Вплив параметрів акумулятора та гвинтомоторної групи на тривалість польоту БПЛА
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2025-2(40)-411-419Ключові слова:
безпілотний літальний апарат; мультироторний дрон; режим зависання; гвинтомоторна група; енергоспоживання; електромеханічна ефективність; час польотуАнотація
Розглянуто ключові чинники, які визначають найбільшу тривалість польоту безпілотного літального апарату (БПЛА). Запропоновано модель обчислення енергії, яку споживає апарат у стані зависання. Здійснено розрахунок максимальної тривалості польоту БПЛА, враховуючи ємність та вагу акумулятора, кількість пропелерів, а також діа-метр пропелерів для апаратів з різною масою. Продемонстровано, що необмежене збільшення ємності акумулятора не є доцільним, і існує оптимальна точка, яка залежить від співвідношення ваги акумулятора до загальної ваги апарата. Додатково показано, що збільшення діаметра пропелерів значно збільшує час польоту, тоді як збільшення їх кількості не дає такого помітного ефекту.
Посилання
Області застосування безпілотних літальних апаратів. (2021). https://ojs.ukrlogos.in.ua/
index.php/monographs/article/view/8531.
Книш Б. П., Кулик Я. А., & Барабан М. В. (2018). Класифікація безпілотних літальних апаратів та їх використання для доставки товарів. Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки, 3, 246-252.
Amazon отримав дозвіл на доставкудронами від влади США (2020). https://retailers.ua/ news/tehnologii/10860-amazon-poluchil-razreshenie-na-dostavku-dronami-v-ssha.
Дрон виявив пожежу та вцілив вогнегасною капсулою у вікно (2021). https://nauka.ua/ news/dron-viyaviv-pozhezhu-ta-vciliv-vognegasnoyu-kapsuloyu-u-vikno.
Агрокоптер, або дрон польовий (2015). https://agro-business.com.ua/agro/mekhanizatsiia-apk/item/1089-ahrokopter-abo-dron-polovyi.html.
Citroni, R., Di Paolo, F., & Livreri, P. A. (2019). Novel Energy Harvester for Powering Small UAVs: Performance Analysis, Model Validation and Flight Results. Sensors, 19 (8), 1771. https://doi.org/10.3390/s19081771.
Aleksandrov, D., & Penkov, I. (2012). Energy consumption of mini UAV helicopters with different number of rotors. In 11th International Symposium Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering (pp. 259–262).
Ure, N. K., Chowdhary, G., Toksoz, T., How, J. P., Vavrina, M. A., & Vian, J. (2015). An automated battery management system to enable persistent missions with multiple aerial vehicles. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 20(1), 275–286. https://doi.org/10.1109/tmech.2013.2294805.
Lee, D. Zhou, J., & Lin, W. T. (2015). Autonomous battery swapping system for quadcopter. In International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS) (pp. 118-124). doi: 10.1109/ICUAS.2015.7152282.
Michini, B., et al. (2011). Automated battery swap and recharge to enable persistent UAV missions. In Infotech@ Aerospace (p. 1405). American Institute of Aeronautics and Astronautics.
Abeywickrama, H. V., Jayawickrama, B. A., He, Y., & Dutkiewicz, E. (2018). Empirical power consumption model for uavs. In 2018 IEEE 88th vehicular technology conference (vtc-fall). IEEE. https://doi.org/10.1109/vtcfall.2018.8690666.
Chang, T., H. Yu (2015). Improving electric powered UAVs’ endurance by incorporating battery dumping concept. Procedia Engineering, 99, 168-179.
Abdilla, A., Richards, A., & Burrow, S. (2015b). Power and endurance modelling of battery-powered rotorcraft. In 2015 IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems (IROS). IEEE. https://doi.org/10.1109/iros.2015.7353445.
Budhiraja, I., Kumar, N., Tyagi, S., & Tanwar, S. (2021). Energy consumption minimization scheme for noma-based mobile edge computation networks underlaying UAV. IEEE Systems Journal, 15(4), 5724 - 5733. https://doi.org/10.1109/jsyst.2021.3076782.
Roberts, J. F., Zufferey, J. C., & Floreano, D. (2008). Energy management for indoor hovering robots. In 2008 IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems. IEEE. https://doi.org/10.1109/iros.2008.4650856.
Abdilla, A., Richards, A., & Burrow, S. (2015). Power and endurance modelling of battery-powered rotorcraft. In 2015 IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems (IROS). IEEE. https://doi.org/10.1109/iros.2015.7353445.
Podhradský, M., Coopmans, C., & Jensen, A. (2013b). Battery state-of-charge based altitude controller for small, low cost multirotor unmanned aerial vehicles. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 74(1-2), 193–207. https://doi.org/10.1007/s10846-013-9894-7.
Gandolfo, D. C., Salinas, L. R., Brandao, A., & Toibero, J. M. (2017). Stable path-following control for a quadrotor helicopter considering energy consumption. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 25(4), 1423–1430. https://doi.org/10.1109/tcst.2016.2601288.
Leishman, G. J. (2006). Principles of helicopter aerodynamics (2nd ed.). Cambridge University Press.
Torabbeigi, M., Lim, G. J., & Kim, S. J. (2019). Drone delivery scheduling optimization considering payload-induced battery consumption rates. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 97(3-4), 471–487. https://doi.org/10.1007/s10846-019-01034-w.
Hoffmann, G., Huang, H., Waslander, S., & Tomlin, C. (2007). Quadrotor helicopter flight dynamics and control: Theory and experiment. In AIAA guidance, navigation and control conference and exhibit. American Institute of Aeronautics and Astronautics. https://doi.org/10.2514/6.2007-6461.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
