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¿Qué tamaño puede tener un dron con energía solar?

¿Qué tamaño puede tener un dron con energía solar?

Con eso, obtengo la potencia de salida como la siguiente ecuación:

Eso es todo por la energía solar.

Poder flotante

La potencia necesaria para un quadcopter flotante es un poco más complicada. Sin embargo, esto funcionará para cualquier vehículo volador que se mueva empujando el aire hacia abajo.

Comencemos con la naturaleza de las fuerzas y el movimiento. Si toma un objeto que está en reposo y aumenta su velocidad, esto requiere una fuerza. La magnitud de esta fuerza de empuje depende de la masa del objeto, el cambio en la velocidad y el tiempo durante el cual cambia la velocidad. Ahora reemplace este objeto con aire, porque eso es lo que usan estos vehículos voladores para volar. Puede obtener una mayor fuerza de empuje utilizando más masa de aire utilizando un área de rotor más grande. También puede obtener más empuje aumentando la velocidad del aire.

Hay más matemáticas involucradas aquí, pero me lo voy a omitir; (puedes revisar esto si quieres). ¡Pero espera! No nos importa la fuerza de empuje, queremos el poder. Si aumenta la velocidad del aire (con masa), esto aumenta su energía cinética. Cuanto más rápido aumente la energía cinética, más energía se necesita.

Esto significa que podría tener una nave flotante con rotores pequeños que empujan el aire hacia abajo muy rápido O un rotor grande que empuja el aire hacia abajo a una velocidad más lenta. Pero el poder no es el mismo para estas dos opciones. Dado que la energía cinética es proporcional al cuadrado de la velocidad, el rotor más pequeño con aire más rápido requiere MUCHA más potencia para flotar. Por cierto, esta es la razón por la que un helicóptero propulsado por humanos (algo real) tiene que ser tan grande para que la potencia llegue a niveles humanos.

Calcular el poder de vuelo estacionario

Ahora para todos los detalles. ¿Qué tan grande es este quadcopter? ¿Qué tamaño tienen los rotores? ¿Qué pasa con el tamaño de los paneles solares? ¿Qué pasa si alguien inventa un panel solar más eficiente? En lugar de calcular todas las variaciones posibles, solo voy a hacer una especie de calculadora. Realmente, este es solo un programa de Python que calcula el tamaño del rotor necesario para desplazarse por un conjunto dado de parámetros. También tenga en cuenta que esta es solo una razón más por la que Python es una mejor calculadora que su calculadora científica estándar. (Además, Python es gratis).

Aquí está el código, aquí mismo en esta página. Siéntase libre de editar los valores y volver a ejecutar el cálculo. No se preocupe, no puede romper nada. Es un código irrompible. Simplemente haga clic en “reproducir” para ejecutar y el “lápiz” para editar.

Con mis estimaciones predeterminadas, obtengo un diámetro de rotor de casi 5,9 centímetros. Eso parece bastante razonable. Pero, ¿y si aumentas la masa? ¿Qué pasa con el tamaño de los paneles solares? Sí, ahora puede cambiar estas cosas con solo algunas ediciones del código. Ya está todo listo para hacer su propio dron con energía solar.


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