Cómo hacer volar un avión no tripulado de aproximadamente 50 kg

Answer 1

Gracias por la oportunidad de A2A.

Primero debe decidir si desea diseñar una nave alada fija o una nave alada giratoria.

Su nave de ala fija requerirá motores menos potentes en comparación con su avión de ala rotatoria porque en el caso de este último, los motores deberán generar la elevación necesaria directamente.

Por lo general, esto significa que para una capacidad de potencia de motor dada, necesitará más motores para el mismo peso de vehículo aéreo no tripulado al diseñar un avión no tripulado de ala giratoria en comparación con un avión no tripulado de ala fija.

Cuanto mayor sea el número de motores necesarios, más complejos deberán ser sus algoritmos de control. El peso básico (sin carga útil) también puede ser mayor para el mismo peso total.
Sin embargo, las configuraciones de ala giratoria le permiten operar más fácilmente en espacios confinados, por lo tanto, la (s) misión (es) que prevé para su avión no tripulado desempeñarán un papel importante para ayudarlo a decidir la configuración más adecuada para sus necesidades particulares.
Tomemos el caso de la selección de una configuración de ala giratoria.
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1.- ¿Qué tan complejo quieres que sea? (3, 4, 6, 8 motores?)
2. – ¿Qué tan rápido quieres que viaje?
3. – ¿Qué tan rápido deseas que alcance su velocidad máxima?
4. – ¿Qué resistencia de vuelo (duración) estás buscando?
5. – ¿Qué tan confiable quieres que sea?
6. – ¿Qué tan seguro quieres que sea?

… y etc., etc., etc.

A – Divida el peso total entre el número de motores y tendrá la contribución en términos de empuje que cada motor debería producir si fuera perfecto.

B – Convierta ese empuje en un par considerando la resistencia, las dimensiones y la eficiencia de la hélice.

C – Convierta ese par en una potencia requerida a una RPM específica multiplicando el par por la velocidad angular del eje del motor a una RPM dada. Divida por la eficiencia del motor para compensar que no sea perfecto.

D: decida qué nivel de redundancia necesita; esa es la cantidad de motores que pueden fallar antes de que su vehículo ya no pueda operar efectivamente para ejecutar un aterrizaje seguro (al menos dos probablemente deberían permanecer operativos). Multiplique la potencia deseada por el recíproco de la cantidad de motores en funcionamiento por la cantidad de motores totales (por ejemplo, si tiene 4 motores y atenderá solo una falla, multiplique la potencia deseada por 4/3).
Los pasos anteriores no abordan el rendimiento en términos de aceleración a crucero o velocidades máximas. Para estas consideraciones, considere qué nivel de empuje necesitará y luego realice los pasos B a D. Recuerde, para las maniobras de ascenso, el empuje actúa en la dirección de desplazamiento, sin embargo, para otras maniobras, solo un componente del empuje actúa en la dirección de desplazamiento.
Tenga en cuenta también que la configuración de sus motores y la lógica empleada para controlar sus velocidades determinarán cómo se ejecutan las maniobras.

El siguiente ejemplo se refiere al control de un helicóptero Quad:

El aspecto difícil del enfoque esbozado en mi respuesta es saber cómo convertir de un empuje requerido a un torque necesario.

Afortunadamente, los fabricantes de componentes especializados a menudo suministrarán cifras de empuje para combinaciones de motor / hélice, lo que significa que no necesita hacer ese cálculo usted mismo si no puede encontrar la información necesaria sobre la hélice.

Referencia:
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Cómo elegir Motor y Hélice para Quadcopter y Multicopter – OscarLiang.net

Esperemos que todo esto te ayude a comenzar. Recuerde, es un procedimiento ligeramente diferente para el sUAS de ala fija, ya que usará el ala para generar elevación y el empuje para generar velocidad.