Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2016 1
УДК 533.65.013.622 DOI 10.18698/2308-6033-2016-11-1551
Оптимальный вертикальный подъем
электрического мультикоптера
© С.З. Свердлов
Вологодский государственный университет, г. Вологда, 160000, Россия
Рассмотрены особенности вертикального набора высоты с минимальным расхо-
дом энергии аккумуляторной батареи. Исследовано влияние изменения КПД элек-
трического двигателя на расчет оптимального подъема. Получены формулы для
определения скорости оптимального и квазиоптимального подъема, для расчета
тяговооруженности летательного аппарата, обеспечивающей оптимальный
подъем, для оценки КПД элетромотора в режиме висения летательного аппара-
та. Приведены аэродинамические характеристики пропеллеров, необходимые для
расчета оптимального подъема.
Ключевые слова:
беспилотный многороторный электрический вертолет, мульти-
коптер, оптимальный вертикальный подъем, КПД, удельный расход энергии, тяго-
вооруженность, винтомоторная группа, бесколлекторный электромотор.
Введение.
Важнейшим ресурсом, ограничивающим возможности
электрического беспилотного многороторного вертолета, является
запас энергии аккумуляторной батареи. При выполнении любого ма-
невра в воздухе рекомендуется использовать режим полета, обеспе-
чивающий минимально возможный расход энергии для осуществле-
ния этого маневра.
Рассмотрим вертикальный подъем мультикоптера (рис. 1). Если в
ходе подъема не предполагается выполнение каких-либо специаль-
ных задач (например, видео- или фотосъемки), а требуется лишь до-
стичь заданной высоты, то целесообразен подъем в режиме, обеспе-
чивающем минимальный расход энергии аккумуляторной батареи
для подъема на эту высоту.
Задачей настоящего исследования стало определение условий,
при которых достигается минимальный расход энергии на верти-
кальный подъем, и характеристик мультикоптера, при которых эти
условия могут быть выполнены.
Аэродинамические характеристики и коэффициент полезного
действия пропеллеров мультикоптеров.
При постройке мультикоп-
теров используются почти исключительно несущие винты (пропел-
леры) фиксированной геометрии, в частности, выпускаемые компа-
нией Landing Products Inc. (США) под торговой маркой APC, которые
широко распространены. Серия пропеллеров APC MR специально
предназначена для мультироторных летательных аппаратов (MR —