一种无人机电动功率耗电量的控制方法技术

一种无人机电动功率耗电量的控制方法，包括以下步骤：a、拆除无人机的燃油动力系统，组装上电推进系统；b、计算所需的最大推力Fc；c、计算电动机耗电量,步骤如下：S3、计算无人机爬升阶段耗电量，S4、计算无人机巡航阶段的耗电量；S5、计算无人机下滑阶段的耗电量；S6、伞降回收阶段耗电量为0；S7、计算无人机设备用电耗电量：S6、计算无人机总耗电量Wcell。能够保证无人机换装电推进系统后，性能基本不变，并较大幅度降低无人机使用成本的改造方法。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机电动功率耗电量的控制方法
本专利技术属于飞机动力
，具体涉及一种无人机电动功率耗电量的控制方法。
技术介绍
目前在无人机领域，采用电动机作为动力的主要集中在微小型无人机、无人旋翼机和太阳能无人机，重量大且航时较长的无人机基本都采用了燃油动力系统，但是燃油动力系统排放的尾气会污染环境，存在燃油泄漏甚至着火的危险，电动飞机在国内外已有成功的应用，将现有的中小型燃油动力无人机改造为电动无人机，目前尚未出现此方面的研究成果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种无人机电动功率耗电量的控制方法，能够保证无人机换装电推进系统后，性能基本不变，并较大幅度降低无人机使用成本的改造方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种无人机电动功率耗电量的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：a、拆除无人机的燃油动力系统，组装上电推进系统；b、计算所需的最大推力Fc，在电推进系统中，选择起飞时需要最大功率PC的电动机额定功率作为参考，计算无人机在起飞时，计算所需的最大推力，公式如下;（一）其中，a1为飞机起飞爬升时的加速度，Vl为爬升结束时的平飞速度，Vtk为起飞速度，β为爬升角，Sc为爬升飞行的距离；D为阻力，S为机翼面积，ρ为空气密度，Cd为阻力系数，Fc为起飞时最大推力，m为无人机重量，g为重力加速度；计算电动机最大功率PC，公式如下：（二）计算电动机实际所需功率Pm，公式如下：（三）其中，ηp为无人机上的螺旋桨效率，ηe为电动机效率；c、计算电动机耗电量,步骤如下：S1、计算无人机地面等待阶段耗电量Wwait，公式如下，：（四）其中，设置地面等待时间为1min，所需功率P为电动机额定功率Pm的1/5；S2、计算无人机地面滑跑阶段耗电量，公式如下；（五）其中，Srun为滑跑距离，a2为滑跑的加速度，t为滑跑时间；地面滑跑阶段电动机功率取爬升阶段起飞时功率的90%，由式（一）和（二）求出无人机起飞时需用最大功率的耗电量Wrun，公式如下：(六)d、计算无人机爬升阶段耗电量，步骤步骤；P1、计算为爬升结束时的平飞速度Vl，公式如下：（七）P2、计算为爬升阶段耗电量Wclimb，公式如下：(八)e、计算无人机巡航阶段的耗电量，公式如下；（九）（十）其中，Pcruise为无人机巡航阶段需用的功率，Wcruise为无人机巡航阶段的耗电量，K为升阻比；f、计算无人机下滑阶段的耗电量，公式如下；（十一）其中，h1为下滑高度，Vg为下滑时间；g、伞降回收阶段耗电量为0；h、计算无人机设备用电耗电量：计算用电设备Wother的耗电量公式如下：（十二）（十三）其中，Pother为用电设备总功率，Wsave为无人机30min巡航时间余量的电池余量；S6、计算无人机总耗电量Wcell，公式如下:(十四)。所述电推进系统包括锂电池组、电动机、电动机控制器、电源管理系统和螺旋桨。本专利技术带来的有益效果有。1、通过对燃油动力无人机进行电动化改造，对耗电量进行计算，可大大提高无人机的环保性，电动机相对于燃油发动机几乎可以做到零排放，大大减少了环境污染,同时也可降低噪音；电推进系统与燃油发动机系统相比，系统组成更加简洁，更利于维护，安全性更高（不存在燃油泄漏甚至着火的危险），也具有更高的可靠性（空中停车的可能性更低），电动化改造后无人机的控制将变得更加简单，同时还能降低使用成本（每次任务只需要充电，而不是耗费昂贵的燃油），能够使用户获得更好的经济效益。附图说明图1是本专利技术无人机电推进系统组成示意图。图2是无人机任务剖面示意图。图中标记：1.锂电池组，2.电动机，3.控制器，4.电源管理系统，5.螺旋桨。具体实施方式实施例1如图1至2所示，一种无人机电动功率耗电量的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：a、拆除无人机的燃油动力系统，组装上电推进系统；b、计算所需的最大推力Fc，在电推进系统中，选择起飞时需要最大功率PC的电动机额定功率作为参考，计算无人机在起飞时，计算所需的最大推力，公式如下;（一）其中，a1为飞机起飞爬升时的加速度，Vl为爬升结束时的平飞速度，Vtk为起飞速度，β为爬升角，Sc为爬升飞行的距离；D为阻力，S为机翼面积，ρ为空气密度，Cd为阻力系数，Fc为起飞时最大推力，m为无人机重量，g为重力加速度；计算电动机最大功率PC，公式如下：（二）计算电动机实际所需功率Pm，公式如下：（三）其中，ηp为无人机上的螺旋桨效率，ηe为电动机效率，实际选择电动机时应考虑20%~30%的余量；c、计算电动机耗电量,步骤如下：S1、计算无人机地面等待阶段耗电量Wwait，公式如下，：（四）其中，设置地面等待时间为1min，所需功率P为电动机额定功率Pm的1/5；S2、计算无人机地面滑跑阶段耗电量，公式如下；（五）其中，Srun为滑跑距离，a2为滑跑的加速度，t为滑跑时间；地面滑跑阶段电动机功率取爬升阶段起飞时功率的90%，由式（一）和（二）求出无人机起飞时需用最大功率的耗电量Wrun，公式如下：(六)d、计算无人机爬升阶段耗电量，步骤步骤；P1、计算为爬升结束时的平飞速度Vl，公式如下：（七）P2、计算为爬升阶段耗电量Wclimb，公式如下：(八)S4、计算无人机巡航阶段的耗电量，公式如下；（九）（十）其中，Pcruise为无人机巡航阶段需用的功率，Wcruise为无人机巡航阶段的耗电量，K为升阻比；e、计算无人机下滑阶段的耗电量，公式如下；（十一）其中，h1为下滑高度，Vg为下滑时间，这一阶段的需用功率取巡航阶段的80%；f、伞降回收阶段耗电量为0；g、计算无人机设备用电耗电量：计算用电设备Wother的耗电量公式如下：（十二）（十三）其中，Pother为用电设备总功率，Wsave为无人机30min巡航时间余量的电池余量；h、计算无人机总耗电量Wcell，公式如下:(十四)。所述电推进系统包括锂电池组1、电动机2、电动机控制器3、电源管理系统4和螺旋桨5。通过对燃油动力无人机进行电动化改造，对耗电量进行计算，可大大提高无人机的环保性，电动机相对于燃油发动机几乎可以做到零排放，大大减少了环境污染,同时也可降低噪音；电推进系统与燃油发动机系统相比，系统组成更加简洁，更利于维护，安全性更高（不存在燃油泄漏甚至着火的危险），也具有更高的可靠性（空中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机电动功率耗电量的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：/na、拆除无人机的燃油动力系统，组装上电推进系统；/nb、计算所需的最大推力Fc，在电推进系统中，选择起飞时需要最大功率PC的电动机额定功率作为参考，计算无人机在起飞时，计算所需的最大推力，公式如下;/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机电动功率耗电量的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、拆除无人机的燃油动力系统，组装上电推进系统；
b、计算所需的最大推力Fc，在电推进系统中，选择起飞时需要最大功率PC的电动机额定功率作为参考，计算无人机在起飞时，计算所需的最大推力，公式如下;

（一）
其中，a1为飞机起飞爬升时的加速度，Vl为爬升结束时的平飞速度，Vtk为起飞速度，β为爬升角，Sc为爬升飞行的距离；D为阻力，S为机翼面积，ρ为空气密度，Cd为阻力系数，Fc为起飞时最大推力，m为无人机重量，g为重力加速度；
计算电动机最大功率PC，公式如下：

（二）
计算电动机实际所需功率Pm，公式如下：

（三）
其中，ηp为无人机上的螺旋桨效率，ηe为电动机效率，实际选择电动机时应考虑20%~30%的余量；
c、计算电动机耗电量,步骤如下：
S1、计算无人机地面等待阶段耗电量Wwait，公式如下，：

（四）
其中，设置地面等待时间为1min，所需功率P为电动机额定功率Pm的1/5；
S2、计算无人机地面滑跑阶段耗电量，公式如下；

（五）
其中，Srun为滑跑距离，a2为滑跑的加速度，t为滑跑时间；
地面滑跑阶段电动机功率取爬升阶段起飞时功率的90%，由式（一）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹宁，梁爽，陆文卓，杜圣超，姚小轶，王淑芳，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51