Файл: 2О19 4удк 53. 06Ббк 39. 5Аэроквантум тулкит. Александр Фоменко. 2е изд., перераб и доп. М. Фонд новых форм развития образования, 2019 154 с. Базовая серия Методический инструментарий наставника.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 140
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Подготовка коптера к вылету в помещении аэроквантума
Первичная подготовка
1. Коптер — убедиться в затянутости гаек пропеллеров.
2. Провода — уложить в жгуты, закрепить стяжками. Укрепить болтающиеся провода.
3. Пропеллеры — установить. Затянуть гайки.
4. Проверить правильность установки пропеллеров.
5. Проверить, что вращению пропеллеров ничего не мешает, при необходимости — устранить помехи.
Обеспечение безопасности при подготовке к вылету
1. Убедиться, что аккумуляторы заряжены.
2. Убедиться, что аккумуляторы или батарейки в аппаратуре управления заряжены.
3. Проверить надёжность следующих узлов:
• затянутость гаек пропеллеров;
55
Аэроквантум: тулкит
• крепление и целостность защит винтов;
• надежность крепления проводов, отсутствие болтающих- ся проводов.
4. Подключать аккумулятор только перед вылетом!
Приготовить всё необходимое:
1. Коптер.
2. Пульт с батарейками.
3. Аккумуляторы.
4. Зарядное устройство.
5. Мультиметр или другой измеритель напряжения.
6. Запасные защиты пропеллеров.
7. Изолента, ножницы, отвертка.
8. Лента или скотч для обозначения зоны полетов.
Убедившись, что все необходимое собрано, можно отправ- ляться на лётное поле.
Процедура подготовки к полету на площадке
Подготовка зоны полетов
Для учебных полетов определяется зона полетов. Зону необ- ходимо ограничить лентой. В случае если полеты проводят- ся в закрытом помещении, наклеить ленту на пол. На улице растянуть ленту по воздуху, закрепив на крепкие опоры.
Чек-лист
Проверить следующие пункты:
1. Провода аккумулятора уложены так, что, будучи подклю- ченными, не помешают полетам.
2. Вращению пропеллеров ничего не мешает.
3. Защиты пропеллеров целы и закреплены.
4. Все присутствующие люди находятся за спиной. На рассто- янии 10 метров спереди и сбоку нет людей.
Безопасность перед взлётом
• Располагать зрителей за спиной пилота или за линией, про- ходящей через оба плеча пилота за спиной пилота.
• Не допускать выхода зрителей в полусферу перед лицом пи-
56
лота.
• Знать и помнить время полета, на которое рассчитан данный коптер и его аккумулятор.
• Стоять на расстоянии не менее 3 метров от коптера.
• Взлетать с земли с ровной площадки, на расстоянии не ме- нее 3 метров от препятствий.
Убедившись, что все пункты выше выполнены, выполнить про- цедуру включения и переходить к взлету.
Взлёт
Резкие движения стиками запрещаются!
Взлет производить медленным и плавным увеличением обо- ротов двигателя до отрыва коптера. Если шасси отрываются от земли неодновременно, компенсировать наклон правой руч- кой. При тенденции к наклону или опрокидыванию на взлете:
• Взлет прекратить, провести процедуру выключения коптера.
• Проверить симметричность и центровку аппарата.
Безопасность в полёте
• Выполнять все указания преподавателя или лётного инструк- тора.
• Заранее обозначить зону пилотажа. Летать только в обозна- ченной зоне и не допускать вылета за её пределы. Не зале- тать за собственную спину.
• При обучении полётам летать на уровне ниже собственного роста.
• Летать рядом с собой на расстоянии, на котором вам видна ориентация коптера в пространстве. Не улетать далеко от себя. В случае сомнений в ориентации коптера немедленно выполнить посадку на месте. Не пытаться взлететь. Подойти ближе к коптеру и выполнить взлёт.
• При управлении все движения стиками выполнять аккуратно и плавно. Не допускать резких движений. При необходимо- сти изменить направление полёта двигать стиками следует энергично, но не резко.
РЕЗКИЕ движения стиками ЗАПРЕЩАЮТСЯ. Движения сти-
ками В КРАЯ ЗАПРЕЩАЮТСЯ.
57
Аэроквантум: тулкит
• Летать следует осторожно и выполнять только те элемен- ты, в которых нет сомнений. Запрещается выполнять фигуры пилотажа, в успехе которых возникают сомнения, и фигуры, связанные с риском.
• Соблюдать скоростной режим. Скорость полёта коптера держать в пределах скорости идущего человека.
• Вернуть коптер к месту посадки к рассчитанному времени, не допускать полной разрядки аккумулятора в полёте.
• Посадку выполнять только на ровную открытую площадку вдали от препятствий.
• В случае удара о землю или жесткой посадки выполнить сле- дующие действия:
1. Прекратить полёт. Посадить коптер на землю.
2. Disarm (стик YAW влево вниз на 3 секунды).
3. Отключить аккумулятор на коптере.
4. Выключить пульт.
5. Осмотреть коптер и при необходимости отремонтиро- вать.
• После запланированной посадки выполнить следующие действия:
1. Disarm (стик YAW влево вниз на 3 секунды).
2. Отключить аккумулятор на коптере.
3. Выключить пульт.
Обучение лётному мастерству
Упражнение 1. Висение хвостом к себе
Выполняется на уровне колен над центральным перекрестием зоны полётов. Очень важно научиться удерживать квадрокоп- тер на одной высоте и в одной точке. Квадрокоптер может сносить в сторону ветром, а по высоте он будет снижаться при снижении уровня заряда аккумулятора.
Взлетаем, удерживаем квадрокоптер на высоте 1 метра от зем- ли прямо над местом взлета в течение 30 секунд. Двигая стик газа вверх-вниз, не двигаем им влево-вправо! В противном случае нос квадрокоптера будет поворачиваться. Тренируемся до тех пор, пока область удержания не сузится до размеров
0,7 метра в диаметре.
58
Совет: Пульт радиоуправления держим двумя руками, пальцы обеих рук всегда держатся за стики: левая — за стик газа/по- ворота, правая — направления вперед/назад/влево/вправо.
Двигаем стиками очень плавно. Для более точной координа- ции движений рекомендуется держать стик указательным и толстым пальцами.
Замечание: Инерция. Воздух, как и вода, обладает низким трением, по этой причине квадрокоптер будет продолжать двигаться в заданном направлении, даже если переместить стик направления в центральное положение. Именно по этой же причине, если лодку в озере толкнуть от берега, она еще долго будет продолжать удаляться от него.
Упражнение 2. Полёты вперед-назад и влево-вправо хвостом
к себе
59
Аэроквантум: тулкит
Упражнение 3. Полёт по кругу хвостом к себе
Упражнение 4. Висение боком к себе
Квадрокоптер может быть повернут к вам носом, боком, хвостом, но если двигать стик направления вперёд, квадро- коптер полетит туда, куда смотрит его нос, а не туда, куда смотрите вы! Всегда знайте, где у квадрокоптера нос!!! Вра- щение носа осуществляется левым стиком: если наклонить его вправо-влево, квадрокоптер будет поворачивать нос по часовой стрелке либо против часовой стрелки.
Взлетаем, удерживая высоту 1 метр, поворачиваем квадрокоп- тер по часовой стрелке на 180 градусов, поворачиваем обрат- но против часовой стрелки на 180 градусов, приземляемся в точку взлета.
В этом задании самое трудное — удержать высоту. Отраба- тываем задание, пока при развороте квадрокоптер не будет отклоняться по высоте не более 0,2 метра.
60
Упражнение 5. Полёты влево-вправо и вперёд-назад боком к
себе
Упражнение 6. Полёт боком к себе по линии влево-вправо с
разворотами в крайних положениях
Упражнение 7. Висение носом к себе
61
Аэроквантум: тулкит
Упражнение 8. Полёт по кругу носом вперёд
Изобразите на чистом листе органы управления на пульте и за что они отвечают.
Что нужно делать, чтобы удерживать квадрокоптер в одной точке в пространстве?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Какие бывают полётные режимы и в чем их различие?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
62
Этапы работы
Обучение визуальному пилотированию
• Выполните последовательно все упражнения от 1 до 8.
• Тренируйтесь, пока не сможете выполнить все шаги уверен- но и повторить их по просьбе преподавателя.
• Получайте удовольствие от пилотирования.
• При крушении и поломках отремонтируйте квадрокоптер.
Проектирование трассы
Изобразите ваш вариант трассы для drone racing, которую можно построить в детском технопарке «Кванториум».
Тренировки на трассе
По очереди пролетите трассу, при необходимости измените её конструкцию.
Drone racing
Устройте гонку на квадрокоптерах, которые вы собрали свои- ми руками!
Обсуждение
Что вы узнали на занятии?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Что вы еще можете изменить в своем квадрокоптере либо в стиле пилотирования, чтобы пройти трассу за минимальное время?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
63
Аэроквантум: тулкит
Кейс 3. Сравнение пропеллеров
Описание проблемной ситуации или феномена
При крушении коптера сломались пропеллеры. В наличии таких же пропеллеров не оказалось. Необходимо купить дру- гие пропеллеры с новыми, но подходящими для выполнения задачи параметрами. Также необходимо подобрать оптималь- ные параметры пропеллеров для решения конкретной инже- нерной задачи по созданию БПЛА для мониторинга и охраны периметра территории.
Категория кейса: вводный.
Место кейса в структуре модуля:
знакомство с аэродинамикой и технологиями конструирова- ния БПЛА.
Количество учебных часов, на которые рассчитан кейс:
5 часов
.
Занятие 1. Аэродинамика воздушного винта
Цель: понять основы аэродинамики летательных аппаратов и воздушного винта.
Что делаем: изучаем пропеллер и его характеристики, подъём- ную силу и аэродинамику.
Компетенции:
Hard: подбор пропеллеров на заданные электромоторы.
Soft: умение слушать и задавать вопросы, работа с неизвест- ными данными.
Кол-во часов: 2,5 часа.
Занятие 2. Практикум по сравнению пропеллеров
Цель: научиться различать поведение коптера с разными про- пеллерами.
Что делаем: измеряем время висения и ускорение одинаковых коптеров с разными пропеллерами.
Компетенции:
Hard: эксплуатация и обслуживание коптеров.
64
Soft: работа в команде, аккуратность, ответственность.
Кол-во часов: 2,5 часа.
Метод работы с кейсом: исследования, дискуссия, экспериментальная работа.
Минимально необходимый уровень входных компетенций:
не требуется.
Предполагаемые образовательные результаты обучающихся
Формируемые навыки
Универсальные
• умение слушать и задавать вопросы;
• работа с неизвестными данными;
• работа в команде;
• аккуратность;
• ответственность.
Предметные
• подбор пропеллеров на заданные электромоторы;
• навыки эксплуатации и обслуживание коптеров;
• умение выбирать пропеллеры, подходящие для предполага- емой задачи.
Процедуры и формы выявления образовательного результата:
• Оценивание педагогом умения решать качественные задачи по выбору пропеллера.
• Вопросы для обсуждения с обучающимися с целью провер- ки их понимания теоретического материала и умений приме- нить его на практике.
Необходимые расходные материалы и оборудование:
• УМК «Клевер» с квадрокоптерами в собранном виде и заря- женными аккумуляторами.
• Размеченная зона для полётов с определёнными барьерами на границах и разметкой взлётно-посадочных площадок.
• Комплект дополнительных пропеллеров:
• 5” двухлопастной;
65
Аэроквантум: тулкит
• 5” трёхлопастной;
• 4” двухлопастной;
• 4” трёхлопастной.
Руководство для педагогов
Обзор занятий
Шаг и диаметр. Уменьшая диаметр винта при некотором уве- личении шага, можно снизить лобовое сопротивление про- пеллера и увеличить скороподъемность, тем самым повысив динамичность дрона. И наоборот, при увеличении диаметра винта и уменьшении шага повышаем грузоподъемность на низ- ших оборотах, повышая плавность и стабильность, но снижаем динамические качества.
Материал. Стоит помнить, что при равной геометрии карбо- новые винты значительно жестче пластиковых, да и прочность их повыше. Поэтому коптер, особенно при видеосъемке, будет подвержен меньшей вибрации, идущей от колебаний лопастей.
Ход занятий:
• Техника безопасности.
• Обсуждение.
• Проведение эксперимента. Установление разных пропелле- ров на квадрокоптер. Попытка взлететь на каждом из ком- плектов.
• Осознание влияния параметров.
• Установка подходящих винтов.
• Тренировка на рабочем месте.
• Соревнование.
• Подведение итогов.
Время: 15 часов.
Демонстрации
Полёт квадрокоптера с разными пропеллерами (на одних мало висит, но быстро летит, на вторых долго висит).
Вопросы для обсуждения с обучающимися:
• Что будет, если к электромотору подключить слишком боль- шой пропеллер?
• Что будет, если поставить пропеллер такой же по диаметру,
66
но с другим шагом?
• Что будет, если на электромотор поставить слишком малень- кий пропеллер?
• Что будет, если поставить пропеллер из другого материала?
• Что будет, если обрезать концы винта?
• Что будет, если пропеллеры будут вращаться в одну сторону?
• Что будет, если не выполнил балансировку пропеллеров?
• Что будет, если увеличить шаг пропеллера?
• Что будет, если пропеллер будет иметь 3 лопасти?
• Что будет, если пропеллер сделан из толстого материала?
Цель: научиться сравнивать пропеллеры.
В ходе работы над кейсом ученики должны научиться методике сравнения пропеллеров и отвечать на такие вопросы, как:
1. Как подобрать оптимальный винт для модели, чтобы и лета- ло хорошо, и ничего не сгорело?
2. Что обозначает маркировка воздушных винтов?
Материалы:
• Собранный учебный конструктор квадрокоптера.
• Разные комплекты пропеллеров.
Советы:
1. Обсудите, какие варианты пропеллеров наиболее близки к оптимальному. Расскажите об общепринятой схеме.
2. Следите за процессом сборки, помогая ученикам.
3. После сборки разберитесь, чей коптер дольше висит в воз- духе и почему.
4. Модернизируйте квадрокоптеры на основании данных, по- лученных в ходе эксперимента.
Первичная подготовка
1. Коптер — убедиться в затянутости гаек пропеллеров.
2. Провода — уложить в жгуты, закрепить стяжками. Укрепить болтающиеся провода.
3. Пропеллеры — установить. Затянуть гайки.
4. Проверить правильность установки пропеллеров.
5. Проверить, что вращению пропеллеров ничего не мешает, при необходимости — устранить помехи.
Обеспечение безопасности при подготовке к вылету
1. Убедиться, что аккумуляторы заряжены.
2. Убедиться, что аккумуляторы или батарейки в аппаратуре управления заряжены.
3. Проверить надёжность следующих узлов:
• затянутость гаек пропеллеров;
55
Аэроквантум: тулкит
• крепление и целостность защит винтов;
• надежность крепления проводов, отсутствие болтающих- ся проводов.
4. Подключать аккумулятор только перед вылетом!
Приготовить всё необходимое:
1. Коптер.
2. Пульт с батарейками.
3. Аккумуляторы.
4. Зарядное устройство.
5. Мультиметр или другой измеритель напряжения.
6. Запасные защиты пропеллеров.
7. Изолента, ножницы, отвертка.
8. Лента или скотч для обозначения зоны полетов.
Убедившись, что все необходимое собрано, можно отправ- ляться на лётное поле.
Процедура подготовки к полету на площадке
Подготовка зоны полетов
Для учебных полетов определяется зона полетов. Зону необ- ходимо ограничить лентой. В случае если полеты проводят- ся в закрытом помещении, наклеить ленту на пол. На улице растянуть ленту по воздуху, закрепив на крепкие опоры.
Чек-лист
Проверить следующие пункты:
1. Провода аккумулятора уложены так, что, будучи подклю- ченными, не помешают полетам.
2. Вращению пропеллеров ничего не мешает.
3. Защиты пропеллеров целы и закреплены.
4. Все присутствующие люди находятся за спиной. На рассто- янии 10 метров спереди и сбоку нет людей.
Безопасность перед взлётом
• Располагать зрителей за спиной пилота или за линией, про- ходящей через оба плеча пилота за спиной пилота.
• Не допускать выхода зрителей в полусферу перед лицом пи-
56
лота.
• Знать и помнить время полета, на которое рассчитан данный коптер и его аккумулятор.
• Стоять на расстоянии не менее 3 метров от коптера.
• Взлетать с земли с ровной площадки, на расстоянии не ме- нее 3 метров от препятствий.
Убедившись, что все пункты выше выполнены, выполнить про- цедуру включения и переходить к взлету.
Взлёт
Резкие движения стиками запрещаются!
Взлет производить медленным и плавным увеличением обо- ротов двигателя до отрыва коптера. Если шасси отрываются от земли неодновременно, компенсировать наклон правой руч- кой. При тенденции к наклону или опрокидыванию на взлете:
• Взлет прекратить, провести процедуру выключения коптера.
• Проверить симметричность и центровку аппарата.
Безопасность в полёте
• Выполнять все указания преподавателя или лётного инструк- тора.
• Заранее обозначить зону пилотажа. Летать только в обозна- ченной зоне и не допускать вылета за её пределы. Не зале- тать за собственную спину.
• При обучении полётам летать на уровне ниже собственного роста.
• Летать рядом с собой на расстоянии, на котором вам видна ориентация коптера в пространстве. Не улетать далеко от себя. В случае сомнений в ориентации коптера немедленно выполнить посадку на месте. Не пытаться взлететь. Подойти ближе к коптеру и выполнить взлёт.
• При управлении все движения стиками выполнять аккуратно и плавно. Не допускать резких движений. При необходимо- сти изменить направление полёта двигать стиками следует энергично, но не резко.
РЕЗКИЕ движения стиками ЗАПРЕЩАЮТСЯ. Движения сти-
ками В КРАЯ ЗАПРЕЩАЮТСЯ.
57
Аэроквантум: тулкит
• Летать следует осторожно и выполнять только те элемен- ты, в которых нет сомнений. Запрещается выполнять фигуры пилотажа, в успехе которых возникают сомнения, и фигуры, связанные с риском.
• Соблюдать скоростной режим. Скорость полёта коптера держать в пределах скорости идущего человека.
• Вернуть коптер к месту посадки к рассчитанному времени, не допускать полной разрядки аккумулятора в полёте.
• Посадку выполнять только на ровную открытую площадку вдали от препятствий.
• В случае удара о землю или жесткой посадки выполнить сле- дующие действия:
1. Прекратить полёт. Посадить коптер на землю.
2. Disarm (стик YAW влево вниз на 3 секунды).
3. Отключить аккумулятор на коптере.
4. Выключить пульт.
5. Осмотреть коптер и при необходимости отремонтиро- вать.
• После запланированной посадки выполнить следующие действия:
1. Disarm (стик YAW влево вниз на 3 секунды).
2. Отключить аккумулятор на коптере.
3. Выключить пульт.
Обучение лётному мастерству
Упражнение 1. Висение хвостом к себе
Выполняется на уровне колен над центральным перекрестием зоны полётов. Очень важно научиться удерживать квадрокоп- тер на одной высоте и в одной точке. Квадрокоптер может сносить в сторону ветром, а по высоте он будет снижаться при снижении уровня заряда аккумулятора.
Взлетаем, удерживаем квадрокоптер на высоте 1 метра от зем- ли прямо над местом взлета в течение 30 секунд. Двигая стик газа вверх-вниз, не двигаем им влево-вправо! В противном случае нос квадрокоптера будет поворачиваться. Тренируемся до тех пор, пока область удержания не сузится до размеров
0,7 метра в диаметре.
58
Совет: Пульт радиоуправления держим двумя руками, пальцы обеих рук всегда держатся за стики: левая — за стик газа/по- ворота, правая — направления вперед/назад/влево/вправо.
Двигаем стиками очень плавно. Для более точной координа- ции движений рекомендуется держать стик указательным и толстым пальцами.
Замечание: Инерция. Воздух, как и вода, обладает низким трением, по этой причине квадрокоптер будет продолжать двигаться в заданном направлении, даже если переместить стик направления в центральное положение. Именно по этой же причине, если лодку в озере толкнуть от берега, она еще долго будет продолжать удаляться от него.
Упражнение 2. Полёты вперед-назад и влево-вправо хвостом
к себе
59
Аэроквантум: тулкит
Упражнение 3. Полёт по кругу хвостом к себе
Упражнение 4. Висение боком к себе
Квадрокоптер может быть повернут к вам носом, боком, хвостом, но если двигать стик направления вперёд, квадро- коптер полетит туда, куда смотрит его нос, а не туда, куда смотрите вы! Всегда знайте, где у квадрокоптера нос!!! Вра- щение носа осуществляется левым стиком: если наклонить его вправо-влево, квадрокоптер будет поворачивать нос по часовой стрелке либо против часовой стрелки.
Взлетаем, удерживая высоту 1 метр, поворачиваем квадрокоп- тер по часовой стрелке на 180 градусов, поворачиваем обрат- но против часовой стрелки на 180 градусов, приземляемся в точку взлета.
В этом задании самое трудное — удержать высоту. Отраба- тываем задание, пока при развороте квадрокоптер не будет отклоняться по высоте не более 0,2 метра.
60
Упражнение 5. Полёты влево-вправо и вперёд-назад боком к
себе
Упражнение 6. Полёт боком к себе по линии влево-вправо с
разворотами в крайних положениях
Упражнение 7. Висение носом к себе
61
Аэроквантум: тулкит
Упражнение 8. Полёт по кругу носом вперёд
Изобразите на чистом листе органы управления на пульте и за что они отвечают.
Что нужно делать, чтобы удерживать квадрокоптер в одной точке в пространстве?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Какие бывают полётные режимы и в чем их различие?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
62
Этапы работы
Обучение визуальному пилотированию
• Выполните последовательно все упражнения от 1 до 8.
• Тренируйтесь, пока не сможете выполнить все шаги уверен- но и повторить их по просьбе преподавателя.
• Получайте удовольствие от пилотирования.
• При крушении и поломках отремонтируйте квадрокоптер.
Проектирование трассы
Изобразите ваш вариант трассы для drone racing, которую можно построить в детском технопарке «Кванториум».
Тренировки на трассе
По очереди пролетите трассу, при необходимости измените её конструкцию.
Drone racing
Устройте гонку на квадрокоптерах, которые вы собрали свои- ми руками!
Обсуждение
Что вы узнали на занятии?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
Что вы еще можете изменить в своем квадрокоптере либо в стиле пилотирования, чтобы пройти трассу за минимальное время?
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
63
Аэроквантум: тулкит
Кейс 3. Сравнение пропеллеров
Описание проблемной ситуации или феномена
При крушении коптера сломались пропеллеры. В наличии таких же пропеллеров не оказалось. Необходимо купить дру- гие пропеллеры с новыми, но подходящими для выполнения задачи параметрами. Также необходимо подобрать оптималь- ные параметры пропеллеров для решения конкретной инже- нерной задачи по созданию БПЛА для мониторинга и охраны периметра территории.
Категория кейса: вводный.
Место кейса в структуре модуля:
знакомство с аэродинамикой и технологиями конструирова- ния БПЛА.
Количество учебных часов, на которые рассчитан кейс:
5 часов
.
Занятие 1. Аэродинамика воздушного винта
Цель: понять основы аэродинамики летательных аппаратов и воздушного винта.
Что делаем: изучаем пропеллер и его характеристики, подъём- ную силу и аэродинамику.
Компетенции:
Hard: подбор пропеллеров на заданные электромоторы.
Soft: умение слушать и задавать вопросы, работа с неизвест- ными данными.
Кол-во часов: 2,5 часа.
Занятие 2. Практикум по сравнению пропеллеров
Цель: научиться различать поведение коптера с разными про- пеллерами.
Что делаем: измеряем время висения и ускорение одинаковых коптеров с разными пропеллерами.
Компетенции:
Hard: эксплуатация и обслуживание коптеров.
64
Soft: работа в команде, аккуратность, ответственность.
Кол-во часов: 2,5 часа.
Метод работы с кейсом: исследования, дискуссия, экспериментальная работа.
Минимально необходимый уровень входных компетенций:
не требуется.
Предполагаемые образовательные результаты обучающихся
Формируемые навыки
Универсальные
• умение слушать и задавать вопросы;
• работа с неизвестными данными;
• работа в команде;
• аккуратность;
• ответственность.
Предметные
• подбор пропеллеров на заданные электромоторы;
• навыки эксплуатации и обслуживание коптеров;
• умение выбирать пропеллеры, подходящие для предполага- емой задачи.
Процедуры и формы выявления образовательного результата:
• Оценивание педагогом умения решать качественные задачи по выбору пропеллера.
• Вопросы для обсуждения с обучающимися с целью провер- ки их понимания теоретического материала и умений приме- нить его на практике.
Необходимые расходные материалы и оборудование:
• УМК «Клевер» с квадрокоптерами в собранном виде и заря- женными аккумуляторами.
• Размеченная зона для полётов с определёнными барьерами на границах и разметкой взлётно-посадочных площадок.
• Комплект дополнительных пропеллеров:
• 5” двухлопастной;
65
Аэроквантум: тулкит
• 5” трёхлопастной;
• 4” двухлопастной;
• 4” трёхлопастной.
Руководство для педагогов
Обзор занятий
Шаг и диаметр. Уменьшая диаметр винта при некотором уве- личении шага, можно снизить лобовое сопротивление про- пеллера и увеличить скороподъемность, тем самым повысив динамичность дрона. И наоборот, при увеличении диаметра винта и уменьшении шага повышаем грузоподъемность на низ- ших оборотах, повышая плавность и стабильность, но снижаем динамические качества.
Материал. Стоит помнить, что при равной геометрии карбо- новые винты значительно жестче пластиковых, да и прочность их повыше. Поэтому коптер, особенно при видеосъемке, будет подвержен меньшей вибрации, идущей от колебаний лопастей.
Ход занятий:
• Техника безопасности.
• Обсуждение.
• Проведение эксперимента. Установление разных пропелле- ров на квадрокоптер. Попытка взлететь на каждом из ком- плектов.
• Осознание влияния параметров.
• Установка подходящих винтов.
• Тренировка на рабочем месте.
• Соревнование.
• Подведение итогов.
Время: 15 часов.
Демонстрации
Полёт квадрокоптера с разными пропеллерами (на одних мало висит, но быстро летит, на вторых долго висит).
Вопросы для обсуждения с обучающимися:
• Что будет, если к электромотору подключить слишком боль- шой пропеллер?
• Что будет, если поставить пропеллер такой же по диаметру,
66
но с другим шагом?
• Что будет, если на электромотор поставить слишком малень- кий пропеллер?
• Что будет, если поставить пропеллер из другого материала?
• Что будет, если обрезать концы винта?
• Что будет, если пропеллеры будут вращаться в одну сторону?
• Что будет, если не выполнил балансировку пропеллеров?
• Что будет, если увеличить шаг пропеллера?
• Что будет, если пропеллер будет иметь 3 лопасти?
• Что будет, если пропеллер сделан из толстого материала?
Цель: научиться сравнивать пропеллеры.
В ходе работы над кейсом ученики должны научиться методике сравнения пропеллеров и отвечать на такие вопросы, как:
1. Как подобрать оптимальный винт для модели, чтобы и лета- ло хорошо, и ничего не сгорело?
2. Что обозначает маркировка воздушных винтов?
Материалы:
• Собранный учебный конструктор квадрокоптера.
• Разные комплекты пропеллеров.
Советы:
1. Обсудите, какие варианты пропеллеров наиболее близки к оптимальному. Расскажите об общепринятой схеме.
2. Следите за процессом сборки, помогая ученикам.
3. После сборки разберитесь, чей коптер дольше висит в воз- духе и почему.
4. Модернизируйте квадрокоптеры на основании данных, по- лученных в ходе эксперимента.