EN
Дрондун канча узак учуя турганын баалоо, чынында, өндүрүүчүнүн техникалык сапаттарына байланыштуу кагаздан окуу гана болуп көрүнсө да, практикада ал безэлди асман системаларында эң талаш-тартыштуу эсептөөлөрдүн бири. Учуу узактыгы туруктуу сапат эмес, бирок электр, механика, аэродинамика жана сырткы шарттардын өз ара таасири натыйжасында пайда болгон көрүнүш. Инженерлер, пилоттор жана илимпоздор учуу узактыгын так баалоого таянып, миссияларды пландоо, кыймылдаткыч системаларды долбоорлоо жана аккумулятордун технологияларын баалоо үчүн колдонушат. Демек, дрондун учуу узактыгын эсептөөнү түшүнүү үчүн дронду изолятталган компоненттердин жыйындысы деп эмес, бирок энергияны өзгөртүүчү система катары бүтүндөй көрүш керек.
Эсептөөнүн негизинде турган мамиле сакталган энергия жана электр энергиясынын сарылуусу дрондун аккумулятору химиялык энергиянын резервуары катары иштейт, ал электр энергиясына, андан соң механикалык түртүшкө айланат. Учуу узактыгы бул резервуар кандай тез чыгып кететине байланыштуу. Негизги принцип традициялык самолёттардын отун жаныгыздуу моделине окшош болгон менен, электр түртүшүнүн өзүнчө өзгөчөлүктөрү — мисалы, кернеэдин төмөндөшү, сызыктуу эмес разряддоо криваялары жана температурага байланыштуу иштөө — пайда болот. Бул факторлор чыдамдуулукту баалоону техникалык жагынан кызыгып, операциялык жагынан да маанилүү кылат.
Баштап, дрондун аккумуляторундагы бар энергияны өлчөө керек. Көпчүлүк тұрмушалык жана професионалдык дрондор литий-полимер (LiPo) же литий-ион (Li-ion) аккумуляторлорду колдонот, алардын сыйымдуулугу ошондой эле миллиампер-саатта көрсөтүлөт. Бирок, сыйымдуулук гана энергияны аныктабайт; кернеэ да эсепке алынат. Аккумулятордун жалпы энергиясы — анын сыйымдуулугу менен номинал кернеэсинин көбөйтүндүсү болуп саналат жана ватт-саатта көрсөтүлөт. Бул которуу зарыл, анткени кубаттын чыгымы ваттта өлчөнөт, ал эми узактук — ватт-сааттын ваттка карата катышы болуп саналат. Бирок, бул которуу да чындыкта аккумулятордун иштешин толугу менен чагылдырбайт. Аккумуляторлор ичиндеги каршылык, жашоо мөөрнөгү жана минималдуу кернеэ боюнча коопсуздук чектерине байланыштуу толук бааланган сыйымдуулугун бербейт. Натыйжада инженерлер көбүнчө «колдонууга жарамдуу энергия» деген түшүнүк менен иштейт — бул лабораториялык техникалык шарттарга эмес, практикалык чектөөлөргө негизделген төмөндөтүлгөн маани.
Баштапкы көрсөткүчтөрдүн бардыгын түшүнгөндөн кийин, назар дрондун энергиянын чыгымына борборлошот. Көп ротордуу платформалар үчүн, ташуу системасы энергиянын чыгымынын айрыкча чоң бөлүгүн түзөт. Ар бир мотор дрондун салмагын жоготуу үчүн жетиштүү тартылуу күчүн түзүшү керек, ал эми бул тартылуу күчүн түзүү үчүн керектелген кубаттуулук жүктүн өсүшү менен тез өсөт. Тартылуу күчү менен кубаттуулуктун ортосундагы байланыш пропеллердин аэродинамикасы жана мотордун эффективдүүлүгү менен белгиленип, алардын экөө да айлануу тездигине жараша өзгөрөт. Толугу менен токтоп туруучу дрон (максималдуу тартылуу күчүнө жакын иштегенден гөрө, оңой токтоп туруучу дрон) көпчүлүк кубаттуулукту чыгарат. Бул себептэн, жүктүн кошулушу — баштапкыда чоң эмес болсо да — учуу узактыгын айрыкча кыскартат: анткени бул ташуу системасын азыраак эффективдүү иштөө аймагына жеткирет.
Көтөрүлүштүн күчүн көпчүлүк учурда чыдамдуулукту баалоо үчүн негиз катары колдонушат, анткени ал туруктуу абалды көрсөтөт. Көтөрүлүштүн тогу жана кернеэсин өлчөө күчтүн чыгымын туздан-туз баалоого мүмкүндүк берет. Бирок, чындыкта иштеп жаткан милдеттердин көпчүлүгү таза көтөрүлүштөн турбайт. Алга карай учуп баруу, көтөрүлүш, токтотуу жана маневрлешиш моторлорго динамикалык жүктөмдөрдү тийгизет. Жел кошумча өзгөрүштүрүүлөрдү киргизет, кээде күчтүн чыгымын күчтүү түрдө көтөрөт. Ошол себептен, жалгыз гана көтөрүлүштүн маалыматтарына негизделген чыдамдуулуктун эсептөөлөрү көпчүлүк учурда оптимистик болот. Таптырмакчылыктын тактыгын жогорулатуу үчүн милдеттин профили боюнча күчтүн кандай өзгөрүшүн түшүнүү зарыл.
Миссияга негизделген модельдөө учушту бөлүктөргө—көтөрүлүш, чыгыш, крейсердик учуш, түшүү жана жерге коюу—бөлөт жана ар бир бөлүккө күчтүн маанисин берет. Көтөрүлүш жана чыгыш үчүн адатта эң жогорку күч талап кылынат, ал эми түшүү үчүн күчтүн аз гана саны гана керек болот. Крейсердик учуштагы күч аба ылдамдыгына, аэродинамикалык каршылыкка жана трансляциялык көтөрүү күчүнө байланыштуу. Көп ротордуу дрондор туурасынан учканда күчтүн аздап азаяшын баалайт, анткени пропеллерлер аркылуу өтүүчү аба агымы эффективдүүрөк болот, бирок бул артыкчылык көпчүлүк учурда самолёттун корпусу жана жүктүн таасири менен пайда болгон каршылыктын өсүшү менен компенсацияланат. Ар бир бөлүктүн узактыгына ылдамдык боюнча салмақ берип, инженерлер иштеп жүргөн реальдүүлүктү жакшы чагылдырган орточо күч маанисин эсептей алышат.
Экологиялык шарттар чыдамдуулуктун баалоосун тагыда катуу кылат. Абанын тыгыздыгы бийиктик жана температура менен бирге азаят, бул пропеллердин эффективдүүлүгүн төмөндөт жана түртүштү сактоо үчүн моторлорго тезирээк айлануу керегин түзөт. Салкын аба шарттары химиялык реакцияларды баварап, аккумулятордун иштешин төмөндөт, ал эми ысык аба шарттары моторлорго жана электрондук ылдамдык контроллерлерине жылуулук түсүрүшүн күчөтөт. Жел айрыкча таасир этет: күчтүү каршы желге каршы учканда энергиянын чыгымы эки эсе көбөйөт, ал эми аркаңызга каршы желде учканда ал азаят. Экологиялык өзгөрүштөрдүн болушуна болбойт, ошондуктан чыдамдуулуктун эсептөөлөрүнө кемпирдик кошулат, бул дрондун шарттардын нашарлашына карабастан үйгө кайтып келүүсүн камсыз кылат.
Башка маанилүү фактор — батареянын өзүнүн саламаттыгы. Узак мөөнөттө, кайталанган заряддоо-разряддоо циклдери батареянын ички химиясын токтотуп, каршылыкты көтөрүп, сыйымдуулугун төмөндөтөт. Бул токтотуу жүктөмдүн астында кернеэдин төмөндөшүнө алып келет, бул төмөн кернеэ тууралуу эскертүүлөрдү ирте чакырып, учуу узактыгын кыскартат. Батареянын саламаттыгын ички каршылык өлчөмдөрү жана циклдардын саны аркылуу көзөмөлдөө операторлорго иштеш өнүгүшүн алдан баалоого жана батареялар надёждуу болбогондон мурун алмаштырууга мүмкүндүк берет. Узак мөөнөттүү паркты башкаруу үчүн батареянын жашыруу процесси учуу узактыгын эсептөөгө окшош маанилүү.
Жүктүн сапаттары да салмагынан тышкары чыдамдуулукту таасирлөөгө мүмкүндүк берет. Лидар сканерлери, көп спектрдүү камералар жана байланыш модулдары сыяктуу көптөгөн профессионалдык жүктөр дрондун аккумуляторунан электр энергиясын алат. Бул кошумча энергиялык чыгымды жалпы энергиялык чыгымды баалоодо тартуу үчүн керек болгон энергияга кошуу керек. 20 ватт ток чыгымы жүктүн өзүнчө таасири айдан кичине көрүнсө да, 30 мүнөттүк милдетте ал 10 ватт-саат энергияны жумшайт, бул учурда учуш узактыгы бир нече мүнөткө кыскарат. Демек, инженерлер чыдамдуулукту эсептөөдө жүктүн механикалык жана электрлүү таасирлерин экилиги менен эсепке алууга тийиш.
Винттин тандалышы учак учуу узактыгын оптималдаштырууда таң калдырарлык чоң роль ойнойт. Төмөнкү бурчтагы ири винттар төмөн айлануу жылдамдыгында тартуу күчүн түзүүдө эффективдүүрөк болуп саналат, ошондуктан алар узуна учуу убактысына басым жасаган дрондорго идеалдуу. Кичине, жогорку бурчтагы винттар жогорку жылдамдыктарда тартуу күчүн көп чыгарса да, токтоп турууга салыштырмалуу азыраак эффективдүү. Винттын өзгөчөлүктөрүн миссия талаптарына ылайыкташтыруу учак учуу узактыгында маанилүү жакшыртууларга алып келет. Ошондой эле, мотордун KV баалоосу — бир вольтка туура келген айлануу саны — эффективдүүлүккө таасир этет. Ири винттар менен жупталган төмөнкү KV моторлор көпчүлүк учурда төмөн RPMде эффективдүү иштегендиктен, алар узуна учуу убактысында жогорку натыйжалуулук көрсөтөт.
Төзүмдүүлүккө болжолдоо чыгарууну такташ үчүн инженерлер көп учурда тажрыйбалык сыноолорго таянат. Тырткычтардын стенддери белгилүү мотор-винт комбинациялары үчүн тырткыч, ток, кернеэ жана эффективдүүлүк боюнча тапшырылган өлчөөлөрдү берет. Бул маалыматтар инженерлерге энергиянын чыгышын тырткычтын чыгышына карата түзүлгөн иштөө криваясын түзүүгө мүмкүндүк берет. Дрондун салмагын билсеңиз, ар бир моторго керектүү тырткычты аныктай аласыз жана криваядан туура келген энергия маанисин окуя аласыз. Бул ыкма өндүрүүчүнүн техникалык сапаттарына же жөнөкөй паритуу өлчөөлөрүнө таянуудан көпкө чыныгы.
Модерн дрондордун да, учуш убагында ток, кернеу, газдын абалы жана мотордун айлануу жыштыгын катталган кеңири телеметриялык журналдары бар. Бул журналдарды анализдөө күч чыгымынын чынайы шарттарда кантип өзгөрүшүнүн түшүнүгүн берет. Узак мөөнөттө операторлор өз дрондоруна, жүктөрүнө жана миссия түрлөрүнө ылайыкташтырылган прогностик моделдерди түзүшө алышат. Кээ бир илгерилеген системалар тарыхый маалыматтарга, сырткы орто шарттарга жана миссия параметрлерине негизделген учуш убактысын болжолдоо үчүн машинелүү үйрөнүүнү колдонот.
Бул факторлордун татаалдыгына карабастан, негизги эсептөө ишемдик жөнөкөй: учуш узактыгы — пайдалуу энергиянын орточо кубат чыгымына бөлүнүшү. Бул эки маанини так аныктоо — тапшырма. Пайдалуу энергия батареянын химиясына, температурага, убакыт өтүшүнө жана чыгаруу чектерине байланыштуу. Орточо кубат чыгымы салмага, аэродинамикалык касиеттерге, ташуу системасынын эффективдүүлүгүнө, миссия динамикасына жана сырткы шарттарга байланыштуу. Ар бир факторду системалык түрдө талдоо аркылуу инженерлер өтө надеждуу узактык баалоолорун ала алышат.
Кесипкөйлүү иштетүүдө чыдамдуулукту баалоо — бул жөн гана техникалык иш эмес, бирок коопсуздук талабы. Көпчилік жолугуу-талаптарда дрондордун жел өзгөрүшү же авариялык жерге конуу сымал тоголок окуялар үчүн калдык энергияны сактоосу талап кылынат. Учурдагы учуш узактыгын так баалоо — бул талаптарга ылайык келүүнү камсыз кылат жана асманда караңгылыкка кирүүнүн рискисин азайтат. Карталаштыруу, текшерүү жана жеткирүү сыяктуу коммерциялык колдонулуштарда чыдамдуулук туруктуу өндүрүштүлүк жана өнүмдүүлүктү түзөт. Бир нече мүнөткө гана узартылган учуш узактыгы дрондун бир миссияда көп аймакты тандоосун же кошумча тапшырмаларды аткаруусун камсыз кылат.
Алга караганда, аккумулятордун технологиясындагы жетишкендиктер узактап чабыттаган учурларды эсептөөнү кайрадан формалаштырууга убада берет. Литий-сулфур, катуу абалдагы жана жогорку кремний аноддуу аккумуляторлор бүгүнкү Литий-полимер (LiPo) жана литий-ион (Li-ion) химиясына караганда жогорку энергия тыгыздыгын камсыз кылат. Сутек отундук элементтери жана гибриддик энергия системалары чоң дрондор үчүн айрыкча узак учуш узактыгына жетүүнүн алтернативалуу жолдорун түзөт. Бул технологиялар жетилген сайын, узактап чабыттаган учурларды эсептөө үчүн колдонулган ыкмалар өзгөрөт, бирок энергия жана кубаттын негизги принциplerи борбордук орунда калат.
Кыскача айтканда, дрондун учуш узактыгын эсептөө үчүн энергиянын кайсы жолу сакталганын, кайсы жолу өзгөртүлгөнүн жана кайсы жолу чыгындалганын толук түшүнүшү талап кылынат. Негизги формула жөнөкөй болгондой, чындыкта тактыкты камсыз кылуу үчүн аккумулятордун иштешин, тармактагы эффективдүүлүктү, миссиянын динамикасын, сырткы шарттардын таасири жана жүктүн өзгөчөлүктөрүн тез-тез баалоо талап кылынат. Теориялык моделдео менен тажрыйбалык сыноо жана маалыматтарды анализдөөнү бирге колдонуу аркылуу инженерлер дрондун учуш узактыгын ишенимдүүлүк менен болжолдоо жана аларды ар түрлүү миссиялар үчүн оптималдуу кылуу мүмкүнчүлүгүнө ээ болот. Учуш узактыгы — бул жөнөкөй гана техникалык сапаты эмес, башкача айтканда, дрондун жалпы конструкциясынын сапаты жана операциялык даярдыгынын чагылдырышы.
