Yazan: Lauren Nagel
Giriş
Drone performansı söz konusu olduğunda, iki önemli faktör arasında gerekli bir ödünleşme vardır: faydalı yük ve uçuş süresi.
İyi bir faydalı yük kapasitesine sahip olmak; teslimat dronları, kargo dronları, arama ve kurtarma dronları ve daha fazlası için giderek daha önemli hale gelmektedir.
Faydalı yükün uçuş sürenizi nasıl etkileyeceğini tahmin edebilmek, gerçekçi hedefler ve beklentiler belirlemenize yardımcı olabilir.
Bu makalede şunları ele alacağız:
- Drone faydalı yük hesaplamaları
- DC Motor Devir Sayısını (ve itkiyi) Artırmak
- Uçuş Süresi Hesaplayıcısı ile Drone Faydalı Yük Karşılaştırması
- Tanınmış Dronların Faydalı Yükleri
- Ekstra: Uçuş Sürenizi ve Faydalı Yük Kapasitenizi Nasıl Artırabilirsiniz
Şekil 1: Faydalı yük taşıyan tarım dronu
1. Drone Faydalı Yük Hesaplaması
Faydalı yük eklemenin uçuş süresini azalttığı varsayımıyla başlayabiliriz.
Çoğu insan bunu sezgisel olarak kabul eder, ancak bu neden doğrudur? Bu makale kapsamında, drone bileşenleri aynı kalırken faydalı yükün artırıldığını varsayıyoruz. Gövde ağırlığını azaltmanın da iyi bir seçenek olduğunu ve faydalı yük kütlesini azaltmakla aynı etkiye sahip olduğunu unutmayın.
Sonuçta mesele şuna dayanır: Daha yüksek bir ağırlığı yenmek için pervanelerden daha fazla itki gerekir, bu da daha yüksek devir sayısı gerektirir, bu da pilden daha fazla güç çeker ve böylece kullanılabilir pil ömrünü ve uçuş süresini azaltır.
Biraz daha ayrıntılı olarak inceleyelim:
Bir İHA'ya kütle eklediğinizde, onu yerden kaldırmak için gereken itki miktarını artırırsınız.
Bir drone havada asılı kaldığında dengededir, bu nedenle itki ağırlığa eşittir:
Şekil 2: Dengede havada asılı kalan drone
Çoğu drone için, kalkmasına, tırmanmasına ve sorunsuz çalışmasına olanak tanıyan maksimum itkinin, havada asılı kalmak için gerekenin yaklaşık iki katı olmasını istersiniz. Sonuçta, daha fazla kütle = daha fazla itki gereksinimi.
Daha fazla okuma: Bir Drone Ne Kadar Faydalı Yük Taşıyabilir
İtki hesaplamanın birkaç yolu vardır, ancak bu genellikle pervane çapı ve adımı, hava yoğunluğu, hız ve dönüş hızı (RPM) dahil olmak üzere birkaç faktöre bağlıdır; bu durum dinamik pervane itkisi için gösterilen bu denklemle de gösterilmiştir:
Electric Aircraft Guy tarafından türetilen bu denkleme dayanarak, itkiyi artırmanın birkaç yolu vardır: pervanenin boyutlarını değiştirebiliriz veya RPM'yi artırabiliriz. Bu denklem oldukça geneldir. Daha doğru bir itki için bir itki test standı ile test etmeyi düşünün.
Pervanelerimizi sabit tuttuğumuz için RPM'yi artırmak zorunda kalacağız.
2. DC Motor RPM'si Nasıl Artırılır
RPM'yi artırmak için pilden daha fazla elektrik gücü, özellikle daha fazla voltaj çekmeliyiz.
Daha fazlasını öğrenin: bu videoyu izleyin voltajın motor hızını nasıl etkilediğini görmek için.
Pil kapasitesi genellikle Watt-saat (Wh) cinsinden ifade edilir. 70 Wh kapasiteniz varsa, 1 saat boyunca 70 watt güç çekebilir veya 70 saat boyunca 1 watt güç çekebilirsiniz.
Daha fazla güç çekildikçe pilin ömrü kısalır. Ve işte tam burada başladığımız yere dönüyoruz.
Daha yüksek bir RPM'ye ulaşmak için daha yüksek voltaj (ve dolayısıyla daha fazla güç) çekeceğimiz için pil ömrü daha hızlı tükenecek ve uçuş süremiz daha düşük olacaktır.
3. Drone Faydalı Yükü ve Uçuş Süresi Karşılaştırması
Şimdi buna uygulamada bakalım. Drone ve pil ağırlığı, pil kapasitesi ve pervane sayısı gibi drone bilgilerini girmenize olanak tanıyan bir drone uçuş süresi hesaplayıcısı geliştirdik. Bu bilgileri itki verileriyle birleştirir ve uçuş sürenizi sizin için tahmin eder.
Bu makale için, faydalı yük ile uçuş süresi arasındaki ilişkiyi göstermek üzere T-Motor MN4014 motoru ve APC 12x6e pervanesi bulunan bu itki sisteminden veriler alacağız.
Şekil 3: Örnek verilerle Drone Uçuş Süresi Hesaplayıcısı
Sıfır faydalı yük ve drone'un kütlesi 1,6 kg (pil dahil) olduğunda, 39,6 dakikalık bir uçuş süresi elde ediyoruz.
Faydalı yükü 0,2 kg'lık artışlarla artırdığımızda, uçuş süresinde neler olduğunu izleyin: 
Şekil 4: Drone Uçuş Süresi vs. Faydalı Yük Grafiği
Faydalı yük kademeli olarak artırıldıkça uçuş süresi azalır.
4. Tanınmış Dronların Faydalı Yükleri
“İyi” bir faydalı yükün ne olduğu, drone boyutu ve işlevi gibi birçok faktöre bağlıdır. İşte referans için birkaç tanınmış drone'un faydalı yükleri:
- DJI AGRAS T40 faydalı yükü: 50 kg (110 lbs)
- DJI Inspire 2 faydalı yükü: 0,8 kg (1,8 lbs)
- MQ-9A Reaper drone faydalı yükü: 1.746 kg (3.850 lbs)
- Predator RQ-1 drone faydalı yükü: 204 kg (450 lbs)
- Lancet-3 drone faydalı yükü: 3 kg (6,6 lbs)
- SYPAQ drone faydalı yükü: 3 kg (6,6 lbs)
- Raven RQ-11 İHA faydalı yükü: 0,18 kg (0,4 lbs)
5. Ekstra: Drone Uçuş Süresini ve Faydalı Yük Kapasitesini Nasıl Artırabilirsiniz
Aşağıdaki denklem, pil kapasitesi ve çekilen gücün drone'un uçuş süresiyle nasıl ilişkili olduğunu gösterir. Ne kadar fazla güç çekerseniz, uçuş süresi o kadar kısa olacaktır:
Drone'unuzun hem uçuş süresini hem de faydalı yük kapasitesini artırmanın tek basit yolu vardır ve her şey tek bir temel değişkene dayanır: verimlilik. İtki sisteminizin verimliliğini artırmak, pilden çekilen gücü azaltır ve böylece uçuş sürenizi artırır.
Verimliliği artırmak bu makalenin konusu değildir, ancak drone'unuzun performansını iyileştirmek istiyorsanız okuyabileceğiniz Drone Uçuş Süresini ve Kaldırma Kapasitesini Nasıl Artırabilirsiniz konusunda kapsamlı bir rehberimiz var.
Sonuç
Bu makalede drone faydalı yükünün uçuş süresini nasıl etkilediğini gösterdik. Temel değişkenler itki, RPM, elektrik gücü ve pil kapasitesidir.
Aklınızda kalan herhangi bir soru veya ele almamızı istediğiniz konular varsa aşağıda bize yorum bırakın.