Vrtule

Vrtule je klíčovým prvkem každého dronu, který zásadně ovlivňuje jeho výkon, ovladatelnost, efektivitu i letový projev. Právě podle vrtule – její velikosti, stoupání a počtu listů – se obvykle volí odpovídající rám i motory. Tyto tři základní parametry lze většinou vyčíst přímo z označení vrtule.

Označení se liší podle výrobce – například Gemfan používá formát 5046 nebo 51477, kde první dvě čísla označují průměr v palcích (5″) a další čísla stoupání (4,6″ nebo 4,77″). HQProp naopak používá formát 5×4.3×3, tedy průměr × stoupání × počet listů. Předpona T znamená uchycení pomocí dvou šroubů M2 (T-mount). Svět vrtulí je poměrně složitý, proto v tomto tutoriálu používáme zjednodušené vysvětlení nejdůležitějších principů.

Vrtule funguje podobně jako křídlo letadla. U letadla vzniká vztlak prouděním vzduchu kolem křídla pohybem letounu vpřed. U vrtule je proudění vzduchu způsobeno jejím otáčením. Větší vrtule odpovídá delšímu „křídlu“, které vytváří více vztlaku. Větší stoupání znamená vyšší úhel náběhu (větší naklopení) listů a tím i větší tah. Vyšší otáčky pak zvyšují proudění vzduchu kolem listů a tedy i celkový tah. Protože se vrtule otáčí kolem středu, její obvodová rychlost roste směrem ke špičkám, a proto se tvar profilu listů směrem od středu ke konci vrtule mění.

Velikost vrtule

Velikost vrtule udává její průměr. Od 2″ výše se měří v palcích, zatímco u nejmenších TinyWhoopů se používají milimetry (např. 31 mm = 1,2″, 40 mm = 1,6″, 45 mm = 1,8″). Čím větší vrtule, tím delší je pomyslné křídlo a má (obvykle) větší plochu působící vztlak. Pro stejný tah potřebuje větší vrtule nižší otáčky než vrtule s menším průměrem. Na druhou stranu má větší vrtule také vyšší moment setrvačnosti, takže reaguje pomaleji a vyžaduje silnější motory.

Obecně platí, že větší a pomaleji se otáčející vrtule bývá účinnější, zatímco menší vrtule s vyššími otáčkami nabídne lepší dynamiku a akceleraci. Proto se na závodních a freestyle dronech používají menší vrtule (např. 5″) s vysokými otáčkami, zatímco long-range drony používají větší vrtule (např. 7″) pro efektivní a stabilní let.

Stoupání vrtule (pitch)

Stoupání udává, o kolik palců by se vrtule teoreticky posunula vpřed při jedné otáčce, kdyby se pohybovala v pevném materiálu. Například vrtule 5046 má průměr 5″ a stoupání 4,6″. Vrtule s vyšším stoupáním má strmější listy a větší úhel náběhu. Generuje tak větší vztlak a tah (do určité velikosti stoupání) za cenu vyšší spotřeby a horší dynamiky (např. při visu).

Při dopředném letu na vrtuli kromě rotace působí i proudění vzduchu způsobené samotným pohybem dronu. Úhel, pod kterým vzduch na vrtuli dopadá, se tedy mění. U velkých letadel se proto používají vrtule s nastavitelným stoupáním, které se přizpůsobuje rychlosti letu. U dronů je však stoupání pevné, a proto je nutné vybrat vrtuli podle vašeho nejčastějšího stylu létání. Vrtule s vyšším stoupáním je vhodná pro rychlé lety a závodní drony, protože umožňuje vyšší dopřednou rychlost. Naopak vrtule s nižším stoupáním nabízí lepší řízení při nižších rychlostech, což oceníte u freestyle a cinematic dronů.

Počet listů

Počet listů určuje plochu (počet pomyslných křídel), kterou vrtule generuje vztlak, a tedy i množství generovaného tahu. Čím více listů vrtule má, tím větší tah dokáže vytvořit, ale zároveň tím roste odpor vzduchu a zatížení motoru.

Dvoulisté vrtule jsou nejefektivnější, mají nízkou spotřebu, nízký moment setrvačnosti a umožňují motorům dosahovat vysokých otáček. Mají však menší statický tah a jsou náchylnější na vibrace. Díky tomu jsou vhodné pro long-range drony, lehké toothpicky a rychlostní koptéry, kde je klíčová efektivita a rychlá odezva.

Třílisté vrtule představují univerzální volbu, která nabízí vyvážený poměr mezi tahem, účinností a stabilitou letu. Proto jsou také nejrozšířenější ve světě FPV dronů a používají se na většině freestyle i závodních strojů.

Čtyřlisté a vícelisté vrtule poskytují vysoký statický tah i při nižších otáčkách, což se hodí pro pomalejší a stabilní lety. Mají však horší efektivitu a nižší maximální rychlost. Používají se nejčastěji u těžkých Cinewhoopů, kdy je potřeba dosáhnout co největšího tahu.

Materiál vrtulí

Na vlastnosti vrtule má zásadní vliv i použitý materiál. Nejčastěji se používá polypropylen (PP), což je pružný a odolný plast, který dobře tlumí nárazy a neláme se. Díky své houževnatosti je nejpoužívanější pro vrtule FPV dronů. U větších a těžších dronů, kde by byl polypropylen příliš měkký, se používá nylon vyztužený uhlíkovými vlákny, známý jako carbon-nylon. Tento materiál je tužší a lépe snáší vysoké zatížení. Používá se především na 7″ a větších vrtulích pro cineliftery. Pro profesionální a průmyslové drony se pak využívají plně karbonové vrtule, které jsou lehké, pevné a také drahé. Nabízejí vysokou účinnost a přesnost, ale jsou křehké a při kontaktu mohou být nebezpečné, proto se běžně na FPV dronech nepoužívají.

Další vlastnosti vrtulí

Mezi další vlastnosti patří hmotnost vrtule a šířka listů. Lehčí vrtule mají lepší odezvu, ale jsou náchylnější na poškození nebo deformaci. Širší listy vrtule poskytnou větší plochu a větší tah za cenu většího zatížení motoru (obdobně jako rozdílný počet listů).

V neposlední řadě je třeba dát pozor na možnost uchycení vrtule na motor dronu. Toto téma jsme však probrali již v kapitole o motorech.

Výběr vrtule je proto otázkou kompromisu mezi rychlostí, tahem, efektivitou a ovladatelností. Doporučujeme experimentovat a vyzkoušet různé typy – rozdíly v letovém projevu jsou i mezi vrtulemi stejné velikosti od různých výrobců.