تقدير زمن التحمّل لطائرة مسيّرة كهربائية دون خداع النفس

الحساب الساذج ولماذا يضلّل

التقدير البديهي يقسم السعة على التيار المسحوب:

t = C / I

فحزمة 5,000 مللي أمبير-ساعة تسحب 25 أمبير توحي بـ12 دقيقة. لكنك عملياً سترى أقل بفارق معتبر، لأسباب تتضاعف لا تتجمّع.

الاحتياطي ليس اختيارياً

خلايا الليثيوم بوليمر تتضرّر بالتفريغ العميق. فالحزمة التي تُنزل تكراراً دون نحو 3.5 فولت للخلية تحت الحمل تفقد عمرها الدوري سريعاً، والخلية المُستنزَفة تماماً قد لا تستعيد سعتها أبداً.

خطّط للهبوط مع بقاء 20–25%. وهذا ليس تحفّظاً بل هو تعريف السعة القابلة للاستخدام. وبذلك تصير الاثنتا عشرة دقيقة نحو تسع فوراً.

السعة تنخفض مع معدّل التفريغ

تُقاس السعة الاسمية عند معدّل تفريغ منخفض، غالباً 0.2C أو 1C. وعند المعدّلات الأعلى تسبّب المقاومة الداخلية هبوطاً في الجهد، فتسلّم الحزمة طاقة أقل قابلة للاستخدام قبل بلوغ جهد القطع. وهذا أثر بوكيرت — أقل وضوحاً في كيمياء الليثيوم منه في الرصاص الحمضي، لكنه موجود.

عند 5C توقّع نسبة قليلة دون الاسمي. وعند 10C فما فوق يصير الفقد معتبراً، وقد تُطلق الأحمال العابرة قطعَ الجهد المنخفض قبل ما يوحي به السحب المتوسط بكثير.

التحويم ليس طيراناً مستقراً

في المروحيات المتعدّدة، تحكم تحميلُ القرص قدرةَ التحويم. فمن نظرية الزخم، تتغيّر القدرة المستحثة مع الدفع مرفوعاً للأس 3/2 مقسوماً على الجذر التربيعي لمساحة القرص. والنتيجة أن طائرة أثقل على الدوّارات ذاتها تكلّف قدرة أكبر بغير تناسب.

لذا فعقوبات الحمولة أسوأ من الخطّية: فإضافة 20% إلى الكتلة الإجمالية تكلّف أكثر من 20% من قدرة التحويم بوضوح. ولهذا يتدهور تحمّل المروحيات المتعدّدة بحدّة مع الحمولة، ولهذا تُعدّ الدوّارات الأكبر من الحاجة واحدة من التحسينات القليلة المجانية فعلاً.

أما الطائرات ثابتة الجناح فالطيران المستقر قرب سرعة أفضل تحمّل أكفأ بكثير من أي تحويم، ولهذا كثيراً ما يحسم متطلب التحمّل التكوينَ قبل أي شيء آخر.

خسائر يجب حسابها

كل مرحلة في السلسلة تأخذ نصيبها:

• كفاءة المنظّم والمحرّك — عادةً 80–90% مجتمعةً عند نقطة التصميم، وأسوأ بعيداً عنها
• كفاءة المروحة — 70–85% لمروحة مطابَقة جيداً، وأقل كثيراً إن كانت غير مطابَقة للمحرّك أو لسرعة الطيران
• الإلكترونيات والحمولة ووصلة البيانات والمسخّنات — صغيرة منفردة، وليست كذلك مجتمعة
• الحرارة — البرد يخفض السعة المتاحة ويرفع المقاومة الداخلية بوضوح، وحزمة مشبعة بالبرد قد تسلّم أقل بكثير من الحزمة ذاتها عند 20 درجة مئوية

تقدير أكثر صدقاً

t ≈ (C × DoD × k_rate) / I_avg

حيث DoD عمق التفريغ القابل للاستخدام (≈0.75–0.8)، وk_rate معامل خفض لمعدّل التفريغ (≈0.9–0.97)، وI_avg متوسط التيار شاملاً الإلكترونيات والحمولة، مُرجَّحاً عبر ملف المهمة لا مأخوذاً عند الطيران المستقر.

ثم اخفض أكثر لمراحل الصعود، والرياح المواجهة، واحتياطي للتحويل أو لمحاولة اقتراب ثانية.

قِس ثم ثِق

ينبغي التحقق من كل تقدير باختبار تحمّل مضبوط: حمولة ثابتة، وظروف معلومة، وتسجيل للجهد والتيار، والطيران حتى عتبة احتياطيك الفعلية لا حتى الاستنزاف.

افعل ذلك بضع مرات وستحصل على معامل تصحيح لهيكلك أثمن من أي نموذج. نفّذ الاختبار قبل ذكر رقم تحمّل لعميل، لأن الرقم الذي تذكره يصير الرقم الذي تُحاسَب عليه.