В данном Справочнике нет полноты изложения и систематичности, которая присуща учебникам. Основное его содержание составляет не теоретическое изложение рассматриваемых вопросов, а только справочные сведения, определения, соответствующие формулы, таблицы и графики с пояснительным текстом. Картинки и основная справочная информация используемая для составления цикла указаны по ссылкам на WIKI.
Крепёж — самая недооценённая часть конструкции: из-за перетянутого болта в композите ломается половина «рамы», из-за неперетянутого — откручивается мотор в воздухе. Здесь — подбор крепёжа по материалу, таблицы моментов затяжки для M3/M4 (CFRP, алюминий, сталь), клеи с пределами прочности и комплект полевого набора, который чинит БПЛА в 10 км от дома.
Коррозия и УФ убивают БПЛА медленнее, чем удар, но безвозвратно: за сезон алюминиевый кронштейн у воды «цветёт», PLA-кронштейн крошится, а стальной крепёж в карбоне ржавеет так, что не откручивается. Здесь — виды коррозии, гальванический ряд и правила компоновки металлов, УФ-старение пластика по материалам, каталог покрытий с толщинами и пять задач.
Все расчёты прочности начинаются с одного числа — коэффициента перегрузки n: во сколько раз усилие в детали больше веса. В крейсерском полёте n = 1, в крутом вираже — 2–6, в порыве — до 3–4, при жёсткой посадке — 10–15. Здесь — откуда берутся эти числа для мультиротора и крылатого БПЛА, как считаются нагрузки на раму, крыло и стойки и какие значения закладывать в расчёт (статьи 64–72 дают сами расчёты по найденным нагрузкам).
Статья 73 показала, откуда берутся перегрузки в полёте. Здесь — главный вопрос проектировщика: какое n закладывать в расчёт конструкции? Его ограничивают три предела: режимы использования (виражи, манёвр), срыв крыла (крыло физически не даст большую подъёмную силу), прочность материала. Расчётная перегрузка — минимум этих пределов, умноженный на запас 1,5–2. Разбираем формулы для каждого предела и типичные значения для БПЛА.
Расчёт прочности говорит, выдержит деталь нагрузку или нет. Но конструкция БПЛА ограничена не только прочностью: прогиб антенной стойки на 3° ломает дальность связи, собственная частота рамы, попадающая в диапазон оборотов мотора, превращает каждый полёт в резонанс, а «прочная» деталь с ресурсом 100 циклов не доживёт до второго сезона. Здесь — типовые нормы (критерии пригодности) по прочности, жёсткости, частотам и ресурсу и как их применять в расчёте.
Расчёт говорит, что конструкция должна выдержать; испытание доказывает, что она выдерживает на самом деле. Модель всегда неточна: рассеивание свойств материала ±10–15 %, упущенные концентраторы, зазоры в соединениях, «невозможные» для моделирования дефекты. Здесь — порядок статических стендовых испытаний (до и до разрыва), неразрушающий контроль (визуальный, капиллярный, ультразвуковой) и полевые проверки с интервалами инспекции. Статья закрывает цикл: 73–75 задали нагрузки и нормы, 76 — как их доказать.
Шасси — единственный узел, который должен деформироваться по заданию: поглощать энергию посадки, не трогая раму, батарею и электронику. Здесь — типы шасси (колёса, санки, стойки), расчёт пиковой перегрузки и требуемого хода амортизации \((n = 1 + v^{2}/(2sg)) \), нагрузка на колесо (включая «одно колесо в воздухе»), давление на грунт и подбор амортизатора. Формулы напряжений — статья 66, усталость — 67.
Шасси (статья 77) рассчитано на жёсткую, но управляемую посадку. А если скорость падения в 2–3 раза больше расчётной — рама сломается, и начнётся «краш»: здесь уже речь не о прочности конструкции, а об иерархии защиты: парашют (не дать упасть), энергопоглощающие элементы (погасить энергию удара), защита полезной нагрузки (батарея, электроника, груз) и пожарная безопасность литий-полимерной батареи (LiPo). Статья закрывает категорию 7: 73–76 — расчёт и проверка, 77 — шасси, 78 — что делать, когда шасси не спасает.
Силовая установка — всё, что даёт БПЛА тягу: мотор, регулятор, батарея или ДВС, топливная система, винт. Силовая установка (в первую очередь источник энергии) часто составляет 50–70 % массы аппарата: батарея на 45 минут полёта может весить больше, чем весь остальной БПЛА. Здесь — классификация установок, удельные характеристики (Вт·ч/кг, г/кВт·ч, кДж/кг), критерии выбора по полётной задаче и пять расчётов. Далее по категории: 80 — электрика подробно, 81 — поршень, 82–83 — газотурбины, 84–85 — топлива и масла.
Электрическая установка — батарея, регулятор (ESC), бесколлекторный мотор (BLDC) и винт — это 90 % массы электрического БПЛА и вся его динамика. Здесь — как устроена цепь «аккумулятор → ESC → мотор → винт», где теряется мощность, как считается индуктивная мощность висения \((P = T\cdot \sqrt{\frac{T}{2\rho A}}) \), как подбираются мотор (KV), ESC (ток), батарея (конфигурация, C-rate, просадка) и винт (диаметр, кромка 0,7 Маха). Статья — расчётный инструментарий электрики: после неё мультиротор собирается «по числам», а не «по каталогу».