Оценка времени полета электрического беспилотного вертолета по минимальному набору параметров

Рассмотрена задача прогноза времени полета электрического беспилотного вертолета (мультикоптера) по минимальному набору известных параметров: полетной массе, диаметру и количеству пропеллеров. Решение такой задачи позволяет определить возможности вертолета, не располагая его полными техническими характеристиками, которые часто оказываются недоступными. Кроме того, приступая к проектированию летательного аппарата, необходимо предварительно оценить его ключевые параметры, необходимые для достижения заданной продолжительности полета. При этом желательно использовать минимальный набор таких параметров. Разработана методика их оценки, основанная на статистике удельной емкости аккумуляторов, применяемых для построения летательных аппаратов рассматриваемого класса, и на анализе энерговооруженности, базирующемся как на теоретических исследованиях, так и на рассмотрении известных аналогов. Полученные в работе формулы очень просто отражают зависимость времени полета от ключевых факторов, влияющих на него. Определение времени полета на основе предложенной методики может быть первым шагом при проектировании мультикоптера.

Литература

[1] Свердлов С.З. Продолжительность полета, потенциал и относительный КПД электрического мультикоптера. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2017, № 2, с. 3–7.

[2] Neitzke K.-P. Rotary Wing Micro Air Vehicle Endurance. Proceedings of the International Micro Air Vehicle Conference and Flight Competition IMAV, 2013, 17–20 September, Toulouse, France, 2013, pp. 16–25.

[3] Свердлов С.З. Продолжительность полета электрического беспилотного вертолета. Вестник Вологодского государственного университета, 2015, № 1(5), c. 1–16.

[4] Traub L.W. Range and Endurance Estimates for Battery-Powered Aircraft. Journal of Aircraft, 2011, vol. 48(2), pp. 703–707, doi: 10.2514/1.C031027

[5] Traub L.W. Optimal Battery Weight Fraction for Maximum Aircraft Range and Endurance. Journal of Aircraft, 2016, vol. 53(4), pp. 1176-1178 doi: 10.2514/1.C033416

[6] Свердлов С.З. Выбор оптимального аккумулятора для многороторного беспилотного вертолета (мультикоптера). Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, № 5(65), doi: 10.18698/2308-6033-2017-5-1616

[7] Brandt J.B., Selig M.S. Propeller Performance Data at Low Reynolds Numbers. 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA Paper 2011-1255, Orlando, FL, January 2011, pp. 1–18. URL: https://www.researchgate.net/publication/267785394_Propeller_Performance_Data_at_Low_Reynolds_Numbers (дата обращения 10 сентября 2018), doi: 10.2514/6.2011-1255

[8] Brandt J.B., Deters R.W., Ananda G.K., Selig M.S. UIUC Propeller Database, University of Illinois at Urbana-Champaign. URL: http://m-selig.ae.illinois.edu/props/propDB.html (accessed 15 December 2018).

[9] Камов Н.И. Винтовые летательные аппараты. Москва, Оборонгиз, 1948. 207 c.

[10] Джонсон У. Теория вертолета. Москва, Мир, 1983. 502 c.