Расчёт коптера-ликбез

Версия 12:57, 28 марта 2024

Расчёт коптера----автор Книжников ВВ

"10 заповедей" авиаконструктора квадрокоптера для земных условий на уровне моря

1) масса полётная это четыре массы перевозимого груза на максимальное расстояние-----mпол=4m(груз), где m(рамы)+m(авионики)=m(вмг)=m(акку)=m(груз)

2) диагональ между моторами в сантиметрах это корень квадратный из полётной массы дрона в граммах ----- L=(m)^0.5

3) удельная тяга винта (грамм/ватт) в режиме висения на полгаза равна диаметру пропеллера в дюймах ------ D(дюйм)=m/Рпот

4) скорость крейсера в горизонтальном полёте равна скорости потока через винт при висении ------Vкр=Vвис(м/с)=5.5(m(г))^0.5/D(см)

5) мощность потребления вмг при висении равна произведению массы на скорость потока и делить на эффективность вмг с бк моторами Pст=UIст=0.01m(г)Vвис/КПДвмг---------где КПДвмг =40% у крошечных квадриков диагональю до 12см,КПДвмг =50% у мелких квадриков диагональю до 25см, КПД=60% у средних коптеров с диагональю до 50см, КПД=70% у больших до 100см, КПД=80% у крупных квадрокоптеров с диагональю свыше 2м

6) напряжение аккумулятора эмпирически корень квадратный из одной восьмой полётной массы в граммах----- Uакку(в)=(0.125m)^0.5

7) перегрузка на коптер или относительный запас тяги это максимальная тяговооруженность ---- Fст(г)/m(г)=Kт=(2-4)единицы

8) максимальная скорость полёта ------ Vмах=0.8 Н Кхх Uакку

9) электрическая мощность потребления в полёте -----Pэл=0.01m(г)Vмах/КПДвмг=UIпол

10) произведение диаметра и шага двухлопастного винта в см равно произведению диаметра и длины статора бк в мм----- DH(см2)=dl(мм2)

более подробно смотри статью "долголёт"

"Марсианский" вертолёт соосник----академический метод расчёта

ускорение свободного падения на Марсе 38% от земной или а=3.71м/с2

плотность атмосферы на поверхности Марса 1% от земной или ро=0.0125кг/м3

КПДвинта=(72--85)%; КПДэд=(80--85)%-----КПДвис=0.72 и КПДпол=0.58

частота вращения винта 2500об/мин или fвис=42Гц

диаметр ометаемой поверхности ротора D=1.2м и площадь ометания Sомет=D^2 Пи/4=(1.2м)^2 х0.78=1.12м2

масса полётная m=1.8кг Fвис=ma=1.8х3.71=6.67Н

время полёта 1.5мин или 90сек=40С

максимальная тяговооруженность для вертолёта Тст=1.5

максимальная потребляемая мощность двух э-ВМГ Рмах=380вт

скорость звука на марсе составляет 240м/с

академическая формула тяги в режиме висения через осевую скорость потока в плоскости  винта----Fвис=Комет ро Sомет Vвис^2

скорость потока в режиме висения------ Vвис=(Fвис/Комет ро Sомет)^0.5=(6.67Н/0.95 х 0.0125кг/м3 х 1.12м2)^0.5=22.4м/с

окружная скорость кончика лопасти на полном газу----- Vокр=(Тст)^0.5 ПИ D fвис=1.22 х3.14 х1.2м х42гц=192м/с меньше 240м/с

максимальная скорость горизонтального полёта------ Vгор=Vвис(Тст)^0.5=22.4м/сх1.22=27.3м/с

шаг соосного винта типа слоуфлаер------ Н=1.15Vвис/fвис=1.15х22.4м/с/42гц=0.6м и относительный шаг Кв=Н/D=0.6м/1.2м=0.5

электрическая мощность потребления------- Рэл=Рвис/КПДвмг=Fвис Vвис/0.72=6.67Н х 22.4м/с/0.72=150втх1.4=210вт

скороподъёмность----- Vвер=КПДвмг(Рмах-Рэл)/1.08Fвис=0.58(380вт-210вт)/1.08 х6.67Н=0.8 х170вт=13.6м/с

оптимальное напряжение акку------ Uакку=Рэл^0.5=210вт^0.5=14.5в или 4 банок ЛИ-ПО

энергия силовой батареи--------- Е=Рэл/40С=206вт/40С=5втч с учётом запаса энергии 50%---- Еакку=10втч ----Сакку=0.7Ач и Uакку=14.8В

оборотистость электродвигателя на полном газу------ Кхх=(Тст)^0.5 fвис/Uнагрузка=1.23х42Гц/13В=4Гц/в или 240 обор/мин на вольт

резюме: два бк мотора статором 3007-240 и два регулятор хода на ток 15а и два пропа левого и правого вращения на 48х24дюйм