Quadcopter Vorwärtsgeschwindigkeit

Ich versuche die Dynamik des Vorwärtsflugs in Multirotoren besser zu verstehen.

Angenommen, ich habe einen Quadcopter mit 4 Motor / Propeller-Kombinationen, die (jeweils) eine Propeller-Pitch-Geschwindigkeit von beispielsweise SpeedMax = 100 mph erreichen können.

Im horizontalen Vorwärtsflug neigt sich der Quadcopter in einem bestimmten Winkel, sagen wir AlphaP, von der Horizontalen nach unten. Wenn AlphaP beispielsweise 45 Grad beträgt und der Luftwiderstand vernachlässigt wird, kann der Quadcopter dann nicht eine maximale theoretische Geschwindigkeit von sin (45) * SpeedMax ~ 70Mph erreichen?

Mir scheint auch, dass AlphaP nicht bis zu 90 Grad fahren kann (Quadcopter fliegt wie ein Flugzeug), da die Propeller zu diesem Zeitpunkt keinen Aufwärtsschub erzeugen würden, um den Copter in der Luft zu halten, da in einem Flugzeug keine Flügelbelastung vorhanden ist . Wenn der Luftwiderstand vernachlässigt werden sollte, von welchen Faktoren würde das optimale AlphaP abhängen und wie groß wäre dieser Winkel für die maximale Geschwindigkeit?

Wie Sie sagten, nimmt mit zunehmendem AlphaP der Schub nach oben ab, und wenn AlphaP = Geschwindigkeit vergessen. Diese Idee, dass jeder Propeller 100 Meilen pro Stunde kann, ist nicht so hilfreich. Das Problem ist, dass der von den Propellern erzeugte Schub eine Funktion der Geschwindigkeit ist. Je schneller sie sich durch die Luft bewegen, desto weniger Schub erzeugen sie. Denken Sie stattdessen an Schub. Wie viel Schub können die Propeller?

90º, es gibt überhaupt keinen Aufwärtsschub. Ihr Neigungswinkel AplhaP wird durch den Aufwärtsschub begrenzt, der erforderlich ist, um den Quadcopter in der Luft zu halten. Der erzeugte Aufwärtsschub ist proportional zu cos (AlphaP).

Wenn alle 4 Propeller zusammen 20 N produzieren und Ihr Quadcopter 10 N wiegt, bleiben Sie in der Luft:

• cos (AlphaP) * 20 N> = 10 N.
• cos (AlphaP)> = 0,5
• Alpha <= invcos (0,5)
• Alpha <= 60º

Jetzt wird der erzeugte Vorwärtsschub sin (60º) * 20N = 0,866 * 20N = 17,3N sein. Auf welche Geschwindigkeit bezieht sich das? Sie können das Ziehen hier nicht vernachlässigen. Der Quadcopter beschleunigt, bis der Luftwiderstand 17,3 N beträgt.

Aber so einfach ist das natürlich nicht. Was dies verwirrt, ist, dass der bei Geschwindigkeit erzeugte Schub geringer ist als der im Stillstand erzeugte. Eine sehr grobe erste Annäherung besteht darin, an die Leistung der Propeller zu denken.

• Leistung = Kraft * Geschwindigkeit

Doppelte Geschwindigkeit bedeutet den halben Schub. Aber so einfach ist es auch nicht. Wenn Sie diese einfachen Berechnungen durchführen, würde ich die Ergebnisse im Allgemeinen durch 4 teilen, um eine realistischere Schätzung der Höchstgeschwindigkeit zu erhalten.

Gute Frage! Ja, Requisiten entwickeln eine Beschleunigung, aber das Vernachlässigen der Reibung bedeutet nicht, dass die Geschwindigkeit unendlich ist, da der Schub der Stütze eine Funktion des Anstellwinkels ist, der sich mit zunehmender Geschwindigkeit ändert. In einem bestimmten Winkel mit maximaler Leistung ist Auftrieb = Gewicht und Vorwärtsschub = Luftwiderstand. Es ist kein einfaches Problem zu lösen. An der Propellerspitze beträgt die effektive Fluggeschwindigkeit im Schwebeflug r * w (Radius des Propellers x Winkelgeschwindigkeit im Bogenmaß / s (U / min / 10)). Im vorwärts gekippten Flug ist die effektive Fluggeschwindigkeit an der Propellerspitze die Summe des Propellergeschwindigkeitsvektors plus der Relativbewegung des Quad im Vorwärtsneigungswinkel. Mein Punkt ist, dass dies ein SEHR SEHR komplexes Problem ist, das gelöst werden muss. Sie können es tun, aber Sie müssen sehr stark in Mathematik, Geometrie und vielleicht sogar in Kalkül und Excel sein. ICH' Ich habe solche Berechnungen mit der Iterate-Funktion in Excel durchgeführt. Ich zerlegte das Problem in winzige Teile (kleine Abschnitte der Stütze) und löste die Aerodynamik für jedes kleine Teil der Stütze und addierte sie dann alle für den Gesamteffekt. Viel Arbeit. Am besten ist es wahrscheinlich, einige Daten von Quad-Rennfahrern in Online-Foren zu untersuchen und daraus einige fundierte Vermutungen anzustellen. Viel Glück. (Übrigens habe ich diesen Thread gefunden, weil ich genau die gleiche Antwort suche). Aber ich suche danach, damit ich den Unterschied im Auftrieb der vorrückenden Klinge gegenüber der sich zurückziehenden Klinge verstehen kann. Das vorrückende Blatt sieht eine höhere Fluggeschwindigkeit, hat aber auch einen kleineren Anstellwinkel, da die Flugzeugzelle nach vorne geneigt ist. Heben sich diese beiden Effekte gegenseitig auf? Ich zerlegte das Problem in winzige Teile (kleine Abschnitte der Stütze) und löste die Aerodynamik für jedes kleine Teil der Stütze und addierte sie dann alle für den Gesamteffekt. Viel Arbeit. Am besten ist es wahrscheinlich, einige Daten von Quad-Rennfahrern in Online-Foren zu untersuchen und daraus einige fundierte Vermutungen anzustellen. Viel Glück. (Übrigens habe ich diesen Thread gefunden, weil ich genau die gleiche Antwort suche). Aber ich suche danach, damit ich den Unterschied im Auftrieb der vorrückenden Klinge gegenüber der sich zurückziehenden Klinge verstehen kann. Das vorrückende Blatt sieht eine höhere Fluggeschwindigkeit, hat aber auch einen kleineren Anstellwinkel, da die Flugzeugzelle nach vorne geneigt ist. Heben sich diese beiden Effekte gegenseitig auf? Ich zerlegte das Problem in winzige Teile (kleine Abschnitte der Stütze) und löste die Aerodynamik für jedes kleine Teil der Stütze und addierte sie dann alle für den Gesamteffekt. Viel Arbeit. Am besten ist es wahrscheinlich, einige Daten von Quad-Rennfahrern in Online-Foren zu untersuchen und daraus einige fundierte Vermutungen anzustellen. Viel Glück. (Übrigens habe ich diesen Thread gefunden, weil ich genau die gleiche Antwort suche). Aber ich suche danach, damit ich den Unterschied im Auftrieb der vorrückenden Klinge gegenüber der sich zurückziehenden Klinge verstehen kann. Das vorrückende Blatt sieht eine höhere Fluggeschwindigkeit, hat aber auch einen kleineren Anstellwinkel, da die Flugzeugzelle nach vorne geneigt ist. Heben sich diese beiden Effekte gegenseitig auf? Am besten ist es wahrscheinlich, einige Daten von Quad-Rennfahrern in Online-Foren zu untersuchen und daraus einige fundierte Vermutungen anzustellen. Viel Glück. (Übrigens habe ich diesen Thread gefunden, weil ich genau die gleiche Antwort suche). Aber ich suche danach, damit ich den Unterschied im Auftrieb der vorrückenden Klinge gegenüber der sich zurückziehenden Klinge verstehen kann. 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Das vorrückende Blatt sieht eine höhere Fluggeschwindigkeit, hat aber auch einen kleineren Anstellwinkel, da die Flugzeugzelle nach vorne geneigt ist. Heben sich diese beiden Effekte gegenseitig auf?

Mit meinen rudimentären Kenntnissen der Aerodynamik klingt Ihre Berechnung der horizontalen Vorwärtsgeschwindigkeit in Ordnung. Ich bin sicher, dass andere Leute mehr Licht auf die praktischen Einschränkungen werfen können.

Über den maximalen AlphaP-Winkel denke ich Folgendes: Angenommen, Ihr Copter kann einen F Newton-Aufwärtsschub erzeugen. Und sagen Sie, Ihr Hubschrauber wiegt x kg. Dann wird Ihr maximaler Winkel für alphaP bestimmt durch:

 F*cos(maxAlphaP) = x*g     //cos or sine alphaP, depending upon how you measure the angle.

Nun, wenn ich Ihre Frage verstehe, bin ich mir nicht sicher, ob ich Sie frage, wie Sie den Hubschrauber bewegen sollen, und die Antwort darauf ist, dass die Leistung in der Richtung, in die Sie sich bewegen möchten, etwas geringer ist. Es tut mir leid, dass Sie nicht hilfreich sind