Înțelegerea forțelor implicate în zborul UAV este esențială pentru proiectarea și operarea vehiculelor aeriene fără pilot cu aripă fixă și multirotor (UAV). Calcularea ascensorului și a împingerii ajută la asigurarea stabilității, eficienței și siguranței în timpul operațiunilor de zbor.

Lift în UAV cu aripi fixe și multirotor

Liftul este forța care se opune gravitației și permite unui UAV să rămână în aer. În UAV-uri cu aripă fixă, ridicarea este generată de fluxul de aer peste aripi atunci când aeronava se deplasează înainte. Cantitatea de ridicare depinde de zona aripilor, viteza aerului, densitatea aerului și unghiul de atac.

În UAV multirotor, ascensorul este produs de rotori care se învârt la viteze mari. Fiecare rotor acţionează ca un rotor mic de elicopter, generând ridicare prin rotaţia lamelor. Liftul total este suma liftului produs de toate rotoarele.

Debitul în aripă fixă și UAV multirotor

Forţa care propulsează UAV înainte. Pentru aeronavele cu aripă fixă, propulsarea este generată de motoare sau motoare care transformă elicele, depăşind viteza de tragere şi menţinerea vitezei aerului. Împingerea corespunzătoare asigură o ridicare suficientă şi manevrabilitate suficientă.

În UAV multirotor, forța este produsă direct de motoarele care învârt rotorele. Vectorul de tracțiune este vertical, utilizat în principal pentru ridicare, dar prin înclinarea rotoarelor sau schimbarea vitezelor motorului, multirotorii pot genera forța orizontală pentru mișcare și control direcție.

Calcularea liftului și a împingerii

Calculele implică formule specifice pentru fiecare forță. Pentru ridicare în UAV-uri cu aripă fixă, formula este:

L = 0,5 × ρ × V2 × S × Cl

În cazul în care L[ este ridicat, ρ[ este densitatea aerului, V este viteza aerului, S este suprafața aripilor, și Cl este coeficientul de ridicare.

Pentru împingerea în UAV multirotor, formula aproximativă este:

T = C T × ρ × n2 × D4

În cazul în care T este forța de tracțiune, C T[ este un coeficient de tracțiune, n] este viteza rotorului (RPM) și D este diametrul rotorului.