrôleur. Pour ce qui concerne les hélices je vous conseille d'aller récupérer le rapport N°640 du NACA ( Etude en soufflerie des hélices ).

L'experience montre que les estimations faites avec les données de ce rapporte donnent des résultats convenables.

Si vous paramettrez tous les paramètres vous pourrez optimiser les caractéristiques des hélices et du moteur pour avoir la meilleure traction pour la puissance minimum et en tenant compte des données dimensionnelles et autres.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee30435f9]

Bonjour calculair.
Merci beaucoup pour ta réponse j'ai été jeter un coup d'oeil au rapport numéro 640 et effectivement l'étude menée sur les puissances d'hélices est très intéressante.
Dans mes expériences je pars au niveau du contexte d'un drone d'un poids inférieur à 500g pour rester dans je ne sais plus quelle classe de drone.

En ce qui concerne les hélices je pensais faire un choix plutôt arbitraire en fin de compte, le gros de mon expérience se concentrant sur le moteur, mais je suis conscient que le choix n'est pas le même en fonction du type de drone.

Selon cette position j'avais donc choisi de m'inspirer de l'hélice du parrot bebop 2 qui respecte justement les conditions que j'ai fixé au départ...
Elles sont référencées ici : https://www.parrot.com/fr/pieces-det...parrot-bebop-2
Mais l'ennui est de ne pas connaître le pas de l'hélice... Dans un premier temps j'essayais en fait d'utiliser une loi expérimentale (celle de Abott) pour déterminer la puissance absorbée par celle-ci, mais sans succès puisqu'il me manquait le pas, et je n'arrivais de toute façon pas à repasser de la puissance absorbée à une force en Newton...

[calculair]

Bonjour,

L'expérience que j'ai sur ce type de sujet est la suivante :

Le rapport 640 s'applique assez bien pour des hélices utilisées pour modèle réduit. Les paramètres de choix sont le diamètre, le calage ( ou le PAS )

Pour le vol stationnaire on déduit des courbes du rapport 640 le Cp° et le Ct°

La puissance à fournir est Ph = Cp°d N^3 D^5 et la traction en Newton est T = Ct° d N^2 D^4

La puissance motrice du moteur est Fcem Im = Pm - Rm Im^2 ou Im est le courant moteur et Rm est la résistance interne du moteur et Pm est la puissance absorbée par le moteur.

La vitesse de rotation est N = Kv Fcem

Si Pe est la puissance électrique fournie par la batterie Pe = Rb Ib^2 + Rc Ib^2 + Pm

Pe = U Ib et U est la FEM de la batterie.

Je pense que j'ai décrit toutes les équations

Il faut résoudre le système d'équations et faire le calcul sur EXCEL et on peut aussi optimiser avec SOLVER.

Il faut savoir que les hélices de grands diamètres permet de soulever la masse la plus importante avec une puissance électrique minimale.La contrainte est alors la géométrie de la machine.

Vous devez rechercher les bons compromis, les écarts peuvent être significatifs......

[invitef29758b5]

Salut

La puissance motrice du moteur est Fcem Im = Pm - Rm Im^2 ou Im est le courant moteur et Rm est la résistance interne du moteur et Pm est la puissance absorbée par le moteur.
La vitesse de rotation est N = Kv Fcem

Est il vraiment utile de parler de force contre électromotrice ?

Un moteur CC peut être bien caractérisé par seulement 3 paramétrés :
kv : coefficient de vitesse en tr/min/V
I₀ : intensité à vide
R_a : Résistance interne
Formules de base :
N = kv(U-R_a.I)
P_out = (U-R_a.I)(I-I₀)
Le reste en découle .

[calculair]

Bonjour,

A priori oui car il faut connaitre N ( vitesse de rotation du moteur ) qui intervient dans la puissance et traction de l'hélice.

Peut être tu arrives a résoudre le système d'inconnu, mais j'en avais besoin.