Вы читаете книгу «Беспилотники и нейросети. Использование EXCEL. Практикум» онлайн
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.
