Von Lauren Nagel
Heutige große Drohnen und eVTOLs können Tausende Pfund in Form von Menschen, Fracht und mehr tragen. Aber wie können wir bestimmen, wie viel Gewicht eine Drohne tragen kann?
Die Menge an Gewicht, die eine Drohne tragen kann, hängt in erster Linie von dem Schub ab, den ihre Propeller erzeugen.
Kurz gesagt: Die Menge an Gewicht, die eine Drohne tragen kann, entspricht der Differenz zwischen dem Gesamtschub der Drohne und dem Schub, der erforderlich ist, damit die Drohne fliegt.
Dieser Wert wird je nach Art des Fluges variieren, den die Drohne ausführen soll, worauf wir unten näher eingehen werden.
In diesem Artikel werden wir folgende Themen behandeln:
- Das Schub-Gewichts-Verhältnis der Drohne
- Schubanforderungen für grundlegende Operationen
- Wie man berechnet, wie viel Gewicht eine Drohne tragen kann
Abbildung 1: Eine Frachtdrohne
Schub-Gewichts-Verhältnis der Drohne
Wenn eine Drohne an Ort und Stelle schwebt (unter windstillen Bedingungen), entspricht der erzeugte Schub dem Gewicht der Drohne:
Wenn die Masse der Drohne beispielsweise 35 kg beträgt:
Die Propeller der Drohne müssen daher 343 N oder 35 kgf Schub erzeugen, damit die Drohne schweben kann. Wenn wir einen Quadcopter mit vier Propellern bauen, entspricht das 86 N oder ~9 kg pro Propeller.
Aber es ist nicht so einfach, denn in den meisten Fällen muss die Drohne auch abheben und manövrieren, was Beschleunigung und größeren Schub erfordert.
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Schubanforderungen für grundlegende Operationen
Es gibt eine Grundregel, die besagt, dass Ihre Propeller bei den meisten Drohnen den doppelten Schub erzeugen müssen, der zum Schweben erforderlich ist, damit Sie für die meisten Operationen über genügend Kontrolle verfügen. Für eine stabile Kontrolle streben Sie ein Schub-Last-Verhältnis von 2:1 an.
Diese Regel existiert, weil das Fliegen von Drohnen unter realen Bedingungen nicht immer gerade und eben verläuft. Windböen, Turbulenzen und schnelle Bewegungen erfordern zusätzlichen Schub zum Drehen oder Beschleunigen. Dies bedeutet, dass die Drohnenmotoren auf der einen Seite im Verhältnis zur anderen eine größere Kraft ausüben. Wenn Sie also eine Drohne für Überwachung, Videografie oder grundlegendes Fliegen bauen, ist dies eine ziemlich einfache Regel, der Sie folgen können.
Für unsere 35-kg-Drohne müsste daher jeder Propeller etwa 18 kgf Schub für eine stabile Kontrolle erzeugen.
Abbildung 2: IF1200 Schwerlastdrohne
Wie man berechnet, wie viel Gewicht eine Drohne tragen kann
Angenommen, wir möchten, dass unsere Drohne zusätzlich zu ihrem eigenen Gewicht eine Last trägt. Wir müssen nur herausfinden, wie viel zusätzliche Masse wir tragen müssen, und dann sicherstellen, dass die Propeller genügend Schub erzeugen können.
Nehmen wir an, wir möchten, dass unsere 35-kg-Drohne eine 5-kg-Last trägt, sodass sie insgesamt 40 kg wiegt.
Wenn wir dieselbe Formel wie zuvor verwenden:
Wir stellen fest, dass unser Quadcopter 40 kgf Schub erzeugen muss, um zu schweben, oder 80 kgf Schub für eine stabile Kontrolle. Geteilt durch vier Propeller sind das 20 kgf pro Propeller.
Es gibt mehrere Methoden, die wir verwenden können, um zu bestätigen, dass unsere Propeller jeweils 20 kgf Schub erzeugen können, die in diesem Artikel über Wie man Propellerschub berechnet und misst behandelt.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Menge an Gewicht, die eine Drohne tragen kann, von einigen Faktoren abhängt, aber vor allem von dem Schub, den ihre Propeller erzeugen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, abzuschätzen, ob Ihre Propeller genügend Schub erzeugen können, aber der einzige Weg, sicher zu sein, ist eine ordnungsgemäße Prüfung.
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