Перейти к содержимому
32

1. СИ и единицы измерения в работе авиатехника #

Единицы измерения — язык, на котором написаны все расчёты, паспортные данные БПЛА (беспилотный летательный аппарат) и допуски деталей. Ошибка в единице (кгс вместо ньютона, мм рт. ст. вместо гПа) — одна из самых частых причин ошибок авиатехника. Статья фиксирует единый стандарт цикла: все расчёты в системе СИ.

Содержание

1. Цели статьи

  • Свободно оперировать базовыми и производными единицами СИ, используемыми в расчётах БПЛА.
  • Пересчитывать старые (МКСГСС) и импортные (imperial) единицы в СИ и обратно.
  • Выбирать прибор под измеряемую величину и понимать его точность.
Что особенно важно запомнить: килограмм (кг) — это единица массы, а не силы. Сила измеряется в ньютонах (Н): \(1\ \text{Н} = 1\ \text{кг·м/с}^2 \). Старое «кГ» (килограмм-сила) равно \(9{,}80665\ \text{Н} \).
↑ К оглавлению

2. Величины и единицы измерения (глоссарий)

Все величины, используемые в статье и задачах, с единицами измерения. Основные переводы: \(1\ \text{кГс} = 9{,}80665\ \text{Н} \); 1 узел = 0,51444 м/с; \(T (\text{К}) = t (\,°\text{C}) + 273 \).

СимволВеличинаЕдиница (СИ)Другие единицы в статье
mмассакг (килограмм)г; lb (фунт)
Fсила (включая тягу)Н (ньютон)кГс (килограмм-сила); г (грамм-сила в даташитах)
pдавлениеПа (паскаль)кПа, гПа, ат, атм, бар, мм рт. ст., psi
vскоростьм/скм/ч; узел
Eэнергия (работа)Дж (джоуль)Вт·ч, кВт·ч
PмощностьВт (ватт)кВт
UнапряжениеВ (вольт)
Qзаряд, ёмкость АКБКл (кулон); А·чмА·ч
t / Tтемпература (шкала Цельсия / абсолютная)°C / К (кельвин)
fчастотаГц (герц)кГц, МГц, ГГц
lдлина, размерм (метр)мм, км; фут
↑ К оглавлению

3. Система СИ: базовые и производные единицы

Международная система единиц (СИ, от фр. Système internationale) — единственная допустимая система для технических документов в РФ (ГОСТ 8.417). Из 7 базовых единиц в работе авиатехника ежедневно используются пять.

ВеличинаЕдиницаОбозн.Где встречается
Длинаметрмразмеры рамы, база, высота
Массакилограммкгвзлётная масса, ЦТ (центр тяжести), батарея
Времясекундасвремя полёта, логи
ТемпературакельвинКтермодатчики (в технике чаще °C: \(T[\text{К}] = t[°\text{C}] + 273{,}15 \))
Сила токаамперАтоки моторов, АКБ, ESC (электронный регулятор скорости)
Световой потокканделакдавиационные огни (реже)
Количество веществамольмольрасчёты газов (реже)

Производные единицы авиатехника

ВеличинаЕдиницаЧерез базовыеОбозн.
Силаньютонкг·м/с²Н
ДавлениепаскальН/м²Па
Работа, энергияджоульН·мДж
МощностьваттДж/сВт
НапряжениевольтВт/АВ
Ёмкость зарядакулонА·сКл
Частотагерц1/сГц
Уголрадианм/мрад

Приставки СИ используются во всём диапазоне: м- (милли, \(10^{-3}\)), к (кило, \(10^{3}\)), М (мега, \(10^{6}\)). Пример: \(5\,000\ \text{мА} = 5\ \text{А} \); 2,4 ГГц = 2,4·10⁹ Гц.

↑ К оглавлению

4. Пересчёт: старые и импортные единицы

В старой и импортной документации встречаются не-СИ единицы. Рабочие соотношения:

ВеличинаСтарая/импортная единицаПеревод в СИ
Сила1 кГс (кГ, kgf)9,80665 Н
Давление1 ат (техническая атмосфера) = 1 кГс/см²98 066,5 Па ≈ 98,1 кПа
Давление1 мм рт. ст. (торр)133,322 Па
Давление1 атм (физическая)101 325 Па
Давление1 bar100 000 Па = 100 кПа
Давление1 psi6 894,76 Па
Энергия1 кВт·ч3,6·10⁶ Дж
Скорость1 узел0,51444 м/с (0,1852 км/ч)
Скорость1 миля/ч0,44704 м/с
Длина1 фут0,3048 м
Масса1 фунт (lb)0,453592 кг
Запомните: 1 бар не равен 1 стандартной атмосфере: bar = 100 000 Па, а atm = 101 325 Па. Смешение даёт ошибку 1,3 % — критично при калибровке барометра.
↑ К оглавлению

5. Измерительные приборы и точность

ПриборИзмеряетТипичная точностьГде применяется
Весы (напольные/настольные)Масса, кг1–10 гвзвешивание компонентов, ЦТ
Цифровой мультиметрВ, А, Ом0,1–1 %проверка АКБ, ESC, проводки
Анализатор АКБВ, А, Дж (Вт·ч)1–2 %разрядные тесты батарей
Барометр (рисунок — Wikipedia) / Барометр / датчик (BMP280, MS5611)Давление, гПа±0,1–1 гПавысотомер, калибровка QNH (нормальное барометрическое давление на уровне моря)
АнемометрСкорость ветра, м/с±0,3 м/соценка условий запуска
Термометр (IR/контактный)Температура, °C±0,5–1 °Cконтроль нагрева моторов, ESC (электронный регулятор скорости)
Микрометр/штангенциркульРазмеры, мм0,01 ммконтроль крепежа, втулок

Типичные ошибки

  • Смотреть показания мультиметра без указания диапазона и единицы — «показал 12,6» (это вольты, а не амперы).
  • Использовать весы с точностью 10 г для батареи массой 250 г — ошибка в массе до 4 %, что ложится на ЦТ.
  • Не проверять единицы в настройках прибора/ГК (ГПа/psi, км/ч/узлы) перед полётом.
↑ К оглавлению

6. Правила работы с величинами

  • Любое число в расчёте и в журнале обслуживания пишется только с единицей: «тяга 1,8 кг» → «тяга 17,6 Н (≈1,8 кгс)».
  • Перед подстановкой в формулу — привести все величины к СИ. Формулы этого цикла записаны для СИ.
  • Результат округлять по точности входных данных (не более 3 значащих цифр, если данные паспортные).
  • Проверять размерность результата: если «мощность» получилась в Вт/м² — где-то ошибка.
Практический вывод: минута на проверку единиц экономит полёт: перепутанные мм и метры в настройке вылета или гПа и psi в барометре — это не «немного неточно», это другой полёт.
↑ К оглавлению

7. Единицы, которые встречаются в документации БПЛА

ДокументЧто даютВ каких единицах
Паспорт БПЛАВзлётная масса, размеры, потолоккг, мм/м, м
Даташит АКБЁмкость, напряжение, C-rate (множитель тока разряда)мА·ч, В, А
Даташит мотораТяга, обороты, мощностьг/мН, об/мин, Вт
МетеообзорДавление, температура, ветергПа, °C, м/с
Доки связи (ELRS (ExpressLRS) и другие)Частоты, мощностиМГц/ГГц, дБм
Нормативы РФВысоты, массы, зоным, кг, км

Тягу в даташитах дают в граммах (г) — подразумевается «граммы-силы»: 1 500 г тяги = 14,7 Н. При сравнении моторов держите единицу одинаковой у всех.

↑ К оглавлению

8. Практика: типовые задачи (с решениями)

Все задачи построены по единому шаблону: Задача — что происходит и что нужно найти (обычным языком); Заданные параметры — таблица всех известных величин с единицами измерения; Искомые параметры — что вычислить, с единицами; Решение — по шагам; Ответ и Вывод — результат и его практический смысл.

Задача 1. Давление из старой инструкции

Задача. В старой инструкции рабочее давление гидросистемы указано в «ат» (технических атмосферах). Нужно перевести значение в единицы, используемые в нашей документации: килопаскали (кПа) и psi.

Заданные параметры:

ПараметрЗначение
рабочее давление, p35 ат
коэффициент перевода 1 ат в паскали98 066,5 Па
коэффициент перевода 1 psi в паскали6 894,76 Па

Искомые параметры:

  • давление, p (кПа);
  • давление, p (psi).

Решение.

  1. Переводим ат в паскали: \(p = 35 \cdot 98\,066{,}5 = 3\,432\,327{,}5 \) Па.
  2. Переводим паскали в килопаскали (кило = 1000): \(p = 3\,432\,327{,}5/1000 \approx 3432 \) кПа.
  3. Переводим в psi (делим паскали на вес одного psi): \(p = 3\,432\,327{,}5/6894{,}76 \approx 498 \) psi.
Ответ: \(p \approx 3432\ \text{кПа} \approx 498\ \text{psi} \). Вывод: при работе со старой документацией сначала переводим в СИ (Па), затем в нужную единицу — так исключаются ошибки округления.

Задача 2. Скорость в трёх системах

Задача. Крейсерская скорость БПЛА (беспилотного летательного аппарата) указана в СИ (м/с). Нужно перевести её в единицы метеообзора (км/ч) и в авиационные единицы (узлы), чтобы сопоставить значения из разных документов.

Заданные параметры:

ПараметрЗначение
скорость, v18 м/с
коэффициент: 1 м/с в км/ч3,6 км/ч
коэффициент: 1 узел в м/с0,51444 м/с

Искомые параметры:

  • скорость, v (км/ч);
  • скорость, v (узлы).

Решение.

  1. В км/ч умножаем на 3,6 (в часе 3600 с, в километре 1000 м): \(v = 18 \cdot 3{,}6 = 64{,}8 \) км/ч.
  2. В узлах делим на вес одного узла: \(v = 18/0{,}51444 \approx 35 \) узлов.
Ответ: \(v = 64{,}8\ \text{км/ч} \approx 35 \) узлов. Вывод: м/с — для расчётов, км/ч — в документации, узлы — в авиации и метеообзорах. Это одна и та же скорость, записанная в разных единицах.

Задача 3. Ёмкость и энергия АКБ

Задача. АКБ (аккумуляторная батарея) 6S 5 000 мА·ч, номинальное напряжение 22,2 В. Нужно найти ёмкость в ампер-часах (А·ч) и энергию, запасённую в батарее, в ватт-часах (Вт·ч) — именно её сравнивают при выборе батарей под задачу.

Заданные параметры:

ПараметрЗначение
ёмкость, Q5 000 мА·ч
номинальное напряжение, U22,2 В

Искомые параметры:

  • ёмкость, Q (А·ч);
  • энергия, E (Вт·ч).

Решение.

  1. Переводим миллиампер-часы в ампер-часы (милли = 10^-3): \(Q = \frac{5\,000}{1000} = 5\ \text{А·ч} \).
  2. Энергия равна произведению напряжения на ёмкость: \(E = U \cdot Q = 22{,}2 \cdot 5 = 111 \) Вт·ч. В кВт·ч: 111/1000 ≈ 0,111 кВт·ч.
Ответ: \(Q = 5\ \text{А·ч} \); \(E \approx 111\ \text{Вт·ч} (0{,}111\ \text{кВт·ч}) \). Вывод: ёмкость (А·ч) — сколько батарея отдаст заряда; энергия (Вт·ч) — сколько она отдаст работы. Для сравнения батарей под конкретную задачу важна именно энергия.

Задача 4. Тяга из даташита

Задача. В даташите мотора тяга указана в «граммах» — подразумевается грамм-сила (старая единица силы). Нужно перевести тягу в ньютоны (Н) для расчётов и в килограмм-силы (кГс) для сравнения с документами старой серии.

Заданные параметры:

ПараметрЗначение
тяга по даташиту, F1 500 г (грамм-сила)
коэффициент: 1 грамм-сила в ньютоны0,00980665 Н
коэффициент: 1 кГс в ньютоны9,80665 Н

Искомые параметры:

  • тяга, F (Н);
  • тяга, F (кГс).

Решение.

  1. Переводим в ньютоны: \(F = 1500 \cdot 0{,}00980665 = 14{,}71 \) Н.
  2. Переводим в кГс: \(1\,500\ \text{г} = 1{,}5\ \text{кг} \), а значит 1 500 грамм-сила = 1,5 кГс (проверка: 1,5 · 9,80665 = 14,71 Н — совпадает).
Ответ: \(F \approx 14{,}7\ \text{Н} = 1{,}5\ \text{кГс} \). Вывод: «граммы» в даташитах моторов — это грамм-сила, а не масса. В расчётах всегда переводим в ньютоны, чтобы не путать силу и массу.

Задача 5. Давление из иностранного прибора

Задача. Иностранное оборудование показывает атмосферное давление в psi (фунт-сила на квадратный дюйм): 14,7 psi. Нужно перевести в паскали (Па) и гектопаскали (гПа) и проверить, что это стандартное атмосферное давление на уровне моря.

Заданные параметры:

ПараметрЗначение
показание прибора, p14,7 psi
коэффициент: 1 psi в паскали6 894,76 Па
коэффициент: 1 гПа в паскали100 Па
стандартное атмосферное давление (для проверки)101 325 Па

Искомые параметры:

  • давление, p (Па);
  • давление, p (гПа).

Решение.

  1. Переводим psi в паскали: \(p = 14{,}7 \cdot 6894{,}76 \approx 101\,353 \) Па.
  2. Переводим в гектопаскали (гекто = 100): \(p = 101\,353/100 \approx 1013{,}5 \) гПа.
  3. Сравниваем со стандартом: 101 325 Па (1013,25 гПа) против полученных 101 353 Па — расхождение 0,03 % из-за округления показания (14,7). Это стандартное атмосферное давление.
Ответ: \(p \approx 101\,353\ \text{Па} \approx 1\,013{,}5\ \text{гПа} \) — стандартная атмосфера. Вывод: psi — единица шин и иностранного оборудования; метеообзор работает в гПа. Перед калибровкой высотомера переводим всё в гПа.
↑ К оглавлению

9. Чек-лист самопроверки знаний

Отметьте пункты, которые вы действительно понимаете и можете применить без подсказок.

НавыкПроверка
Базовые единицымогу назвать 7 базовых единиц СИ
Производныемогу записать Н, Дж, Вт, Па через базовые
Кг и кгспонимаю разницу массы и силы
Давленияпересчитаю атм / бар / мм рт. ст. / psi
Скоростипересчитаю м/с / км/ч / узлы
Температурыпересчитаю °C / К
Приборывыберу прибор под величину и знаю его точность
Дисциплинапишу единицу к каждому числу, проверяю размерность
Даташитычитаю тягу в «граммах» и перевожу в ньютоны
Настройкипроверяю единицы в приборах и ГК перед полётом
↑ К оглавлению

10. Источники

  1. BIPM, «The International System of Units (SI)» — SI Brochure, 9-е изд. bipm.org/si-brochure
  2. NIST, «The International System of Units (SI)» — официальное руководство. nist.gov/si-units
  3. NIST CODATA — физ. константы \((g_{0} = 9{,}80665\ \text{м/с}^{2}) \). physics.nist.gov/cuu/Constants
  4. ГОСТ 8.417 «Единицы величин» — допуск СИ в технической документации РФ.
  5. Wikipedia, «Barometer» — барометры: принцип, типы (рисунок). en.wikipedia.org/wiki/Barometer / ru.wikipedia.org/wiki/Барометр (Барометр)

Проверено: 02.09.2026.

↑ К оглавлению
  • мод. : Воскресенье, 13 сентября 2026