Выбор оптимального аккумулятора для многороторного беспилотного вертолета (мультикоптера)

8 / 11

С.З. Свердлов
8 Инженерный журнал: наука и инновации # 5·2017
метрам реальных ЛА, изменение будет меньше. Так, при η100 ≥ 0,5 и
1,25 ≤ kT ≤ 2,5 значение инт m варьирует в пределах от 0,89 до 0,92. На
практике это означает, что таким изменением можно пренебречь
и в качестве рекомендованного значения относительной массы акку-
мулятора по интегральному критерию принять инт m ≈ 0,9 независимо
от значений η100 и kT.
Дифференциальный критерий. В соответствии с работой [3]
минимальной рациональной относительной массой аккумуляторной
батареи можно считать такое значение диф , m при котором производ-
ная по m относительного времени полета равна 1.
Дифференцируя левую часть (18) по m и приравнивая производ-
ную к 1, получаем уравнение
вис
5 2
max
2 1.
2(1 )
М m
m
η − =
τ (
(20)
Его численное решение при изменении η100 от 1 до 0 дает значение
корня в диапазоне от 0,355 до 0,390. При η100 ≥ 0,5 и 1,25 ≤ kT ≤ 2,5, что
примерно соответствует значениям этих параметров у реальных ЛА,
значение диф m изменяется в небольших пределах: от 0,355 до 0,366. Это
означает, что на практике такими изменениями можно пренебречь и
ориентироваться на диф m ≈ 0,36 независимо от значений η100 и kT.
Заключение. При учете непостоянства КПД электромотора мож-
но достичь максимальной продолжительности полета в режиме висе-
ния, когда относительная масса аккумуляторной батареи (отношение
массы аккумуляторной батареи к массе ЛА без нее) находится в пре-
делах от 1 до 2. Значение относительной массы, соответствующее
максимуму времени, в существенной степени зависит от жесткости
механической характеристики двигателя (КПД двигателя при макси-
мальной нагрузке) и в меньшей — от тяговооруженности.
Вместе с тем учет изменения КПД двигателя почти не влияет на
значения относительной массы аккумуляторной батареи, которые
определяются с использованием интегрального и дифференциально-
го критериев [3]. Значения относительной массы аккумуляторной
батареи, находящиеся в диапазоне от 0,36 до 0,90, можно рекомендо-
вать как рационально обоснованные.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Andrés. Optimal Battery Capacity. 2011, April 12, 9 p.
URL
x2C*usF6KDpKiqpO4L9-hrUKYBsS-xtRMqo-K4GR5TPsM2Isq56oMw__
/battery_capacity.pdf