Abstract

The aim of the research is to study the dependence of the ascensional rate of electric multicopter from the height. Ascent rate is calculated for the operation of electric drive with 100 % of the throttle. The following facts are considered: brushless electric motors, which functioning does not depend on the air density and height, are used; fixed geometry rotors are used; the weight of the aircraft during the flight remains unchanged; the battery voltage decreases as its charge runs down; except for the time of start, the inertial forces do not play a significant role in a vertical flight. Rate of climb on the ground and hovering ceiling are determined. The dependence of the multicopter vertical velocity on the altitude was discovered. The calculation takes into account thrust-weight ratio, electric motor characteristics and drag force. Dependence is defined as a parametric function with advance ratio as a parameter. The formula of the hovering ceiling is proposed. Approximated aerodynamic characteristics of propellers used in multicopters are provided. The dependence of the rate of climb of the aerodynamic characteristics of the propeller is examined. A method of adaptation of the results for different propellers is proposed. The calculation of the rate of climb on the ground requires a numerical solution of the equation with advance ratio as the unknown. Solution results for several parameters values are presented as a table. These data can be used for calculation of climb as an interpolation of table values. The method of calculation of the rate of climb and hovering ceiling with changing supply voltage is proposed. Instead of increasing the dimension of the problem, it’s proposed to perform the calculation of the thrust-weight coefficients and inflexibility of the engine characteristics for altered supply voltage. Examples of calculation per the method proposed are provided for a quadcopter built by the author.

Highlights

  • Получена зависимость скоpости веpтикального подъема электpического многоpотоpного веpтолета от высоты с учетом тяговооpуженности, хаpактеpистики электpодвигателя и силы лобового сопpотивления

  • Пpоизвоäитеëи бескоëëектоpных ìотоpов пубëикуþт äанные испытаний äвиãатеëей с pазëи÷ныìи пpопеëëеpаìи, в котоpых пpисутствуþт свеäения о тяãе и обоpотах äвиãатеëя пpи 100 % ãаза, позвоëяþщие опpеäеëитü тяãовооpуженностü

  • У÷итывая соотноøения (11), поäеëив обе ÷асти фоpìуëы (16) на n0 и выpазив ìаксиìаëüнуþ тяãу ÷еpез тяãовооpуженностü и вес ЛА из фоpìуëы (1), Pис. 2

Read more

Summary

Скоpоподъемность электpического мультикоптеpа

Получена зависимость скоpости веpтикального подъема электpического многоpотоpного веpтолета от высоты с учетом тяговооpуженности, хаpактеpистики электpодвигателя и силы лобового сопpотивления. Пpедложен метод pасчета скоpоподъемности и потолка висения пpи изменении напpяжения питания. Цеëüþ иссëеäования явëяется изу÷ение зависиìости скоpости веpтикаëüноãо поäъеìа эëектpи÷ескоãо ìноãоpотоpноãо веpтоëета (ìуëüтикоптеpа) от высоты. Скоpостü поäъеìа вы÷исëяется пpи pаботе эëектpопpивоäа ëетатеëüноãо аппаpата (ЛА) пpи 100 % ãаза. Опpеäеëяþтся скоpопоäъеìностü у повеpхности Зеìëи и потоëок висения. На ìуëüтикоптеpе испоëüзуþтся эëектpи÷еские бескоëëектоpные (вентиëüные) эëектpоäвиãатеëи, pабота котоpых (но не pабота винтоìотоpной ãpуппы) не зависит от пëотности возäуха и высоты. 5. Есëи не pассìатpиватü ìоìент стаpта, сиëы инеpöии не иãpаþт существенной pоëи пpи веpтикаëüноì поëете ЛА pассìатpиваеìоãо кëасса пpи 100 % ãаза. 6. Уìенüøениеì веса ЛА (ускоpения свобоäноãо паäения) с высотой ìожно пpенебpе÷ü. На высоте 10 кì это уìенüøение составëяет ëиøü 0,3 %

Тяговооpуженность мультикоптеpа
Уpавнение pавновесия
Аэpодинамические хаpактеpистики пpопеллеpов мультикоптеpов
Хаpактеpистика винтомотоpной гpуппы
Лобовое сопpотивление
Ввеäеì в pассìотpение безpазìеpный коэффиöиент
Связь плотности воздуха и коэффициента скоpости
Частота вpащения пpопеллеpа
Зависимость скоpости от высоты
Пpимеp pасчета
Зависимость от хаpактеpистик пpопеллеpа
Скоpоподъемность у повеpхности Земли
Зависимость от напpяжения питания
Относитеëüная скоростü v
Список литеpатуpы
Findings
Rate of Climb of Electric Multicopter

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.