Редактирование: Расчет коптера

полётная масса 
Эмпирика прикидки максимальной массы мультироторных коптеров от  габаритов платформы или  длины  диагонали между моторами при условии максимально вписанных винтов----- масса в кг равна десять умножить на  диагональ в метрах в квадрате-----м=10d2----
например при диагонали 32 см или 0.32 метра получаем 10 х (0.32)х0.32=10х0.1=1 кг типично для 8 дюймовых вмг----
или при диагонали в 1 метр получим 10  кг приемлимой максимальной полетной массы!
можно решить и обратную задачу------заказчик просит спроектировать мультиротарную платформу на 10 кг полезной нагрузки------значит масса полётная будет 4х10 кг =40кг , тогда сразу прикидываем что размер диагонали равен корень квадратный из 40/10 или корень из 4 и получаем 2 метров!

Академический метод расчета мощности электро вмг по тяге в режиме висения  в полгаза ----
1) желаемая тяга в ньютонах делить на ометаемую  площадь винта  в метрах квадратных---нагрузка в  паскалях!
например хочу получить 500 г силы = 5 н  тяги на стопе с винта диаметром 10 дюйм или 5 дм2 =0.05 м2-----получаем нагрузку  5н/ 0.05м2=100 н/м2!

2) корень квадратный из соотношения нагрузки к плотности среды---это скорость  потока  метры в секунду в плоскости винта!
корень квадратный из соотношения 100 н/м2 /1.23 кг/м3=( 81)0.5=9 м/с!!!

3) потребляемая электро мощность на среднем газу в ваттах с учётом кпд вмг  ----это  произведение тяги на скорость делённое на кпд электро-вмг!
потребляемая моща равна  5 н х 9 м/с / 0.66=67.5 ватт-----это эквивалентно мотору массой 65-70 грамм в полгаза!

4) для режима статики удобно применять эмпирическое выражение зависимости геометрии двухлопастного винта и размеров статора многополюсного бк электромотора как произведение диаметра на шаг пропеллера в см эквивалентна произведению диаметра на длину статора в мм  D(см)H(см)=d(мм)l(мм)---- например 25,2см х12,6см=318=22мм х14.4мм


эффективность по тяге при висении
эмпирическая зависимость для модельных размеров пропеллеров мультироторов в полгаза, диаметр винта в дюймах приблизительно равен  максимальной удельной тяге электро-вмг  например  3дюйм=3 грамм на ватт----4д=4г/вт----5д=5г/ вт----6д=6 г/вт  и так далее вплоть до 15д!

Обычно наибольшую эффективность по удельной тяге показывают двухлопастные пропеллеры----но при ограничении габарита по диаметру из-за конструктива используют трёх и четырех лопастные для повышения тяговооруженности при том же моторе и акку!
Также многолопастные винты лучше работают в турболизированом потоке от ветра в приземленном слое---по причине 
меньшей паразитной пульсации давления при проходе лопастями секторов ометания в косом потоке и пересечении луча!
Как результат -----меньше трясёт весь аппарат, корректней работает АП и видеокартинка не дерганая!

косой поток 
Коптер при движении в горизонте относительно воздуха летит благодаря наклону оси винта от вертикали в направлении полёта ---этот режим вызывает  косой обдув на плоскость вращения винта------явление очень сложное с точки зрения мгновенного аэродинамического обтекания  каждого фрагмента лопасти в зависимости от сектора расположения лопасти!
В классическом одновинтовом вертолёте для адаптации к косому обдуву придумали автомат перекоса угла установки лопастей в зависимости от сектора----при этом лопасть начинает работать как крыло  и частично разгружает мотор по потребляемой мощности в полтора раза правда  только в узком диапазоне горизонтальной скорости ----называется крейсер ! В мультироторах винту с фиксированным шагом удаётся адаптироваться  благодаря упругому динамическому кручению лопасти из эластичного материала типа термопластика плюс-минус пару градусов----разгрузка мотора на крейсере около 1.1-1.2 раза относительно режима висения!Форма,профиль и крутка лопасти у коптерных винтов оптимизированных для работе в косом потоке имеют свою специфику и мало подходят для других задач----тоесть плохо работают на самолётах!!!

минимальная скорость крейсера тождественна скорости потока через винт в режиме висения для квадрокоптера           v=(mg )0.5/2D,
 Например  квадрик полётной массой 800грамм с винтами диаметром 10  дюйм или 0.25 м-----то 
 корень квадратный из веса в 8 ньютон делить на 2х0.25 м ----получаем 2.8/0.5=5.6 метра в секунду!
 Тогда диапозон крейсерских скоростей 5-8 м/с или 18-29 км в час, а поглащённая мощность висения или потока в штиль равна вес 8 н х 5.6 мвс=44.8 вт-----потребляемая моща 44.8 вт делить на кпд вмг 66% или 0.66 равна 70 вт !        
 В горизонтальном полёте на крейсере около  6 м/с мощность упадет до 0.9 мощности висения или 63 вт, так как  
винт в косом потоке начинает работать как крыло в набегающем потоке! А вот при максимальной скорости полёта в два раза выше, чем скорость потока при весении потребляемая мощность вмг вырастет также в 2 раза!

 Угол наклона коптера при висении в ветер, то есть неподвижно земле, как раз указывает истинную скорость потока относительно воздуха или силу ветра! 
Тогда скорость можно принять как половину от угла наклона или например 0.5 х10 град=5 метров  в секунду для большинства мультиротарных коптеров! На практике если наклон при висении  более 15-20 град например на высоте 100 метров и выше, то ветер уже критичный для невозврата  против ветра------выход жаться к земле, где ветер слабее 1.5 раза  и огородами ползти домой! Воздушная скорость коптера эмпирически это произведение шага на частоту----- Vпол=Hf !

Парадокс работы винта в косом потоке  для мультироторных платформ  заключается  в следующем -----максимальная  воздушная скорость ла определяется  скоростью потока, как произведение геометрического шага винта на частоту вращения и равна именно скорости потока в плоскости винта несмотря на то что ось или вектор тяги не параллелен движению самого коптера  по сравнению с самолетом,а развернут под большим углом к горизонтали  и почти вертикальный 60-80градусов----получается что 
струя воздуха относительно коптера выворачивается из прямой классической воронки при висении в змееобразную загогулину похожую на раструб саксафона засасывающего набегающий  поток с трансформацией скоростей  в горизонтальную составляющую!