Время полёта от ёмкости батареи

Главное ограничение автономности — батарея; научимся переводить её ёмкость в минуты полёта.

Ёмкость батареи в мА·ч вместе с напряжением даёт запас энергии, а он, делённый на мощность, — время полёта.

Из мА·ч в ватт-часы

Ёмкость указывают в миллиампер-часах (мА·ч). Чтобы получить энергию в ватт-часах, переводим в ампер-часы и умножаем на напряжение:

$$ E = \frac{C_{\text{мА·ч}}}{1000}\cdot U \cdot \eta_{\text{исп}} $$

Множитель $\eta_{\text{исп}}$ — доля реально используемой ёмкости. Литий-полимерную батарею нельзя разряжать в ноль (это её убьёт), обычно используют около 80%. Время полёта — энергия, делённая на среднюю мощность:

$$ t = \frac{E}{P} $$

C_mAh = 5200      # ёмкость, мА*ч
U = 14.8          # напряжение (4S Li-Po), В
usable = 0.8      # используем 80%
P_hover = 180.0   # средняя мощность висения, Вт
E = C_mAh / 1000 * U * usable
t_h = E / P_hover
print("Запас энергии:", round(E, 1), "Вт*ч")
print("Время полёта:", round(t_h * 60, 1), "мин")

Вывод:

Запас энергии: 61.6 Вт*ч
Время полёта: 20.5 мин

Батарея на 5200 мА·ч при 14.8 В с разумным запасом даёт около 20 минут висения. В реальном полёте с манёврами и ветром мощность выше — время выйдет меньше.

Связь с маршрутом

Теперь два расчёта соединяются: время маршрута (из прошлого урока) должно быть заметно меньше времени по батарее, причём с запасом на возврат и резерв. Хорошее правило — планировать использование не более 70–80% доступной энергии, оставляя резерв на непредвиденное (встречный ветер на обратном пути, ожидание посадки).

Как работает под капотом

Автопилот следит за напряжением батареи в реальном времени: под нагрузкой оно проседает, и по характерному падению оценивается остаток. При достижении порога срабатывает failsafe — автоматический возврат домой (RTL) или посадка. Поэтому реальный «полезный» бюджет ещё меньше расчётного — часть отдана на безопасный возврат.

Частые ошибки

• Считать по 100% ёмкости — глубокий разряд убивает Li-Po и опасен.
• Брать мощность висения для расчёта агрессивного полёта — манёвры тратят больше.
• Не закладывать резерв на возврат и ветер: аппарат может не дотянуть до точки посадки.

Итог

• $E=(C/1000)\cdot U\cdot \eta_{\text{исп}}$; время $t=E/P$.
• Используют ~80% ёмкости Li-Po; планируют не более 70–80% энергии.
• Failsafe по напряжению забирает часть бюджета на безопасный возврат.