Стенд измерения тяги: что он меряет и чего не меряет

Что измеряет стенд

Одновременно: тягу в граммах, ток и напряжение (а значит, мощность), обороты и момент на валу, иногда температуру. Из этого набора считается всё остальное.

Главная производная величина — удельная тяга в граммах на ватт. Именно она показывает эффективность связки «мотор плюс винт», и именно её сравнивают между вариантами.

Удельная тяга не постоянна: она максимальна на малом газе и падает с ростом оборотов. Поэтому сравнивать связки нужно в одной рабочей точке — например, при тяге, равной массе аппарата, делённой на число моторов.

Почему статическая тяга завышена

На стенде винт работает в неподвижном воздухе. В полёте он движется вперёд, эффективный угол атаки лопасти уменьшается, и тяга падает при тех же оборотах.

На висении мультиротора ситуация ближе к статической, но и там винт работает в собственной нисходящей струе, а соседние винты возмущают поток.

Практический вывод: стендовые цифры годятся для сравнения вариантов между собой и для проверки, что связка не перегружена. Для расчёта дальности и скорости они завышены.

Земля и стены искажают результат

Экранный эффект: винт, работающий ближе одного диаметра от пола или стены, отдаёт заметно большую тягу, чем в свободном воздухе. Результат получается оптимистичнее реального.

Поэтому стенд ставят на расстоянии не менее двух диаметров винта от любой поверхности, а замеры делают в одинаковых условиях, чтобы они были сравнимы между собой.

Отдельно следят за рециркуляцией: в тесном помещении струя возвращается к винту, и тяга «плавает» от замера к замеру.

Методика, дающая сравнимые цифры

Одно и то же напряжение на всех замерах. Тяга зависит от него напрямую, и сравнение при 22 В и при 25 В бессмысленно. Правильно питать стенд от источника с фиксированным напряжением, а не от батареи, которая садится.

Прогрев. Первый замер на холодном моторе всегда выше: с прогревом растёт сопротивление обмотки. Замеры делают после выхода на установившуюся температуру.

Ступенчатая развёртка газа с выдержкой на каждой ступени. Быстрая протяжка даёт заниженные обороты из-за инерции винта и завышенный ток.

Стенд подбирают по тяге и моменту с запасом: в каталоге Tyto Robotics Series 1520–1780 на 5–75 кгс для небольших связок и Flight Stand на 15, 50, 150 и 500 кгс — последние меряют момент до 1500 Н·м и годятся для тяговых модулей агродронов.