מנוע, ESC וסרוו: איך שרשרת הכוח באמת עובדת

אפשר לטוס שנים בלי לדעת מה קורה מתחת לחופה. טיסני המתחילים מגיעים עם כל החלקים מותאמים מראש, ועד שמשהו נשרף, הכול מרגיש כמו קסם. אבל ביום שתריח פלסטיק חרוך, או כשתרצה להרכיב מטוס משלך ולבחור מנוע ומדחף, ההבנה של שרשרת הכוח תחסוך לך כסף ותסכול.

החדשות הטובות: כל השרשרת בנויה מארבעה שחקנים, ולכל אחד תפקיד אחד ברור.

שני מסלולים יוצאים מהסוללה

תפתח כמעט כל טיסן חשמלי ותמצא את אותה תמונה:

• המסלול השרירי. סוללת LiPo מזרימה זרם גדול אל ה-ESC, וה-ESC מעביר אותו למנוע. כאן עוברים עשרות אמפרים, וזה מה שמסובב את המדחף.
• המסלול העדין. בתוך רוב ה-ESC יושב BEC, רכיב קטן שמוריד את מתח הסוללה לסביבות 5 וולט ומזין את הקולט. הקולט מצידו מזין את הסרוו, השרירים הקטנים שמזיזים את ההגאים.

והפקודות? הן זורמות בכיוון ההפוך: אתה מזיז את סטיק המצערת, הקולט מעביר את הפקודה ל-ESC, וה-ESC מחליט כמה כוח לשלוח למנוע. חשמל זורם קדימה, פקודות זורמות אחורה, והכול נפגש ב-ESC.

איך מנוע בלי מברשות מסתובב בכלל

במנועים הישנים, המוברשים, הזרם עובר לחלק המסתובב דרך מברשות פחם שמתחככות בו בכל סיבוב. זה עובד, וזה גם נשחק, מנצנץ ומבזבז אנרגיה. במנוע בראשלס הבעיה הזאת לא קיימת: הסלילים יושבים על החלק הנייח, המגנטים מודבקים על הפעמון שמסתובב סביבם, ושום דבר לא נוגע בשום דבר חוץ מהמיסבים.

אז מה מסובב אותו? ה-ESC מזרים זרם לסלילים בזה אחר זה, בסדר מדויק, ויוצר שדה מגנטי שמסתובב סביב הציר. המגנטים שעל הפעמון רודפים אחרי השדה, והפעמון מסתובב איתם. תחליף בין שניים משלושת חוטי המנוע, והשדה יסתובב הפוך, וכך גם המדחף. זה כל הסוד של היפוך כיוון סיבוב.

בלי חיכוך פנימי, מנוע בראשלס יעיל, חזק מאוד ביחס למשקלו, ומחזיק שנים. מה שכן הורג אותו: מיסבים שחוטפים מכה בהתרסקות, וסלילים שנשרפים כשמעמיסים עליו מדחף גדול מדי. על זה עוד מעט.

KV: ההילוך של המנוע

על כל מנוע בראשלס כתוב מספר KV: כמה סל"ד המנוע מוסיף על כל וולט, בלי עומס. מנוע 1000KV על סוללת 3S (בערך 11 וולט) יסתובב בסביבות 11,000 סל"ד בלי מדחף.

KV הוא לא ציון איכות. הוא הילוך:

בדיוק כמו הילוכים באופניים: הילוך כבד מסובב מהר, הילוך קל מושך חזק. מדחף גדול שמסתובב לאט מזיז הרבה אוויר ביעילות, ולכן טיסני אימון חיים סביב KV נמוך יחסית עם מדחף גדול.

עוד מספר שתפגוש: גודל המנוע, כמו 2212. אצל רוב היצרנים אלו מידות הסטטור במילימטרים, קוטר וגובה. סטטור גדול יותר אומר יותר נחושת וברזל, כלומר יותר כוח.

ESC: הרבה יותר ממעביר זרם

השם המלא, בקר מהירות אלקטרוני, מסגיר את האמת: זה המחשב העסוק ביותר בטיסן. ה-ESC מקבל מהקולט את פקודת המצערת, ובו זמנית מדליק ומכבה את שלושת חוטי המנוע אלפי פעמים בשנייה, תוך שהוא עוקב אחרי מיקום הפעמון כדי לדעת בדיוק מתי להצית כל סליל.

בחירת ESC מתחילה בדירוג האמפרים שלו, וכאן חיים על מרווח ביטחון. כלל אצבע ותיק: ESC שמדורג לפחות 20-30 אחוז מעל הזרם המרבי שהמערכת מושכת בפועל. ואת הזרם הזה לא מנחשים, מודדים: מד וואט (watt meter) הוא מכשיר זול שמתחבר בין הסוללה ל-ESC ומראה אמפרים ווואטים בזמן אמת.

האויב של ה-ESC הוא חום. בקר שעובד קרוב לתקרת הזרם שלו מתחמם, ובקר חם מדי מתנתק באוויר או נשרף. בגלל זה המרווח, ובגלל זה מקפידים שה-ESC יושב במקום עם זרימת אוויר ולא קבור מתחת לסוללה.

BEC: למה הקולט לא מחובר לסוללה ישירות

הקולט והסרוו רוצים 5-6 וולט, והסוללה מספקת 11 ומעלה. ה-BEC הוא ממיר מתח קטן, ברוב המקרים בתוך ה-ESC עצמו, שמזין את המסלול העדין. השם ההיסטורי, Battery Eliminator Circuit, מספר את הסיפור: פעם טיסנים סחבו סוללת קולט נפרדת, וה-BEC פשוט ייתר אותה.

גם ל-BEC יש תקרת זרם משלו. בטיסן קצף עם שלושה-ארבעה סרוו קטנים, ה-BEC המובנה מספיק כמעט תמיד. במטוס גדול עם הרבה סרוו חזקים, בודקים את נתוני ה-BEC ולעיתים מוסיפים BEC חיצוני. קולט שקורס באוויר כי הסרוו רעבים למתח זו תקלה שלא שוכחים.

סרוו: מנוע קטן עם עקשנות גדולה

בתוך כל סרוו יושבים ארבעה חלקים: מנוע חשמלי זעיר, רכבת גלגלי שיניים שמאטה אותו ומגבירה כוח, פוטנציומטר שמודד את זווית הזרוע, ולוח בקרה שסוגר את המעגל. הקולט שולח פקודת זווית, הסרוו מסובב את הזרוע לשם, ומחזיק אותה שם בכוח גם כשהרוח לוחצת על ההגה.

רוב השוק מתרכז בשתי משפחות: סרוו סטנדרטי, בסביבות 40 גרם, למטוסים גדולים, וסרוו מיקרו של 9 גרם, ברירת המחדל בטיסני קצף. בתוך כל משפחה יש גלגלי שיניים מפלסטיק, זולים ושקטים אבל שבירים במכה, וגלגלי מתכת שסולחים יותר להתרסקויות ועולים יותר.

מה שוחק סרוו בפועל:

• מכות בהגאים. התרסקות שפוגעת בהגה עוברת דרך הזרוע ישר אל גלגלי השיניים. שן שבורה אחת, והסרוו מדלג ורועד.
• חיבור תפוס. חיבורי הגאים שמתחככים או נתפסים מכריחים את הסרוו להיאבק בלי הפסקה. סרוו שמזמזם כשהסטיק במרכז הוא סרוו שנלחם במשהו. מצא את החיכוך ושחרר אותו, לפני שהסרוו או ה-BEC ישלמו את המחיר.
• חופש בזרוע. סרוו שחוק מפתח חופש (slop), והחופש הזה מתורגם להגאים שמרעידים באוויר. סרוו כזה מחליפים, הוא זול ממטוס.

מדחף: המקום שבו הכוח פוגש אוויר

על כל מדחף מוטבעות שתי ספרות, למשל 9x6: קוטר 9 אינץ' ופסיעה 6 אינץ'. הפסיעה אומרת כמה המדחף היה "מתברג" קדימה בסיבוב אחד אילו האוויר היה מוצק. קוטר גדול מזיז יותר אוויר, כלומר יותר משיכה. פסיעה גדולה לוקחת יותר אוויר בכל סיבוב, כלומר יותר מהירות.

ועכשיו הנקודה החשובה ביותר בכל המדריך: המנוע לא קובע כמה זרם הוא מושך. המדחף קובע. המנוע ינסה לסובב כל מדחף שתרכיב עליו אל הסל"ד שה-KV מכתיב, ואם המדחף גדול מדי או גס מדי, הוא פשוט ימשוך עוד ועוד אמפרים בניסיון. כל הזרם הזה עובר דרך ה-ESC, ומי שנשרף ראשון הוא בדרך כלל ה-ESC או סלילי המנוע.

בונוס מרגיע: מדידה על הקרקע במצערת מלאה היא תרחיש הקיצון. באוויר המדחף "משתחרר" והזרם יורד מעט. אם המספרים בריאים על הקרקע, באוויר יהיה רק יותר טוב.

כמה כוח המטוס שלך בכלל צריך

את אופי הטיסה קובע היחס וואטים לקילוגרם. מאמן רגוע חי טוב סביב 100-150 וואט לקילו, ספורט ואירובטיקה רוצים 200 ומעלה, וטיפוס אנכי בלי סוף דורש עוד. את החישוב למטוס שלך, ומה הוא אומר על בחירת המנוע והסוללה, תמצא במחשבון הספק למשקל.

מה עכשיו

השרשרת מתחילה בסוללה, וזה החלק שדורש ממך הכי הרבה משמעת: בטיחות וטעינת LiPo הוא קריאת חובה. ואחרי שהבנת איך הכוח זורם, שווה להבין איך הפקודות בכלל מגיעות לקולט: קשר רדיו, טווח ו-failsafe סוגר את התמונה.