8 / 15
С.З. Свердлов
8
Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2016
тировать мультикоптер в расчете на возможность увеличения скоро-
сти в ходе подъема. Пример расчета скороподъемности [8] показыва-
ет, что пропеллеры APC 12×45MR квадрокоптера, начинающего
взлет в оптимальном режиме (расчетный КПД равен 0,702), при по-
лете в режиме постоянного газа на высоте 1000 м работают с КПД,
равным 0,698. Таким образом, можно считать, что в случае, если у
поверхности Земли обеспечивается оптимальная скорость подъема,
его можно продолжать при постоянном (максимальном) газе, практи-
чески без потери энергоэффективности.
Квазиоптимальный подъем.
Для достижения оптимального ре-
жима подъема требуется достаточно высокая скорость, которую
можно достичь, если летательный аппарат обладает большим запасом
тяги. Проектирование летательного аппарата с большим запасом тяги
может быть невыгодно: увеличиваются необходимая мощность и вес
моторов, что, в свою очередь, требует увеличения прочности кон-
струкции, а значит, веса рамы и т. д.
Разумным компромиссом может быть подъем со значением ко-
эффициента скорости λ несколько меньше оптимального. Поскольку
в окрестности максимума значение КПД пропеллера малочувстви-
тельно к небольшим изменениям λ (см. рис. 2), можно рассчитывать,
что при заметном уменьшении коэффициента скорости КПД снизит-
ся не столь существенно.
Определены значения коэффициента скорости, которые дают 85,
90 и 95 % максимального КПД (см. табл. 2). Пользуясь этими данны-
ми, вычислим скорость подъема, обеспечивающую 90 % максималь-
ного КПД для квадрокоптера, параметры которого использованы
в примере выше:
(
)
90
2
2
26, 5
0,
4 0, 305 1, 226
0, 0
3374
28
11, 2
0, 05611
3374 0,
V
=
=
⋅
⋅
⋅
− ⋅
м/с.
Полученное значение сопоставимо с расчетной скороподъемно-
стью этого летательного аппарата у поверхности земли.
Расчетный запас тяги.
Достижение оптимального (или квази-
оптимального) коэффициента скорости при подъеме может служить
одним из критериев при проектировании многороторного летатель-
ного аппарата. Важнейшим параметром, определяющим скоростные
и динамические характеристики мультикоптера, является запас тяги
(тяговооруженность) — отношение максимальной тяги к весу муль-
тикоптера у поверхности Земли:
100
T
zT k
G
=
, (18)