צעדים ראשונים בטיסנאות חשמלית

הקדמה:

בשנים האחרונות אנו עדים להתפתחות הולכת וגוברת בתחום הטיסנאות החשמלית הסוחפת אחריה הצטרפות טיסנאים חדשים רבים לתחום. מאמר קצר זה נועד להקל על טיסנאים העושים את צעדיהם הראשונים בטיסנאות חשמלית ולסייע בהבנתה הבסיסית.

למה טיסנאות חשמלית?

המשיכה העיקרית לתחום הטיסנאות החשמלית נובעת בעיקר מהניקיון והתפעול השקט של הציוד. בשונה מטיסנים או מסוקים המצוידים במנועי ניטרו או בנזין רועשים, כאלה המצוידים במערכת חשמלית יכולים להיות מוטסים בפארקים או בשטחים פתוחים קטנים ליד הבית מבלי להטריד ולהפר את שלוות הסביבה. אך אל תתנו לשקט להטעות אתכם, אסור לשכוח להקפיד כרגיל על כל כללי הבטיחות.מערכת חשמלית הינה בעצם אוסף מודולארי של ציוד היכול להיות מותאם בקלות למגוון רחב של שימושים. מנוע חשמלי איכותי אחד יכול לשמש בקלות למס' יעודים ולסוגי טיסנים שונים (ספורט, D3, דאונים, מסוקים) על ידי שימוש בהרכב שונה של סוללה, בקר או גיר.סיבות נוספות המושכות טיסנאים אל הטיסנאות החשמלית כוללות בין השאר תחושת הערכה אל האתגר שבעיסוק בה, תחושת "חלוציות" והרצון לעשות משהו חדש.

איזה ציוד אני צריך?

בגדול הציוד הדרוש דומה לציוד הקיים בכל טיסן המונע במנוע ניטרו או בנזין וכולל את הטיסן עצמו, מערכת הרדיו, מנוע, גיר (אופציונאלי), בקר מהירות, סוללה ומטען.הטיסן:כעיקרון, טיסנים חשמליים הינם זהים לטיסנים המונעים במנועי ניטרו או בנזין אך בגלל ויברציות גבוהות הנגרמות ממנועים אלה, על הטיסנים המצוידים בהם להיות בנויים באופן חזק מאד וניתן בקלות להוריד מהם משקל רב. טיסנים חשמליים יכולים (וצריכים) איפה להיבנות שהם קלים הרבה יותר.

בתמונה ניתן לראות טיסן D3 (Jumping Jack) בעל מוטת כנף של 1,000 מ"מ ואורך של 1,028 מ"מ שמשקלו הכולל מוכן לטיסה נע סביב 570 גרם בלבד!

המנוע:

כיום, ל"טיסנאי החשמלי" יש מבחר עצום של מנועים חשמליים לבחור ממנו. במנועי המברשות (Brushed) ישנם את מנועי ה-Cobalt הנחשבים לטובים יותר ממנועי ה-Ferriteאך הם גם יקרים יותר. בשנים האחרונות נכנס לשוק ה-R/C סוג חדש של מנועים: חסרי המברשות (Brushless). מנועים אלה אמנם יקרים מאד בהשוואה לאחיהם בעלי המברשות, אך מספקים טווח עצום של אפשרויות פעולה בנצילות גבוהה מאד. רוב המנועים המסופקים יחד עם הקיטים למתחילים הינם סוג של מנועי Ferrite הנקראים מנועי "Can" (פחית). יעילותם של מנועים אלה נמוכה מאד וקשה מאד לקבל עבורם שירות כמו למנועי Brushless למשל. רוב הקיטים הנ"ל יטוסו בסדר עם המנוע שסופק איתם, לכן זה אין כל בעיה להשתמש במנוע Can לטיסן חשמלי ראשון, אך אם חושבים על הטווח הארוך ועל טיסנים נוספים, מומלץ לרכוש מנוע Brushless מהתחלה. להרחבה בנושא, ניתן לקרוא את המאמר בנושא מנועים חשמליים המפרט גם על מנועי Brushless.

בקר-המהירות:

בקר המהירות (speed-control) מספק שליטה פרופורציונאלית על עצמת המצערת על ידי שינוי כמות הכוח המועברת מהסוללה אל המנוע. למרות שכמעט בכל המערכות כיום נעשה שימוש בבקר מהירות, ניתן גם לחבר את המנוע ישירות לסוללה בעזרת מפסק on/off פשוט ולעבוד במקסימום מצערת עד לריקון מלא של הסוללה.יש לקחת בחשבון כי עבודה ללא בקר מהירות אינה נוחה ואף מקצרת לרוב את חיי הסוללה.

הסוללה:

מארז הסוללות (battery pack) מספק את הכוח למנוע. מארזי סוללות נפוצים מורכבים מתאים של 500-3300 mAh (מילי אמפר לשעה), ככל שהמספר גבוה יותר כך קיבולת הטעינה שהסוללה מסוגלת להכיל גבוהה יותר. המשקל פרופורציונאלי לקיבולת, כלומר, משקל המארז עולה בהתאמה ככל שהקיבולת של התאים בו גבוהה יותר.

המטען:

המטען משמש לטעינת מארזי הסוללות. ישנן 3 שיטות טעינה עיקריות: Trickle, Fast ו-Peak. טעינה בשיטתTrickle מתבצעת בזרם נמוך ואורכת מספר שעות, השימוש בשיטה זו איטי אך הוא בטוח ומוודא כי לא יגרם כל נזק לסוללה. טעינה מהירה (Fast) מבצעת דחיסה מהירה של אנרגיה למארז עד כדי טעינה מלאה תוך כ-15 דק', השימוש בשיטה זו נעשה תוך סיכון כי התאים עלולים להינזק אם תהליך הטעינה אינו מבוקר. רוב המטענים הישנים והפשוטים פועלים בשיטות הנ"ל, Trickle ו-Fast. כיום, המטענים המתקדמים יותר עובדים בשיטה הנקראת Peak charging. שיטה זו פשוט מבקרת את תהליך הטעינה באופן אוטומטי, כך שהתאים במארז אינם יכולים להיפגע מהשימוש בשיטת הטעינה המהירה (Fast).

מטען פשוט מטען מתקדם יותר

איזה סוגי טיסנים אפשר להטיס עם מערכת חשמלית?כל הטיסנים המוטסים עם מנוע ניטרו או בנזין יכולים לטוס עם מערכת חשמלית כולל מסוקים וטיסני סילון למנועי מניפה (Ducted Fan), כמו כן אנו נתקלים בזמן האחרון בגידול מתמיד במספר הטיסנים המיועדים באופן ספציפי למערכות חשמליות כמו פארק פליירים (park fliers) וטיסני פנים (indoor).למרות האמור לעיל ישנם משתנים שעלינו לקחת בחשבון כאשר מדובר בטיסנאות חשמלית אשר אינם משמעותיים בטיסנים המונעים במנועי ניטרו או בנזין, שם המשחק הוא "מה בא על חשבון מה". לדוגמא: על מנת להגדיל את משך זמן הטיסה עלינו להשלים עם העובדה שהמשקל יעלה (עלייה בעומס הכנף) ו/או תהיה ירידה בכוח המנוע. כל אחד משלושת המשתנים האלה משפיע על התוצאה הסופית באופן עצמאי, כלומר, בכל סוג סוללה (Nicad NiMH, Li-Po) המשקל של כל תא בודד הינו פרופורציונאלי לקיבולתו. היחסים מודגמים כאן:משקל = מס' התאים X המשקל של תא בודד.כוח = מס' התאים X משיכת זרם (current draw).משך הטיסה = המשקל של תא בודד/ משיכת זרם (current draw).הגדלת מס' התאים, מגדילה את הכוח ומגדילה את המשקל.הגדלת המשקל של תא בודד, מגדילה את משך הטיסה ומגדילה את המשקל.הגדלת משיכת הזרם (current draw), מגדילה את הכוח ומקטינה את משך הטיסה.

ובהצבה שונה:

כדי להוריד משקל חייבים להוריד את הכוח ו/או את משך הטיסה.כדי להעלות כוח, חייבים להעלות את המשקל ו/או להוריד את משך הטיסה.כדי להעלות את משך הטיסה, חייבים להעלות את המשקל ו/או להוריד כוח.השורה התחתונה: טיסן חשמלי יכול להיות בעל כוח רב יותר מכל טיסן עם מנוע ניטרו או בנזין, הכל בתנאי שהמטיס מוכן להתפשר על משך טיסה של דקה אחת.

לסיכום:

האתגר העומד בפני הטיסנאים ה"חשמליים" הוא שלמרות שמערכות חשמליות יעילות הרבה יותר ממנועי ניטרו ובנזין, כיום, אין באפשרות מארזי הסוללות לאחסן כמות אנרגיה דומה באותו משקל. זו הסיבה שטיסנאים משתדלים לבנות טיסנים חשמליים במשקל נמוך ככל האפשר. למרות כניסתן לשוק בתקופה האחרונה של סוללות הליתיום פולימר (Li-Po), עד שלא תהיה פריצת דרך משמעותית שתאפשר לנו לאחסן הרבה יותר אנרגיה בכל תא, המשתנים והיחסים שהוצגו כאן ימשיכו להוות שיקול מרכזי בתכנון טיסנים חשמליים