Понимание сил, задействованных в полете БПЛА, имеет важное значение для проектирования и эксплуатации беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом и несколькими роторами (БПЛА). Расчет подъема и тяги помогает обеспечить стабильность, эффективность и безопасность во время полетных операций.

Подъем в БПЛА с фиксированным крылом и мультиротором

Подъем — сила, противостоящая гравитации и позволяющая БПЛА оставаться в воздухе.В БПЛА с неподвижным крылом подъём генерируется воздушным потоком над крыльями при движении самолёта вперёд. Количество подъёма зависит от площади крыла, скорости воздуха, плотности воздуха и угла атаки.

В многороторных БПЛА подъем производится роторами, вращающимися на высоких скоростях. Каждый ротор действует как небольшой вертолетный ротор, генерируя подъем через вращение лопастей. Общий подъем — это сумма подъема, производимого всеми роторами.

Тяга в БПЛА с фиксированным крылом и мультиротором

Тяга — сила, которая продвигает БПЛА вперёд. Для самолётов с неподвижным крылом тяга генерируется двигателями или моторами, которые поворачивают винты, преодолевая сопротивление и поддерживая скорость воздуха. Правильная тяга обеспечивает достаточную подъёмность и манёвренность.

В многороторных БПЛА тяга производится непосредственно двигателями, вращающими роторы.Вектор тяги вертикальный, в основном используется для подъема, но при наклоне роторов или изменении скоростей двигателя мультироторы могут генерировать горизонтальную тягу для движения и управления направлением.

Расчет подъема и тяги

Расчеты включают конкретные формулы для каждой силы. Для подъема в БПЛА с неподвижным крылом формула:

L = 0,5 × ρ × V2 × S × Cl

Если L является подъемником, ρ — плотность воздуха, V — скорость воздуха, S — площадь крыла, Cl — коэффициент подъема.

Для тяги в многороторных БПЛА примерная формула такова:

T = C T × ρ × n2 × D4

Если T тяга, C T коэффициент тяги, n — скорость ротора (RPM), а D — диаметр ротора.