Como construir um drone

Calculando o envelope de voo

Agora que você já escolheu todos os componentes que vão compor o seu multicóptero, chegou a hora de saber se o projeto é tecnicamente viável e também saber quais serão as capacidades da aeronave quando ela estiver pronta para voar.

Peso da aeronave

O primeiro passo é somar o peso de todos os componentes, para saber quanto pesará a aeronave ao final.
No nosso exemplo, com o F450, temos o seguinte:

• Chassi: 282g
• Motores: 55g (x4 = 220g)
• Hélices: 5g (x4 = 20g)
• ESCs: 25g (x4 = 100g)
• UBEC: 10g
• Bateria: 227g
• Rádio RX: 15g
• Flight Controller: 8g
• Buzzer: 2g
• Fios, Soldas, Cintas, Velcros: 20g
• GPS + Mastro: 25g
• Câmera GoPro: 100g

Peso total: 1029g

Agora que sabemos o peso, precisamos saber se os motores serão capazes de carregar esse peso.

Relação peso/empuxo (TWR)

A relação de peso/empuxo (Thrust-to-Weight Ratio em inglês, ou simplesmente TWR) é o número que compara a capacidade dos motores produzir empuxo em relação ao peso da aeronave.

De acordo com a tabela de desempenho do motor que escolhemos, com a hélice 10×4,5, cada motor tem 860g de empuxo máximo, como são 4 motores, o empuxo total é de 3440g.

Portanto, a relação de peso/empuxo da aeronave é de 3,34. Pois 3.440 (empuxo total) dividido por 1.029 (peso do aeromodelo) dá 3,34.

Qualquer número maior do que 2 significa que a aeronave vai voar com tranquilidade, então temos boa margem aqui. Para fazer o voo pairado (voo estacionário, sem subir, descer ou movimentos laterais), você precisa de TWR = 1. Para saber a potência necessária para produzir TWR = 1, basta dividir 100 pelo TWR máximo. 100/3,34 = 29,91, portanto para pairar, os motores vão funcionar apenas a 30% da sua capacidade. Isso é ótimo.

Consumo máximo de corrente (Amperes/hora)

Você precisará estimar o consumo máximo da sua aeronave pois esta medida vai determinar a capacidade de descarga que a bateria precisará ter para alimentar o seu multicóptero.
Para isso, basta somar a corrente que cada parte da aeronave consome. No nosso caso temos o seguinte:

• Motores: 13.4Ah cada (x4 = 53.6Ah total)
• Rádio RX: 0.1Ah
• FC: 0.2Ah
• Buzzer: 0.01Ah
• GPS: 0.1Ah

Corrente máxima total: 54,01Ah

Como queremos uma bateria de 2600mAh (que é igual a 2,6Ah), então temos que dividir a corrente total pela corrente da bateria.

54,01 / 2,6 = 20,77

Significa que sua bateria precisa ter a taxa de descarga de pelo menos 21C. Idealmente é bom ter uma margem de segurança, então escolha uma de pelo menos 25C.

Estimando o tempo de voo

Agora que sabemos a relação peso/empuxo (TWR) e o consumo máximo do multicóptero, podemos estimar o tempo de voo que ele terá com a bateria que escolhemos.

Sabemos que para um voo pairado precisamos apenas de 29,91% da potência do motor, podemos estimar que para um uso normal usaremos 40% da capacidade.

Desta forma, 40% de 54,01Ah é 21,6Ah. Com este consumo médio, podemos saber quantos minutos a bateria de 2,6Ah vai durar.

2,6 / 21,6 = 0,12 horas.
0,12 * 60 = 7,2 minutos

Portanto, com este peso, capacidade e bateria, a aeronave vai voar por cerca de 7,2 minutos.