Глава

Приложение Excel широко используется для анализа, моделирования и проектирования беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Вот несколько конкретных примеров практического применения Excel при изучении БПЛА.

Глава1. Расчет аэродинамических характеристик

В Excel удобно рассчитывать коэффициенты подъемной силы (C_L) и сопротивления (C_D), используя табличный подход. Для этого вводятся данные по углу атаки, скорости полета, плотности воздуха и площади крыла. Затем вычисляются значения подъемной силы и сопротивления, строятся графики зависимости этих величин от угла атаки и скорости полета.

Вот так выглядит формула расчета коэффициента подъемной силы БПЛА :

Глава 2. Моделирование траектории полета

С помощью Excel можно построить простую модель движения БПЛА, задав начальные условия (скорость, угол наклона траектории, масса аппарата), рассчитать параметры движения (высоту, дальность, время полета) и визуализировать траекторию полета.

Пример модели расчета высоты полета:

Глава 3. Оптимизация конструкции БПЛА

Excel позволяет проводить параметрический анализ различных конструктивных решений: варьируя массу, мощность двигателя, размеры крыльев и другие характеристики, можно выбрать оптимальную конфигурацию аппарата для заданных условий эксплуатации.

Например, можно создать таблицу с различными вариантами массы, мощности двигателей и размеров крыла, рассчитывая такие показатели, как максимальная высота, дальность полета, время работы аккумулятора и эффективность использования энергии.

Пример 1.

Для создания таблицы в Excel с расчетами показателей беспилотника (БПЛА), предлагаю следующую структуру столбцов и формулы расчета основных характеристик:

Таблица 1.1.

Таблица 1.2.

Теперь рассмотрим, какие формулы мы можем использовать для расчетов каждого показателя:

Формулы для расчета:

1. Максимальную высоту полета можно рассчитать следующим образом:

где p – мощность двигателя, а – коэффициент, зависящий от конструкции аппарата и условий эксплуатации. Допустим, что= 0.001.

Тогда формула в ячейке программы Excel будет выглядеть так:

= 0.001 * C2^0.8

2. Дальность полета рассчитывается приблизительно по следующей формуле:

где A – площадь крыла, m – масса БПЛА, – эмпирический коэффициент (например, = 0.005).

Формула в Excel:

= 0.005 * C2/B2 * D2^0.5

3. Время работы аккумулятора зависит от емкости батареи, потребления энергии двигателем и полезной нагрузки. Предположим, что емкость аккумулятора составляет E = 20 Вт* ч, и тогда формула для расчета времени работы выглядит так:

t = E/P

Формула в Excel:

=20/C2

4. Эффективность использования энергии можно выразить как отношение потребляемой мощности к массе аппарата:

Формула в Excel:

=C2/B2

Таким образом, заполнив данные и вставив соответствующие формулы в указанные ячейки, вы получите таблицу с расчетами всех необходимых показателей для вашего БПЛА.

Конец ознакомительного фрагмента.