Por Lauren Nagel
Os maiores drones e eVTOL de hoje são capazes de transportar milhares de libras, na forma de pessoas, carga e muito mais. Mas como podemos determinar quanto peso um drone pode carregar?
A quantidade de peso que um drone pode carregar depende, antes de mais nada, da quantidade de impulso produzido pelas suas hélices.
Para dizer em uma frase: a quantidade de peso que um drone pode carregar é igual à diferença entre o impulso total do drone e o impulso necessário para o drone voar.
Este número variará com base no tipo de voo que o drone pretende realizar, o que abordaremos abaixo.
Neste artigo abordaremos:
- A relação entre o impulso e o peso do drone
- Requisitos de impulso para operações básicas
- Como calcular quanto peso um drone pode carregar
Figura 1: Um drone de transporte de carga
Relação entre impulso e peso do drone
Quando um drone está pairando no lugar (em condições sem vento), o impulso produzido é igual ao peso do drone:
Portanto, se a massa do drone for de 35 kg, por exemplo:
As hélices do drone precisam, portanto, produzir 343 N ou 35 kgf de impulso para que o drone possa pairar. Se estivermos construindo um quadricóptero com quatro hélices, isso equivale a 86 N ou ~9 kg por hélice.
Mas não é tão simples, porque na maioria dos casos o drone também precisará decolar e manobrar, o que requer aceleração e maior impulso.
Clique aqui para saber mais sobre Métodos Estáticos e Dinâmicos para Balancear Hélices de Drone
Impulso necessário para operações básicas
Existe uma regra básica que diz que, para a maioria dos drones, se as suas hélices puderem gerar o dobro do impulso necessário para pairar, você terá controle suficiente para a maioria das operações. Para um controle estável, você deve buscar uma relação impulso:carga de 2:1.
Esta regra existe porque voar drones em condições reais nem sempre é em linha reta e nivelado. Rajadas de vento, turbulência e movimentos rápidos exigem impulso adicional para virar ou acelerar. Isso envolve os motores do drone aplicando maior força em um lado em relação ao outro. Portanto, se você estiver construindo um drone para vigilância, videografia ou voo básico, esta é uma regra bastante simples de seguir.
Para o nosso drone de 35 kg, cada hélice precisaria, portanto, produzir cerca de 18 kgf de impulso para um controle estável.
Figura 2: Drone de carga pesada IF1200
Como calcular quanto peso um drone pode carregar
Digamos que queiramos que o nosso drone carregue uma carga além do seu próprio peso. Basta calcular quanta massa extra precisamos carregar e, em seguida, garantir que as hélices possam produzir impulso suficiente.
Vamos supor que queiramos que o nosso drone de 35 kg carregue uma carga de 5 kg, pesando assim 40 kg no total.
Se usarmos a mesma fórmula de antes:
Calculamos que o nosso quadricóptero precisará produzir 40 kgf de impulso para pairar, ou 80 kgf de impulso para um controle estável. Dividido por quatro hélices, isso equivale a 20 kgf por hélice.
Existem vários métodos que podemos usar para confirmar que as nossas hélices podem produzir 20 kgf de impulso cada uma, abordados neste artigo sobre Como Calcular e Medir o Impulso da Hélice.
Conclusão
Em conclusão, a quantidade de peso que um drone pode carregar depende de alguns fatores, mas, principalmente, da quantidade de impulso gerada pelas suas hélices.
Existem várias maneiras de estimar se as suas hélices podem produzir impulso suficiente, mas a única forma de ter certeza é com testes adequados.
Se você quiser saber mais sobre drones, sistemas de propulsão e como melhorar o desempenho, recomendamos que confira a nossa coleção de artigos.