Cable Optimization and Drag Estimation for Tether-Powered Multirotor UAVs

要約

マルチローター無人航空機（UAV）の飛行時間は、通常、高出力消費によって制約されます。
テザーパワーシステムは、ホバー能力や俊敏性など、マルチローターUAVの利点を維持しながら飛行時間を延長する実行可能なソリューションを提供します。
このペーパーでは、ホバー飛行と前方飛行の両方を考慮して、テザー駆動のマルチローターUAVのケーブル選択の重要な側面について説明します。
既存の研究は、多くの場合、ケーブルの質量、電力損失、システムの制約間のトレードオフを見落としています。
ケーブルの選択を最適化するための新しい方法論を提案し、さまざまな飛行条件にわたる推力要件と電力効率を考慮します。
このアプローチは、物理学に基づいたモデリングとシステム識別を組み合わせて、モーター効率、テザー抵抗、空力抗力などの要因を組み込んだホバーとフォワードのダイナミクスを組み合わせて組み合わせています。
この作業は、テザー付きUAVデザインを最適化し、効率的な電力伝送と飛行性能を確保するための直感的で実用的なフレームワークを提供します。
したがって、より良い、より安全で、より効率的なテザードローンを可能にします。

要約(オリジナル)

The flight time of multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs) is typically constrained by their high power consumption. Tethered power systems present a viable solution to extend flight times while maintaining the advantages of multirotor UAVs, such as hover capability and agility. This paper addresses the critical aspect of cable selection for tether-powered multirotor UAVs, considering both hover and forward flight. Existing research often overlooks the trade-offs between cable mass, power losses, and system constraints. We propose a novel methodology to optimize cable selection, accounting for thrust requirements and power efficiency across various flight conditions. The approach combines physics-informed modeling with system identification to combine hover and forward flight dynamics, incorporating factors such as motor efficiency, tether resistance, and aerodynamic drag. This work provides an intuitive and practical framework for optimizing tethered UAV designs, ensuring efficient power transmission and flight performance. Thus allowing for better, safer, and more efficient tethered drones.

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