Měření klouzavosti modelu


Na měření rychlostní poláry modelu jsem se chystal už dlouho, ale pořád nějak nebyly ty správné podmínky – třeba v soutěžních větroních nemám dost místa na potřebné vybavení. Po MS mi ale napsal „jeden nejmenovaný výrobce modelů“, jestli nemám nápad, jak klouzavost modelu změřit. O nápady nebyla nouze, ale nebyl jsem si jistý (a nejsem dál, jak ukáži níže), zda jsou prakticky realizovatelné. Musel jsem to zkusit 🙂 .

Vybavení
Klouzavost modelu je poměr dopředné rychlosti a rychlosti klesání. Na klesání máme výškoměry, dopřednou rychlost lze měřit buď pitotovou trubicí nebo pomocí GPS. Pitotku nemám, GPS ano. Telemetrii dlouho Spektrum řešilo přídavným modulem-vysílačem TM1000 (psal jsem o tom kdysi zde). Dá se k němu ale přes přídavný převodník připojit i Altis. Do soutěžního větroně se ale celé zařízení nevejde, je příliš objemné. Naštěstí Spektrum začalo dělat i plnohodnotné telemetrické přijímače, ke kterým jde GPS modul přímo připojit. Převodník od Altisu ale potřebuje TM1000, samotný přijímač ho nevidí. Nezbylo tedy než Altis zapojit samostatně. Údaje z Altisu a GPS tedu bude potřeba zesynchronizovat, ale to se, na rozdíl od vecpání TM1000 do trupu, dá zvládnout.


Použitým modelem je Django New, kterému říkám Calvin 🙂 ; krásně se vejde do obalu-batohu. Altis jsem měl nastavený na E-RES (90 m), s možností restartu a automatickým resetem při poklesu výšky pod 8 m. Údaje z telemetrie se ukládají na SD kartu ve vysílači. Měřil jsem ve čtvrtek ráno mezi 7:00 a 7:30.

Naměřená data

Záznam z Altisu. Protože Calvin vozí baterii jen 3S450, omezil jsem se jen na 4 stoupání (doma jsem dobil 328 mAh). První let (tj. na první nastoupání) byl v normálním režimu, pro druhý let jsem přitáhl výškovku, třetí let byl pokus o rychlý let a nakonec znovu normální let. Výškoměr motor vypínal v 90 m. Pro „špičku“ při 3. stoupání mám následující vysvětlení (mimochodem jsem „píchnul“ mrak, proto jsem rychle mazal dolů 🙂 ). Výškoměr se resetuje v 8 m, jinak funguje „restart za nulu“. Protože jsem motor pustil ve výšce větší než 8 m, vyhodnotil to výškoměr jako záchranu modelu a rezignoval na omezování výšky. Do posledního stoupání už se zase vzpamatoval a zresetoval. Model stoupá asi 7 m/s a nastavenou výšku přestřeluje „zoomem“ asi o 8 m.


Porovnání výšky z Altisu (modrá čára) a GPS (červeně). Domníval jsem se, že záznam výšky GPS je nepoužitelný, tento graf mě usvědčuje z omylu. Pořád si myslím, že barometrická výška je přesnější, ale pokud by v modelu Altis nebyl, stačila by i data z GPS.


Záznam rychlosti. Ouha 🙂 , žádná konstantní rychlost. I když se vzduch jevil klidným, je zřejmé, že foukalo. Vítr 1 m/s odpovídá 3.6 km/h. Je vidět i to, že opadání na rychlosti závisí, čím menší rychlost, tím menší opadání. To je povzbudivé. Při pohledu na tento graf mě napadlo, že by jej možná šlo vyhladit integrací. To je stejný postup, kterým auto počítá ujetou vzdálenost z aktuální rychlosti, rychlost a čas převedu na vzdálenost.

Zpracování

Za 20 minut uletěl model vzdálenost asi 7 km. Teď už bylo možné přistoupit k výpočtu klouzavosti. Protože záznamy z Altise a GPS nemají stejné vzorkování, musel jsem spočítat dopřednou rychlost a opadání zvlášť.


Výsledky. Usoudil jsem, že pro první let se mi nejvíce líbí hodnoty naměřené mezi 300. a 450. sekundou záznamu. Excel mi v tabulce vyhledal uvedené hodnoty výšky a vzdálenosti, ze kterých jsem spočítal rychlosti. Obdobně i pro další lety.

S výjimkou měření rychlého letu, které bylo příliš krátké, se mi zdají výsledky docela uvěřitelné. Ostatně, už cestou domů jsem přemítal, že když nalétám 10 minut na dvě stoupání do 90 m při rychlosti asi 6 m/s, vyjde mi klouzavost asi 20.

O rychlostní poláře už jsem psal před mnoha lety, v tomto článku se k ní vracet nechci, už tak se bojím, že je tento příspěvek neúnosně dlouhý 🙂 .

Zajímavosti
Na závěr ještě pár vedlejších poznatků získaných při měření.

Vliv povětří
Už jsem naznačil, že vzduch je málokdy v klidu. Samozřejmě i vítr 1 m/s (a takový fouká skoro vždy, i když se nám zdá, že je dokonalý klid) při vhodném terénu způsobí proudění, které může ovlivňovat naměřená data. I klidný vzduch se ale „tetelí“, podívejte se na hvězdy za jasné a klidné noci. Velikost vírů v takovém klidném vzduchu je prý několik centimetrů.


Na tomto obrázku je záznam z Altisu, když byl model ještě na zemi. Nevím, jestli za to kolísání může zpracování uvnitř zařízení, ale poruchy mohou mít i původ fyzikální, případně může elektronika změnu tlaku vzduchu i zesilovat. Naštěstí je zřejmé, že poruchy jsou náhodné, tzn. snadno odstranitelné.

Vliv přenosu dat
Do Altisu se data ukládají na palubě, data z GPS se přenášejí na zem a ukládají se na SD kartu ve vysílači. Protože zpětný přenos dat někdy nefunguje, jsou v datové řadě GPS občasné výpadky.


Záznam potom může vypadat jako „noty na buben“.

Navíc, přesnost GPS se obvykle uvádí jako 3 m. Možná ve vzduchu model „vidí“ mnohem více satelitů nebo data už zpracovává vlastní modul, nevím, ale z grafů se konzistence dat jeví velmi slušná.

Fugoid
Model nikdy neletí úplně rovně, poruchy prostředí ho „fackují“ a vychylují z rovnováhy, se kterými „bojuje“ stabilita modelu. Už tato skutečnost stačí k tomu, aby vypočtené výkony byly lepší než ty naměřené (za všechno nemůže jen plandající vrtule 🙂 ). Na následujících grafech je ukázáno, jak model „kličkuje“ ve svislé rovině, jak vyměňuje rychlost za výšku a opět naopak, říká se tomu fugoid.

Obdobně model kmitá i do stran, to by šlo možná určit z polohových dat, ale to si nechám na jindy.

Co říci závěrem
Původní otázkou bylo, zda se dá letové měření použít k ladění a zdokonalování modelů. Odpověď neznám, jako obvykle nevím. Myslím si, že by popsaná metoda měření mohla fungovat, pokud bude mít člověk značnou dávku trpělivosti. Znamenalo by to provést mnoha letů a strávit mnoho hodin u počítače a nejsem si jistý, zda se to vyplatí. Jako měření orientační mě to ovšem velmi bavilo 🙂 .

Honza
2.4.2022

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Přidejte obrázek (JPEG only)