Алгоритм расчёта БПЛА
Материал из Multicopter Wiki
Алгоритм для профессионального калькулятора--- автор Книжников ВВ
ВСЯ ТЕОРИЯ БПЛА В ФОРМУЛАХ ТТХ (80шт)----все типичные коэф. здесь[1]
аэро-компоновка авиамодели(сокращение):квадроракета(рак)---гоночная скоростная(гон)---летающее крыло-бесхвостка(лк)---грузовой моноплан(сам)---спортивно пилотажка(пил)---мотопланер с толкающим пилоном(бпл)---импеллерная реактивка(имп)---биплан(бип)---птицелёт(птиц)---утка(ут)--паритель(пар)
жирным шрифтом выделены прорывные академические формулы в физике ЛА
| ФИЗИЧЕСКИЙ ПАРАМЕТР (СИ) | АКАДЕМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА---ГОД ОТКРЫТИЯ | |
|---|---|---|
| 1)погодные условия для полёта БПЛА и плотность воздуха на море | Vветер=(6микро--10мини--16миди--26макси)м/с, ро=(1.2лето--1.3зима)кг/м3---2010г | |
| 2)максимальный коэф. подъёмной силы | Сумах=0.8сим--0.9змей--1.0двояковып--1.2плосковып--1.4вогнутовып--1.6птичий---1940г | |
| 3)масса полётная, (кг) | m=4 mгруз,где mгруз=*=mпланёр=*=mэВМГ,авионика=*=mакку ---2010г | |
| 4)площадь крыла, (м2) | Sкр=2 mg/po Cyмах Vветер^2---1910г | |
| 5)площадь стабилизирующего оперения, (м2) | Sстаб=(0.1пар--0.15гон--0.2сам,пт--0.25лк)Sкр, Sкиль=0.5 Sстаб---1930г | |
| 6)удлинение крыла ЛА и лопасти ВВ | Кудл кр=*=Кудл лоп---2025г | |
| 7)средняя аэродинамическая хорда крыла, (м) | САХ=(Sкр/Кудл)^0.5---1930г | |
| 8)размах крыла, (м) | Lкр=САХ Кудл---1910г | |
| 9)поперечная устойчивость по крену, (гр) | угол излома консоли крыла на hо---а=аrсsin(2 hо/Lкр)---1930г | |
| 10)оптим. центровка в % САХ от лобика профиля по ТАУ, где Куст=(0.4перед--0.5норма--0.6зад) | Хцм=Куст Аго САХ=Куст b Sстаб/Sкр Сумах, где плечо стаб. b=(1лк--"Фи"пт--2бой--"е"сам--"Пи"бпл--4гон--2"Пи"пар)САХ---2025г | |
| 11)оптим. кол-во лопастей, (шт) | n=кол-во несущих аэроконсолей---2022г | |
| 12)коэф. перекрытия лопастями омет.круга | Кпер=Sэф/0.785 D^2=n/Кудл Кв---2025г | |
| 13)Аэро-Качество | АКмах=Суопт/Схмин=Суопт/(Схпроф +Схвред+Суопт^2/Пи Кудл)---1950г, | |
| 14)аэро-мидель планёра, (м2) | Sх=Смид Sмид=Схмин Sкр=Сумах Sкр/АКмах---1920г | |
| 15)оптим. диаметр многолопастного винта, (м) | D=(Пи Sх/№вмг n^0.667)^0.5=*=(1.0трёх--1.1двух)Сумах САХ/№вмг^0.5---2022г | |
| 16)оптим. геометрический шаг, (м) | Н=(1.4 Sх Сумах/Сул)^0.5---2022г | |
| 17)коэф. винта (пропеллер-импеллер) | Кв=Н/D, менее единицы тяговые, свыше скоростные---1910г | |
| 18)параметр двухлопастного винта, (м2) | Sв=Сул Кв D^2---2024г | |
| 19)самая главная хар-ка любого винтового ЛА | Ксам=№вмг (Cyл D H)/(Cyмах Sкр/АКмах)=№вмг Sв/Sх---2024г | |
| 20)коэф. пропульсивный ЛА с ВВ | Кпроп*=2.5 n^0.33 Ксам^0.5/Кудл---2024г | |
| 21)рабочая площадь одной лопасти винта, (м2) | Sл=0.25 Пи (D/Кудл)^2---2023г | |
| 22)торсионная геометрическая тяжесть винта, (м4) | ТГТВ=Кф n^0.66 Sл Cyл D Н, где форма Кф=(2.5гон--3.2трапеция--3.6овал--4прямой), профиль Сул=1.0скор--1.2гон--1.4сам--1.6коп---2021г | |
| 23)оптимальное напряжение аккумулятора, (В) | округлить до целых банок Uакку=*=11 (m/№вмг)^0.5---2023г | |
| 24)ёмкость аккумулятора, (Ач) | С=Q mакку/Uакку,где Q=(100лифер--150липо--240лион)Втч/кг---2000г | |
| 25)Коэф. полезного действия электродвигателя | КПДэд=100% Рмех/Рэл=1-(Iхх Uакку+1.4 Rэд Iст^2)/Iст Uакку---2010г | |
| 26)оптим. сила тока потребления э-двигателем, (А) | Iопт=Кгаз (Iхх Uакку/Rэд)^0.5---2010г | |
| 27)тяговооружённость ЛА | Тст=№вмг Fст/mg=0.5пар--0.75имп--1сам--1.5зд--2коп---1920г | |
| 28)оборотистость эд, (Гц/В) | Кхх=0.78 (Тст mg/ро №вмг Кв)^0.5 Кудл/Uакку D^2 n^0.33---2025г | |
| 29)частота вращения ВМГ на стопе, (Гц) | fст=КПДэд Коб fхх, где Коб=(0.8пер--0.85втор--0.9трет--0.95чёт)---2020г | |
| 30)частота ВМГ в гориз. полёте, (Гц) | f=fст (Рст/Рпол)^0.33=fст (Кв/Ксам)^(1/2Пи)---2020г | |
| 31)истинная поступь винта на стопе до срыва, (м) | h=2.1 n^0.33 (Cyл Sл Кв)^0.5---2023г | |
| 32)сила тяги многолопастной ВМГ на стопе, (Н) | Fст=0.72 po (D h fст)^2=ро ТГТВ fст^2---2010г | |
| 33)воздушная скорость сваливания, (м/с) | Vсв=(2 mg/po Cyмах Sкр)^0.5=Vпл Пи/4---1900г | |
| 34)радиус минимального виража, (м) | rвир=Vсв^2 Кт^((2/Z)-1)/g=2 m/po Cyмах Sкр---2025г | |
| 35)скорость потока в плоскости винта, (м/с) | Vв=(1.4 Fст/po)^0.5/D=h fст---2014г | |
| 36)теоретическая скорость потока, (м/с) | Vтеор=Н fст=(2пар--2.5сам--3.5лк--5гон) Vсв---1920г | |
| 37)максимальная воздушная скорость полёта в горизонте , (м/с) | Vгор=(1.26сам--1.41лк--2гон) (Fст/ро Sх)^0.5=D f Кпроп=Vсв Кск---2022г | |
| 38)Коэф Полезного Действия винта на стопе | КПДвнут=100%/(0.5 + 0.9 Кв^0.5 Кудл/Пи n^0.33)---2023г | |
| 39)КПД винта внешний в горизонт. полёте | КПДвнеш=100%/(0.5 + 0.25 Кудл(Сул/Ксам п^0.66)^0.5)---2025г | |
| 40)мех-мощность на валу одной ВМГ на стопе, (Вт) | Рмех=Fст (1.4 Fст/ро)^0.5/D КПДвнут---2020г | |
| 41)диапазон коэф. оптимума при АКмах | Копт=(0.5чистое--0.62торчки) Сумах---2025г | |
| 42)коэф.лобового сопротивления крылатого ЛА | Сх=(0.5чис--0.62тор) Сумах^2/АКмах---2025г | |
| 43)сила лобового сопротивления в горизонт.полёте, (Н) | Fх=(0.25чис--0.32тор) ро Сумах Sх Vгор^2=ро Кв Сул Сумах(Пи D^2 f/Кудл)^2/(4чис--Питор)---2025г | |
| 44)поглощённая мощность ЛА в полёте на полном газу, (Вт) | Рпог=Fх Vгор=0.5 D f Кпроп Кск mg (Тст/АКмах)^0.5---2024г | |
| 45)механическая мощность на валу в полёте, (Вт) | Рмех=Рпог/КПДвнеш=0.5 Кск D f (Fст Fмин)^0.5---2024г | |
| 46)суммарная сила реактивной тяги в полёте, (Н) | Fреак=0.18 ро №вмг(1-Кпроп)Сул(D Н fпол)^2---2025г | |
| 47)воздушная скорость планирования, (м/с) | Vпл=2(mg/po Sкр)^0.5/Cyмах---2025г | |
| 48)угол и вертикальная скорость снижения, (м/с) | arctanges=1/АКмах и Vсниж=Vпл/АКмах---1930г | |
| 49)мин. сопротивления при планировании, (Н) | Fмин=mg/АКмах---1930г | |
| 50)мин. поглощённая мощность, (Вт) | Рмин=Vпл mg/АКмах---1930г | |
| 51)аэро-качество винта приведённое к радиусу | АКВ=Vокр/Vв=2 Пи 0.75r/h=Fтяги/Fсопр=Пи/Кв---2010г | |
| 52)сила тока э-ВМГ на стопе на полном газу, (А) | Iст=Fст h Кхх/КПДвнут---2020г | |
| 53)масса регулятора хода с проводами, (г) | mрх=*=Iст---2010г | |
| 54)электромощность на стопе ВВ, (Вт) | Рэл=(0.075миди--0.08мини--0.09микро) №вмг n ро D^5 fст^3 Кв^1.5 ---2025г | |
| 55)пиковая электромагнитная мощность статора от поколения магнитов (N22--N33--N44--N55), (Вт) | Рстатор=Рмах=диаметр(мм) х толщина(мм) (N/22)^1.62=Кпок d(мм) s(мм)---2022г | |
| 56)масса э-двигателя с крепежом, (г) | mэд=(0.2коп--0.25сам) d(мм) s(мм)---2010г | |
| 57)масса э-ВМГ, (г) | mэВМГ=mв+mэд+mрх=5%пар--10%лк,бпл--15%сам--20%гон,имп---2010г | |
| 58)сила тока в полёте, (А) | Iпол=((1винт--2имп) Sв)^0.5 Fреак Кхх---2025г | |
| 59)электрическая мощность в полёте, (Вт) | Рпол=0.5 Кск (Fст^3/ро Sх)^0.5/КПДвнеш КПДэд---2025г | |
| 60)разгрузка электромощности в полёте | Км=Кгаз^1.5 Iпол/Iст---2025 | |
| 61)длина разбега с шасси до точки отрыва, (м) | разбег=0.8 Vсв^2/(0.8Тст-1/АКмах) g---1920г | |
| 62)коэф.запаса тяги для ЛА | Кт=№вмг Fст/Fмин=Тст АКмах=4пар--6сам--8лк--10гон---2021г | |
| 63)формула Книжникова----коэф.запаса скорости для самолёта | Кск=Vгор/Vсв=Кт^(1/Z)=(Тст АКмах)^(0.38 Сул/Сумах)---2021г | |
| 64)поперечная перегрузка на крыло в вираже, (g) | kперег= 0.5 Сумах Sкр Vгор^2/mg---1920г | |
| 65)относительная толщина профиля крыла, (%) | корневище s=(0.1прям--0.13трап--0.16треуг)Сумах^0.5 CAX---2010г | |
| 66)сечение полок лонжерона крыла, (см2) | Sполк=(1.5верх--1.0ниж) 0.11 Lкр m kпер/s modматериал---1920г | |
| 67)максимальная скороподъёмность ЛА, (м/с) | Vвер=(Рпог-Рмин)/mg=Vсв (Тст-1.27/АКмах)---1920г | |
| 68)максимальный угол возвышения при подъёме | а=аrсsin((0.7коп--0.8пил--0.9сам--1гон)Тст-(1/AKmax))---1920г | |
| 69)Эффективность Транспортной Системы, (с2/м) | ЕТS*=m Vгор/Рпол=КПДвмг АКмах/g Кск=0.05(АКмах/Тст)^(0.5сам--0.4лк--0.3гон)---2022г | |
| 70)время автожизни на одной зарядке, (час) | time=Q mакку/Рпол Кгаз^1.5---2010г | |
| 71)расстояние пробега на одной зарядке, (км) | line=3.6 time Vгор Кгаз^0.5---2010г | |
| 72)дальность устойчивой радиосвязи, (км) | l=1км (Кбюд-Кпог-60дб),где Кбюд(дб)=Купер+Кудип+Купр+Купатч---2020г | |
| 73)дальность слышимости шума винта, (км) | l=1км (Кшум-Кфон-60дб),где Кшум=(64тян--80тол)дб---2022г | |
| 74)момент рулевой машинки, (кг см) | Мрм(Н м)=0.067 po Sруль сах.руль (Н f)^2---2010г | |
| 75)потребляемая мощность серво, (Вт) | Ррм=2 М(Нм) х 6.28 х 1/6 /время (сек)=0.2 М(кгсм)/(период на 60гр)---2010г | |
| 76)электро-мощность ВЕС, (ВхА) | Рвес=№серво Ррм=(5Вх2А)микро--(6Вх5А)мини--(7.5Вх12А)миди---2010г | |
| 77)масса рулевой машинки, (кг) | mсерво=Ррм/200Вт/кг ---2010г | |
| 78)минимальное расстояние между приемной и передающей антеннами на дроне при ортогональном положении диаграмм | Rудал(мм)=20 (Ризл(мВт))^0.5---2008г | |
| 79)эффективная площадь радио-отражающей поверхности, (дм2) | Sрад=(Sакку+Sэд+№рм Sрм+Sшлейф+Sметалл+Sкарбон)/2---2025г | |
| 80)момент инерции ЛА по оси вращения, (кгм2) | МИ=сумма (mэлемент rцентр массы^2), МИрыск=*=МИтангаж+МИкрен---1920г | |
| 81)условная полётная плотность ЛА, (кг/м3) | ρ=mпол/размах х длина х высота---2021г | |
| 82)основной материал конструкции планёра, (кг/м3) | ρ(г/дм3)=(пен20микро--дер500мини--терм1000миди--реак1500макси--мет3500мега) |