При выборе облика платформы всегда надо опираться на все эксплуатационные свойства бпла----например
2) по стабильности полёта первым идёт мультикоптер---вертолёт ---мотопланер---самолёт---утка----лк ! более подробно смотри статью "аэродинамика"
4) по минимальным габаритам в сложенном состоянии первым идёт мультикоптер----вертолёт ---лк---самолёт---мотопланер ! более подробно смотри статью "композит"
5) по простоте взлёта и посадки первым идёт мультикоптер----вертолёт ------мотопланер-----самолёт-----лк ! более подробно смотри статью "пусковые устройства"
6) по манёвримости первым идёт мультикоптер----вертолёт ------лк----утка----самолёт-----мотопланер! более подробно смотри статью "ТАУ"
Соответственно квадрокоптер по совокупности всёх потребительских свойств в 4 раз хуже мотопланера---так как для динамической устойчивости и управляемости у квадрокоптера четыре ВМГ против одной на планере и прожорливость на крейсере у мультикоптера в 4 раза больше, чем у самолёта плюс его планирующие свойства!
Основываясь на статистике применения различных БПЛА в боевых условиях электро-дроны мультикоптерного типа живут всего 2--3 вылета или 1--1.5 часа до сбивания против 4--6 миссий или 4--6 часов у крылатого типа, то есть самолёт в 4--6 живучее коптера при суровых условиях применения за счёт высокой крейсерской скорости 60--80 км/ч против 30--40 км/ч при одинаковой стоимости ла.
| свойство
|
самолёт
|
коптер
|
| аэрокачество
|
6-12
|
1
|
| самостабилизация
|
устойчив
|
нет
|
| деталей носителя
|
6-10
|
3-10
|
| кол-во крепежа
|
6-18
|
12-72
|
| уязвимость
|
руль высоты
|
пропеллер и мотор
|
| особенность
|
планирование
|
зависание
|
| САС
|
не обязательно
|
парашют
|
| настройка ла
|
4-6 функций
|
8-10 функций
|
| аккумулятор
|
ЛИ-ОН
|
ЛИ-ПО в 4 раза больше
|
| кол-во э-ВМГ
|
1-2
|
4-8
|
| кол-во серво
|
2-6
|
0-1
|
| регулятор хода
|
1-2 простые
|
4в1 сложные
|
------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------
---------------------------
ру приёмник-------------------4-6 канальный PWM------------------6-8 канал. PPM, Sbus
автопилот----------------------3F-4F------------------------------------------4F-7F
GPS приёмник --------------------nmea----------------------------------------ublox
магнитный компас ----------------- не обязательно ------------------------- есть
барометр ------------------------------ не обязательно ------------------------- есть
датчик воздуш. потока -------------- есть ---------------------------------------- нет
эксплуатация и ресурс------------------большой---------------------постоянные ремонты от падений
совокупность всех решений ------------ просто ------------------------ очень сложно!!!
Вывод------мультикоптеры благодаря их сверх-манёвримости хороши для полётов в лесу между деревьями и в помещениях но недолго, а вот на открытой
местности самолёты полностью отвечают всем требованиям продолжительной эксплуатации---это высокий крейсер, большая дальность и грузоподъёмность плюс
высокая живучесть в целом!
Профессиональный фактор пилота----инженеры-аэродинамики любят крылатые ЛА типа планер, самолёт и лк и плавную манеру управления, а вот электронщики-программисты предпочитают винтовые мультикоптеры с "мозгами" и резкую манеру управления...
Оптимизация
Основная задача инженера при проектировании дрона ---это оптимизация всех параметров и относительных размеров элементов при условии начальных габаритов и ттх!
Один из самых простых способов в мировой практике--- это прямое копирование уже отработанных схем и решений конструкции типа а ля клон с некоторыми незначительными изменениями,чтобы не нарушать авторское право, а также линейное масштабирование отработанного узла или корпуса в целом на основе удачного дрона с учётом доступности технологий!
Графический метод оптимизации любой консоли по закону усеченного конуса или его плоской проекции например----
Всегда старайтесь применять трапецевидную консоль крыла с сужением 1.5-2 по ряду положительных причин----
близкое к эллипсному распределению подъёмной силы по размаху и максимум АК----
оптимальная эпюра момента на изгиб по сопромату то есть минимальное сечение балки или лонжерона в корневище крыла а значит и вес крыла ----
также минимальный момент инерции ----
очень технологично при композитном исполнении при позитивной формовки по пеноядру----
всё это в сумме дает оптимальные характеристики в целом для ла !
Также проектируются все силовые балки типа лучей, хвостов, стоек, пилонов, форма килей и стабилизаторов.
Применять конструктив типа монокок-----то есть рабочая силовая жесткая обшивка с минимум внутреннего поддерживающего каркаса типа шпангоутов и стрингеров! Хороший пример замкнутого контура многосекционный бутылочный фюзеляж или пустотелые тонкостенные композитные корпуса отлитые или отформованные в матрицах !
Метод---одна вторая
При проектировании дрона любого типа можно использовать правило одна вторая для относительной массы компонентов или схему дерева !
1) сухая масса носителя-платформы это одна вторая от полной взлетной,ползущей или плавающей 50%---- соответственно плюс одна вторая общего груза 50% ----где полезный груз 25% и топливо (аккумулятор) 25% тоже по одной второй
2) масса носителя состоит из одной второй массы силовой платформы типа планер бпла или корпус лодки или шасси с кузовом, соответственно плюс одна вторая на силовой приводной механизм типа вмг и авионика, где электро вмг или двс привод с трансмиссией одна вторая и плюс управляющая электроника одна вторая по массе!
3) планер состоит из крыла одной второй массы и одной второй фюзеляжа с оперением или у мультиротора масса лучей равна массе силового центрального корпуса, а масса кузова и шасси с колесами также равны или одна вторая по соотношению.
Например---- заказчик просит возить полезную нагрузку в 2 кг не менее 2 часов типа подвесной цифровой профессиональной камеры с оптическим зумом на гироплатформе в защитном прозрачном колпаке----сразу прикидываем, что топливо не менее 2 кг ----итого груз 4 кг.
полётная масса 8 кг ---- значит масса снаряженного сухого бпла около 4 кг-----
из них планер 2 кг и силовой привод с авионикой тоже 2 кг-----
из них крыло 1 кг и фюзеляж с оперением тоже 1кг ----
винтомоторная группа с регулятором и силовыми проводами около 1 кг и исполнительные серво приводы с управляющей электроникой типа автопилот,
телеметрия, радиомодем и курсовой видео-онлайн с бортовым электропитанием тоже 1 кг.
Это ориентировочный весовой расклад -----далее исходя из доступных технологий, материалов и промышленных комплектующих вносятся уточнения по каждой категории при условиях дополнительных опций типа колесное шасси, САС на парашюте или гидро-поплавки, наличие дополнительного и дублирующего оборудования!
Методы оптимизации дрона в зависимости от задачи
Поставленная задача заказчиком определяет для разработчика тактико-технические характеристики (ТТХ) беспилотника!
То есть задача определяет поиск экстремума или максимальной эффективности основного требуемого физического параметра.
например для:
1) долголёта крылатого типа в режиме баражирования----- основной параметр это максимальное время непрерывной автожизни на одной зарядке в часах
2) дальнолёта крылатого типа в режиме максимальной дальности----- основной параметр это пробег в километрах
3) грузовика крылатого типа---- возможность взять максимум полезной нагрузки в килограммах
груз на дальность 25% от полётной массы-----пиковый груз 40%, но недалеко------и вообще масса груза с топливом это 50% для многоразового БПЛА-----для камикадце можно и 60% лишь бы при старте планёр не сломался от перегрузок-----сопромат конструкции!!!
4) перехватчика крылатого типа---- это максимальная скорость в км/ч и перегрузка при боевом пилотаже
5) специфические задачи типа минимального размера бпла или вертикальный взлёт или посадка с неподготовленной площадки ----обычно используются мультиротарные коптерные платформы или дирижабли
Из-за нелинейности реальных физических функций в комплексном уравнении всегда есть пик или экстремум в виде горки или ямки показывающий максимальную эффективность по
