Berechnung von Auftrieb und Schub für Fixed-Wing vs Multirotor Uavs

Das Verständnis der Kräfte, die am UAV-Flug beteiligt sind, ist für die Entwicklung und den Betrieb von Starrflügel- und Mehrflügel-Unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) von entscheidender Bedeutung.

Lift in Fixed-Wing und Multirotor UAVs

Die Höhe des Auftriebs ist die Kraft, die der Schwerkraft entgegenwirkt und es einem UAV ermöglicht, in der Luft zu bleiben. Bei UAV mit festem Flügel wird der Auftrieb durch den Luftstrom über den Flügeln erzeugt, wenn sich das Flugzeug vorwärts bewegt. Die Höhe des Auftriebs hängt von der Fläche der Tragfläche, der Fluggeschwindigkeit, der Luftdichte und dem Anstellwinkel ab.

Bei Mehrrotor-UAVs wird der Auftrieb durch die Rotoren erzeugt, die sich mit hohen Drehzahlen drehen. Jeder Rotor wirkt wie ein kleiner Hubschrauberrotor, der durch die Rotation von Schaufeln Auftrieb erzeugt. Der Gesamtauftrieb ist die Summe des von allen Rotoren erzeugten Auftriebs.

Thrust in Fixed-Wing und Multirotor UAVs

Schub ist die Kraft, die das UAV vorwärts treibt. Bei Starrflügelflugzeugen wird Schub durch Motoren oder Motoren erzeugt, die Propeller drehen, den Widerstand überwinden und die Fluggeschwindigkeit beibehalten.

Bei UAVs mit mehreren Rotoren wird der Schub direkt durch die Motoren erzeugt, die die Rotoren drehen Der Schubvektor ist vertikal und wird hauptsächlich für den Aufzug verwendet, aber durch Kippen der Rotoren oder Ändern der Motordrehzahlen können Multirotoren horizontale Schubs für Bewegung und Richtungssteuerung erzeugen.

Berechnung von Auftrieb und Schub

Für Auftrieb bei Starrflügel-UAVs gilt folgende Formel:

L = 0,5 × ρ × V2 × S × Cl

Wo L Lift ist, ρ Luftdichte ist, V Fluggeschwindigkeit ist, S Flügelfläche ist und Cl ist der Koeffizient des Auftriebs.

Für Schub in UAVs mit mehreren Rotoren lautet die ungefähre Formel:

T = C T × ρ × n2 × D4

Wo T Schub ist, ist C T ein Schubkoeffizient, n ist Rotordrehzahl (RPM) und D ist Rotordurchmesser.