Авторка — Лорен Нейґел
Найбільші сучасні дрони та eVTOL здатні перевозити тисячі фунтів вантажу, зокрема людей та інші корисні навантаження. Але як визначити, яку вагу може підняти дрон?
Насамперед вантажопідйомність дрона залежить від тяги його пропелерів.
Одним реченням: вага вантажу, яку може підняти дрон, дорівнює різниці між його загальною тягою та тягою, необхідною для польоту самого дрона.
Це значення залежить від запланованого режиму польоту, про що йтиметься нижче.
У цій статті розглянемо:
- Тягоозброєність дрона
- Тягу, необхідну для основних операцій
- Як розрахувати вантажопідйомність дрона
Рисунок 1. Вантажний дрон
Співвідношення тяги до ваги дрона
Коли дрон зависає на місці за відсутності вітру, створювана тяга дорівнює його вазі:
Наприклад, якщо маса дрона становить 35 кг:
Отже, для зависання пропелери мають створювати тягу 343 Н, або 35 кгс. Для квадрокоптера з чотирма пропелерами це 86 Н, або приблизно 9 кгс, на кожен пропелер.
Але все дещо складніше: у більшості випадків дрон також має злітати й маневрувати, а це потребує прискорення та більшої тяги.
Дізнайтеся більше про статичні й динамічні методи балансування пропелерів дронів
Тяга, необхідна для основних операцій
Є базове правило: для більшості дронів, якщо пропелери можуть створити вдвічі більшу тягу, ніж потрібно для зависання, керованості вистачатиме для більшості операцій. Для стабільного керування орієнтуйтеся на співвідношення тяги до ваги 2:1.
Це правило враховує, що реальний політ не завжди прямолінійний і горизонтальний. Пориви вітру, турбулентність і швидкі рухи потребують додаткової тяги для поворотів та прискорення. Для цього двигуни з одного боку дрона мають створювати більшу силу, ніж з іншого. Тож для дрона спостереження, відеозйомки або звичайних польотів це просте й корисне правило.
Таким чином, для стабільного керування нашим дроном масою 35 кг кожен пропелер має створювати приблизно 18 кгс тяги.
Рисунок 2. IF1200 — дрон великої вантажопідйомності
Як розрахувати вантажопідйомність дрона
Припустімо, ми хочемо, щоб дрон переносив вантаж на додачу до власної ваги. Потрібно визначити додаткову масу й переконатися, що пропелери створюватимуть достатню тягу.
Нехай дрон масою 35 кг має переносити вантаж 5 кг, тобто загальна маса становитиме 40 кг.
Використаємо ту саму формулу:
Отримуємо, що для зависання квадрокоптер має створювати 40 кгс тяги, а для стабільного керування — 80 кгс. Для чотирьох пропелерів це 20 кгс на кожен.
Є кілька способів перевірити, чи може кожен пропелер створювати 20 кгс тяги. Їх розглянуто в статті «Як розрахувати й виміряти тягу пропелера».
Висновок
Вантажопідйомність дрона залежить від кількох чинників, але найважливіший — тяга, яку створюють його пропелери.
Є кілька способів оцінити, чи достатня тяга пропелерів, але впевнитися можна лише за допомогою належних випробувань.
Щоб дізнатися більше про дрони, рушійні системи та поліпшення характеристик, перегляньте нашу добірку статей.