Теория квадротора и полёт на электричестве

[ermouth]

Я тут искал на днях какую-нибудь теорию про квадроторы – купил AR.Drone 2 просто, так что теперь у меня два вертолётега.

В процессе поисков нашёл помимо прочего такое вот интересное Propulsion system optimization for an unmanned lightweight quadrotor.

И сел посчитать, насколько близко ардрон к тамошним выкладкам. У них там получилась тяга 2,3 кг при мощности 500 вт в одном из тестов. У меня получается 0,5 кг при мощности в 100 вт – практически идентично.

В в гидродинамике и теории летательных аппаратов есть ещё один характеристический параметр – отношение тяги к площади, заметаемой движителем. Disk loading, не знаю как по-русски правильно.

Вот график (клик – оригинальный pdf), как эти параметры раскладываются по околосовременным летательным аппаратам. Боевым и страшно дорогим.

Синяя зона – AR.Drone 2. Зелёная – исследование по ссылке выше. В общем, неплохо. Пластмассовые пропеллеры и бесщёточные двигатели массового производства обеспечивают эффективность на уровне боевой техники.

Маленькие двигатели кста бесколлекторные с редкоземельными магнитами имеют огромную удельную мощность. Скажем, совершенно массовый любой электродвижок для авиамоделирования имеет соотношение мощность/масса как лучшие (и самые огромные) авиатурбины на взлётных режимах. Правда на единицу массы эти моторчеги и стоят (из-за редкоземельных магнитов) как лучшие турбины.

Теперь батареи. Литий-воздушные батареи обеспечивают удельную плотность запасённой энергии впятеро меньшую, чем авиационный керосин. Это уже что-то. С учётом КПД турбин и движителей это уже разница всего вчетверо. То-есть это часовой полёт при прочих равных.

Если половину массы батареи заменить на керосин и турбогенератор (который может быть очень лёгким – он работает в постоянном режиме на заряд батареи) время полёта увеличивается до двух часов. Гибридый квадротор.

При этом квадротор даже с фиксированными двигателями даёт манёвренность, вообще никак не достижимую вертолётом.

Закрутки в видео ниже – это так с камеры квадротора выглядит флип на 360 градусов вокруг продольной оси. Сорри за качество – это в самом деле уже почти темнота на улице.

Странно, что электролётов чёто так и не видать в сурьёзной авиации.