Máy bay trực thăng bốn cánh quạt (Quadcopter) cỡ nhỏ là một loại máy bay không người lái phổ biến. Gồm 4 cánh tay (arm) với một động cơ (motor) đặt ở đầu mỗi cánh tay được liên kết với nhau qua “phần khung”. Các cánh tay được đặt đối xứng với nhau qua tâm. Thiết kế máy bay trực thăng bốn cánh quạt bắt đầu từ việc mô hình hoá sau đó tính toán kích thước máy bay, lực nâng đề xuất phù hợp. Tuy nhiên, thiết kế Quadcopter chủ yếu tập trung đến tính đối xứng, trọng tâm và khối lượng của mô hình. Vì vậy, bài báo cáo trình bày giải pháp thiết kế thực nghiệm dựa vào kích thước các mô hình máy bay trực thăng bốn cánh quạt phổ biến.
Thiết kế thứ nhất, vật liệu dạng hợp kim nhôm được sử dung để làm cánh tay máy bay và vật liệu bảng mạch in phủ lớp đồng được sử dụng để tăng độ cứng của phần kết nối. Thiết kế này có khối lương nhẹ nhất nhưng lại có độ bền cơ học kém trước những chấn động hay va chạm mạnh của máy bay với vật cản hoặc khi hạ cánh.
33
Hình 3.1 Thiết kế khung hợp kim nhôm
Thiết kế thứ hai, loại bỏ bản mạch in bên trên và thay vào bằng vật liệu nhựa mica để tối ưu hoá trọng lượng của máy bay. Góp phần thay đổi độ bền máy bay, loại bỏ cánh tay bằng vật liệu nhôm, thay vào đó bằng thanh ống carbon 3K 16mm, giúp cải thiện đáng kể độ bền máy bay. Tuy nhiên cánh tay máy bay có hình dạng trụ tròn nên khá khó để giữ cố định motor bên trên.
Hình 3.2 Ống carbon
Thiết kế thứ ba sử dụng vật liệu nhựa có độ bền cao hơn thiết kế 1 và thiết kế 2 vì sử dụng vật liệu nhựa sợi cacbon. Bảng mạch điện được thiết kế chi tiết hơn ở thiết kế 1và thiết kế2, gồm 2 bảng mạch trên và dưới, để tạo thêm không gian lắp đặt các chi tiết.Vì sử dụng vật liệu nhựa cacbon độ bền cao, nên thiết kế 3 có chi phí khá cao so với thiết kế 1 và thiết kế 2. Bù lại sẽ có sự linh hoạt trong thiết kế, tối ưu hóa quá lắp đặt.
34
Hình 3.3 Cánh tay máy bay
Hình 3.4 Khung kết nối
Thông số kỹ thuật:
Trọng lượng khung 282g
Chiều dài cơ sở chéo 450mm
Trọng lượng cất cánh 800g ~ 1600g Đặc điểm của khung:
35
- Dây ESC và pin có thể được đi ngầm, đảm bảo tính an toàn và dễ dàng kết nối.
- Cung cấp nhiều không gian cho các bộ phận điện khác.
Hình 3.5 Thiết kế hoàn thiện khung máy bay