Mechanika dronu¶
Přehled¶
Dron typu fixed-wing je navržen jako celokompozitní konstrukce vyráběná primárně 3D tiskem z materiálu PET-G (alternativně PLA-LW pro nižší hmotnost) vyztužená karbónovými tyčemi.
Základní mechanické parametry¶
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Rozpětí křídel | 2 200 mm |
| Délka trupu | 1 400 mm |
| Plocha křídla | 0,554 m² |
| Letová hmotnost (bez nákladu) | ~4,1 kg |
| Max. hmotnost nákladu | 2 kg |
| Max. vzletová hmotnost (MTOW) | ~6,1 kg |
| Plošné zatížení (bez nákladu) | ~74 g/dm² |
| Plošné zatížení (s nákladem) | ~110 g/dm² |
Konstrukční materiály¶
3D tisk¶
- Primární materiál: PET-G
- Výborná odolnost proti vlhkosti a UV záření
- Dobrá mechanická pevnost
- Teplota tisku: 230–250 °C
- Teplota podložky: 70–80 °C
- Hustota: ~1,27 g/cm³
- Alternativní materiál: PLA-LW (lehčená verze PLA)
- Nižší hustota (~0,8 g/cm³ po zpěnění)
- Nižší odolnost proti teplu a vlhkosti
- Vhodný pro nekritické části (výplně, kryty)
Karbónové tyče¶
- Nosník křídla: Karbónová trubka ø12 mm, tloušťka stěny 1,5 mm
- Výztuha trupu: Karbónová tyč ø8 mm, plná
- Výztuha ocasních ploch: Karbónová tyč ø6 mm, plná
- Tyče slouží jako hlavní nosné prvky, přenášejí ohybové momenty a smykové síly
Spojovací materiál¶
- Šrouby M3 a M4 z nerezové oceli
- Nylonové matice (samojistné)
- Epoxidové lepidlo pro lepení karbónových tyčí do 3D tištěných úchytů
- Stahovací pásky pro dočasné fixace kabeláže
Hlavní konstrukční celky¶
1. Trup¶
Trup je hlavním nosným prvkem celé konstrukce. Je rozdělen na několik sekcí pro snadný 3D tisk a montáž:
- Přední sekce (nos): Obsahuje motor, ESC a přední podvozek
- Střední sekce: Nákladový prostor (přístupný shora), bateriový prostor, řídicí elektronika
- Zadní sekce: Přechod na ocasní plochy, serva výškového a směrového kormidla
Průřez trupu je oválný s rozměry cca 140 × 100 mm ve střední sekci pro maximalizaci vnitřního prostoru při minimálním aerodynamickém odporu.
Nákladový prostor¶
- Rozměry: 250 × 120 × 100 mm (d × š × v)
- Dvířka na horní straně trupu na pantu
- Zajištění dvířek mechanismem na cvaknutí (push-to-open latch)
- Vnitřní pěnové vložky pro fixaci nákladu
- Nosnost: 2 kg
2. Křídlo¶
Křídlo je navrženo jako dvoudílné s karbónovým nosníkem procházejícím celým rozpětím.
- Profil: Clark-Y (modifikovaný pro 3D tisk)
- Hloubka kořenového profilu: 300 mm
- Hloubka koncového profilu: 200 mm
- Úhel šípu: 3°
- Vzepětí: 5°
- Zkroucení: -2° (washout)
Křídlo je vyrobeno z 3D tištěných žeber a potahu. Nosník z karbónové trubky prochází úchyty v žebrech.
3. Ocasní plochy¶
Klasické uspořádání s vodorovnou a svislou ocasní plochou.
- Vodorovná ocasní plocha (VOP):
- Rozpětí: 700 mm
- Hloubka: 150 mm
- Profil: NACA 0009 (symetrický)
-
Výškové kormidlo: 40 % hloubky
-
Svislá ocasní plocha (SOP):
- Výška: 250 mm
- Hloubka: 180 mm
- Profil: NACA 0009
- Směrové kormidlo: 40 % hloubky
4. Podvozek¶
Dron má pevný podvozek pro autonomní vzlet a přistání z rovného povrchu.
- Přední kolo: ø60 mm, řiditelné (napojeno na servo směrového řízení)
- Hlavní podvozek: dvě kola ø80 mm na odpružených nohách
- Nohy podvozku z ohýbaného pružinového drátu ø3 mm nebo 3D tištěné s karbónovou výztuhou
- Rozchod hlavního podvozku: 350 mm
Hmotnostní rozbor¶
| Komponenta | Hmotnost (g) |
|---|---|
| Trup (3D tisk) | 800 |
| Křídlo (3D tisk + karbón) | 900 |
| Ocasní plochy | 200 |
| Podvozek | 150 |
| Motor + vrtule | 350 |
| ESC | 80 |
| Baterie (Li-ion 6S3P, 10 500 mAh) | 900 |
| Řídicí elektronika (FC, GPS, 4G, BT) | 200 |
| Serva (5×) | 150 |
| Kabeláž a konektory | 100 |
| Karbónové tyče | 200 |
| Spojovací materiál | 70 |
| Celkem (bez nákladu) | ~4 100 |
| Náklad | až 2 000 |
| MTOW | ~6 100 |
Zatěžovací stavy¶
Normální let (1g)¶
- Vztlak = MTOW = 6,1 kg × 9,81 = 59,8 N
- Rozložen rovnoměrně na křídlo
Manévr (2,5g)¶
- Maximální provozní přetížení: 2,5g
- Celkový vztlak: 149,5 N
- Ohybový moment v kořeni křídla: ~90 Nm
Přistání (3g náraz)¶
- Rázové zatížení podvozku: 3 × 59,8 = 179,4 N
- Podvozek musí absorbovat energii při vertikální rychlosti do 2 m/s
Voděodolnost¶
Pro provoz v dešti:
- Všechny spoje trupu opatřeny gumovým těsněním
- Dvířka nákladového prostoru s pryžovým lemem
- Elektronika uložena v uzavřeném prostoru s odkapávací drážkou
- Otvory pro ventilaci opatřeny membránou propouštějící vzduch, ale ne vodu
- Servo výstupy opatřeny manžetami
- Konektory ošetřeny silikonovým tmelem