Bir multirotorun ilk uçuşunda en sık karşılaştığımız senaryo şudur: araç havalanır, hover'da tutunur, ama gaz kolu daha şimdiden aralığının tepesine yakın bir yerde durmaktadır. Hafif bir rüzgâr çıktığı anda otopilotun düzeltme yapacak payı kalmaz, motorlar ısınır ve uçuş süresi öngörülenin yarısına iner. Bu bir tuning sorunu değildir. İtki bütçesinin daha tasarım masasında yanlış kurulduğu anlamına gelir.

İki tanımla başlayalım. AUW (all-up weight, kalkış ağırlığı) aracın uçuşa hazır toplam kütlesidir: gövde, motorlar, ESC'ler, batarya, otopilot, companion computer, kamera, kablolama ve faydalı yük dahil. Kâğıt üzerinde eksik bırakılan her 200 gram, uçuşun sonunda gaz eğrisi üzerinden size geri döner. T/W (itki/ağırlık oranı) ise tüm motorların birlikte üretebildiği maksimum itkinin AUW'ye bölümüdür.

Bu yazıda T/W hedefinin nasıl seçileceğini, bir motor itki tablosunun gerçekte nasıl okunacağını ve 5 kg'lık bir quad için adım adım seçim hesabını ele alıyoruz. Buradaki her sayı gerçek bir üretici tablosundan geliyor; hiçbiri uydurma değil.

T/W hedefini seçmek

1.0'lık bir T/W, motorların ancak ve ancak aracın kendi ağırlığını taşıyabildiği anlamına gelir. Bu noktada otopilotun düzeltme yapacak hiçbir payı yoktur: yatış (roll) için bir motorun itkiyi artırması gerekir, artıracak bir şey de kalmamıştır.

2:1 mantığı basittir: her motor hover'da kapasitesinin yalnızca yarısını kullanıyorsa, kalan yarısı rüzgâr düzeltmesi, irtifa toparlaması ve roll/pitch momentleri için serbesttir. ArduPilot'un VTOL dokümantasyonu da hedef olarak aynı 2:1–3:1 aralığını işaret eder. Kamera taşıyan bir araçta 4:1'e kadar çıkmak size daha ağır motorlar ve daha düşük verim olarak geri döner; SUAS 2026 aracımızda 2.5 civarını hedefledik.

Temel formüller

Örnek: 5.0 kg AUW, 4 motor, hedef T/W = 2.0.

T_total = 5.0 × 2.0 = 10.0 kg

T_motor = 10.0 / 4 = 2.50 kg = 2500 g → motorun veri sayfasında aranacak değer

T_hover = 5.0 / 4 = 1.25 kg = 1250 g → hover noktası

Yani alışverişe "motor başına en az 2500 g itki" elimizde çıkıyoruz, ama asıl önemsediğimiz şey o 1250 g'ın hangi gaz ayarında ve hangi akımda üretildiği.

Motor veri sayfası nasıl okunur

Ciddi üreticiler bir motoru asla tek başına test etmez; motor + pervane + voltaj üçlüsünü test ederler. Aşağıda T-Motor'un MN5006 KV450 motoru için P15×5.0" karbon pervane ve 6S (~23.5 V) ile yaptığı test tablosundan seçilmiş satırlar var; 2026 itibarıyla üreticinin ürün sayfasından alındı:

Sütunlar ne anlama geliyor:

• KV (450): yüksüz devir sabiti. Yüklü olmayan devir kabaca KV × V = 450 × 23.5 ≈ 10575'tir. Tablodaki tam gaz değeri 7682 RPM, yani bunun yaklaşık %73'ü; yüklü bir pervaneden beklenen davranış budur. Çok yüksek KV'li bir motora büyük pervane takmak onu doğrudan veri sayfasının dışına çıkarır.

• Verim (g/W): watt başına gram itki. Gaz arttıkça düşer: %45'te 9.03, tam gazda 5.35. Uçuş sürenizi belirleyen sütun budur. eCalc'ın rehberi hover'da 6 g/W ve üzerini iyi kabul eder.

• Akım (A): ESC, kablolama ve batarya C-oranı seçimlerinizin girdisi.

• Sıcaklık: üretici test sıcaklığını da yayımlar; motor gövdesi hiçbir koşulda 80 °C'yi geçmemelidir.

Aynı motorun kataloğunda P14×4.8" ve P17×5.8" için de tablolar var. Pervaneyi değiştirin, her satır değişir; "motor seçmek" diye bir şey olmamasının sebebi de bu. Siz bir motor-pervane çifti seçersiniz.

Baştan sona hesap: 5 kg'lık bir quad

1. Motor yeterince büyük mü? 4 × 3218 g = 12.872 g = 12.87 kg. T/W = 12.87 / 5.0 = 2.57. Hedefin üzerinde, kabul.

2. Hover noktası. Motor başına 1250 g'a ihtiyacımız var. Tablo %55 gazda 1259 g veriyor: 6.67 A ve 157 W.

3. Hover akımı ve gücü.

I_motors = 4 × 6.67 = 26.7 A

P_motors = 4 × 157 = 628 W → 628 / 5 kg = 126 W/kg

I_avionics ≈ 50 W / 23.5 V ≈ 2.1 A (Jetson + gimbal + FC + telemetri varsayılıyor)

I_total ≈ 28.8 A

126 W/kg, eCalc'ın hover için tipik diye verdiği ~150 W/kg'ın altında kalıyor; yani çizginin verimli tarafındayız.

4. Uçuş süresi. 6S 10 Ah bir LiPo ile, paketin %80'ini kullanarak (hücre başına 3.5 V'un üzerinde kalmak için):

t = (10 Ah × 0.80) / 28.8 A × 60 = 16.7 dakika (hover)

İçinde gerçek manevra olan her uçuş bunun altında kalır; hover rakamı bir üst sınırdır.

5. İterasyon. 16 Ah'lik pakete çıkın, AUW ~5.7 kg olur ve hover itkisi motor başına 1425 g'a tırmanır (%59 gaz, ~7.9 A). Yeni havada kalma süresi ≈ 22.7 dakika. Kapasiteyi %60 artırdık, sürede %36 kazandık. Bu azalan getiri, batarya boyutlandırmasının doğal freni.

6. Batarya C-oranı. 28.8 A'de hover → 10 Ah'lik pakette 2.9C. Tam gazda 4 × 26.28 = 105 A → 10.5C. Sürekli deşarj değeri bunu rahatlıkla karşılayan bir paket seçin; tasarımı asla etikette yazan "burst" rakamına göre yapmazsınız.

"Hover %50 gazda olur" efsanesi

Pervane itkisi devrin karesiyle artar: T = k_T · ρ · n² · D⁴. Devir ise gaz komutunu kabaca doğrusal olarak izler. Sonuç: itkinin yarısı gazın yarısına denk gelmez.

Yukarıdaki tabloyla karşılaştırın. Maksimum itki 3218 g; bunun yarısı 1609 g. Bu değer %50'ye değil, %65 gaza denk geliyor (1643 g). Başka bir deyişle, T/W = 2 olan bir araç, ESC'ye giden ham gaz komutu cinsinden kabaca %64'te hover yapar.

Peki ArduPilot neden MOT_THST_HOVER değerini 0.2–0.6 bandında raporluyor? Çünkü ArduPilot bu karesel eğriyi MOT_THST_EXPO (varsayılan 0.65) ile doğrusallaştırır; otopilotun gördüğü "gaz" bir kol konumu değil, bir itki oranıdır. Veri sayfasını kayıtlarımızla karşılaştırırken en sık yaptığımız hata bu ikisini karıştırmaktı.

Bir not: bazı ESC'ler doğrusallaştırmayı kendi içlerinde yapar. ArduPilot dokümantasyonu, bu durumda 0.65 varsayılanının kararlılık sorunlarına yol açabileceğini ve itki sehpası ölçümlerine dayanarak 0–0.2 aralığına çekilmesi gerekebileceğini söylüyor.

Pervaneler: çap, hatve, disk yüklemesi

Çap (D) itkiyi dördüncü kuvvetten etkiler ve verimin asıl kaynağıdır. Büyük bir pervane aynı itkiyi, az havayı çok hızlandırarak değil, çok havayı az hızlandırarak üretir.

Hatve (pitch), bir pervanenin tek turda teorik olarak ilerlediği mesafedir. Yüksek hatve ileri uçuş hızında işe yarar, hover'da ise akımı yükseltir. Stall'a karşı korunmak için eCalc, hatve/çap oranının 2/3'ün altında tutulmasını önerir: 15×5.0 için bu 5/15 = 0.33, yani sorun yok.

Disk yüklemesi, birim rotor alanı başına taşınan ağırlıktır ve hover verimini doğrudan belirler:

A_disk = 4 × π × (0.381 m)² / 4 = 0.456 m²

Disk yüklemesi = 5.0 / 0.456 = 11.0 kg/m²

İdeal indüklenmiş güç = T^1.5 / sqrt(2 · ρ · A)

= (49.05 N)^1.5 / sqrt(2 × 1.225 × 0.456) ≈ 325 W

Ölçülen elektriksel hover gücü ise 628 W'dı. İkisi arasındaki fark profil kayıpları ile motor ve ESC verimidir: toplamda kabaca %52, ki bu sınıf için makul. Bu karşılaştırma, bir veri sayfasının fiziksel olarak tutarlı olup olmadığını anlamanın hızlı bir yoludur.

İrtifa ve sıcaklık: tabloların basmadığı sütun

İtki, hava yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Yoğunluğu ideal gaz yasasından hesaplayabilirsiniz:

ρ = p / (R · T) — R = 287 J/(kg·K), T kelvin cinsinden

Bu koşullarda maksimum itki 12.87 kg'dan yaklaşık 10.0 kg'a düşer; T/W 2.57'den 2.01'e iner ve hover gazı yukarı kayar. Sıcak bir yaz gününde yüksek rakımlı bir sahada uçacaksanız, hesabı deniz seviyesi yoğunluğuyla değil sahadaki yoğunlukla yapın.

Sürekli karşımıza çıkan tuzaklar

• Veri sayfasının tek satırını okumak. "3.2 kg itki" pazarlama satırıdır; tam gazda, 26 A çekerken, 5.35 g/W'ta geçerlidir. Asıl üzerinde yaşayacağınız satır hover satırıdır.

• Tam gaza yakın hover yapmak. Kontrol payının bitmesi bir yana, motor sıcaklığı ve ESC akımı sürekli olarak sınırlarında kalır. Motor gövdesi 80 °C'yi geçiyorsa tasarım yanlıştır.

• Motor-pervane uyumsuzluğu. Yüksek KV'li bir motora takılan büyük pervane, akımı doğrudan veri sayfasının dışına çıkarır. Belirtisi: normal itkide anormal ısınma ve düşen g/W.

• Kalkış ağırlığını eksik saymak. Kablolama, konnektörler, bant, koruyucular, montaj donanımı: hepsi teraziye çıkar. Bizim araçta airdrop servo mekanizması ilk hesabın dışında kalmıştı.

• Gövde etkilerini yok saymak. Veri sayfaları açık havada, tek pervaneyle ölçülür. Kollar, gövde ve rotorlar arası etkileşim itkiyi düşürür; bu kaybı kendi aracınızda bir itki sehpasıyla ölçün.

• Batarya iç direncini unutmak. Hücre voltajı yük altında düşer, dolayısıyla aynı itki daha fazla akım ister ve havada kalma tahmininiz iyimser çıkar.

Güvenlik

Bütün bunlar yüksek akımlar ve dönen pâleler içerir. Tezgah testlerine pervaneler sökülüyken başlayın; pervaneli test yapacaksanız aracı sabit bir sehpaya cıvatalayın, dönme düzleminin dışında durun ve koruyucu gözlük takın. Tam gaz testi 100 A'in üzerinde akımlar içerebilir; kablo kesitinizi ve konnektörlerinizi buna göre seçin ve ölçüm sürerken konnektörlere asla elle dokunmayın. LiPo paketleri hücre başına 3.5 V'un altına düşürmeyin, şişmiş paket kullanmayın, şarjı ve saklamayı yanmaz bir kap içinde yapın. Uçmadan önce otopilotun batarya failsafe (güvenli-mod) eşiklerini mutlaka ayarlayın.

Pratik özet

1. Önce AUW'yi tartın; tahmin etmeyin. Tüm hesap zinciri o tek sayıdan başlar; o yanlışsa sonrasındaki hiçbir şeyin anlamı kalmaz.

2. Bir görev platformu için T/W hedefi 2.0–2.5 olsun. Altı size kontrol payı bırakmaz, üstü ise sadece ihtiyacınız olmayan ağırlık ekler.

3. Veri sayfasında maksimum itki satırını değil, hover satırını arayın. Uçuş sürenizi belirleyen şey, AUW / motor sayısı değerine en yakın satırdaki akım ve g/W'dır.

4. Gaz komutu ile itki oranını birbirinden ayırın. İtki devrin karesiyle artar; %50 itki ≈ %65 ham gaz. ArduPilot'ta bu farkı MOT_THST_EXPO kapatır.

5. Hesabı saha koşulları için tekrarlayın. İrtifa ve sıcaklık yoğunluğu düşürür; deniz seviyesinde 2.5 olan bir T/W, sıcak ve yüksek rakımlı bir sahada 2.0'a inebilir.

Bu adımlar bittikten sonra sıra otopilot tarafına gelir; hover rakamlarının gerçekten tuttuğunu ilk uçuştan önce SITL ve Gazebo simülasyonunda gözden geçirmek, sahada yaktığınız batarya sayısını azaltır.