Com o desenvolvimento contínuo da ciência e tecnologia, os drones são amplamente utilizados em muitos campos. Para UAVs que executam tarefas de entrega de ponto fixo no ar, sua precisão de entrega não depende apenas da tecnologia de operação do UAV, mas também está relacionada ao estado e ambiente em que o UAV executa a tarefa, como Fatores como altitude , velocidade, velocidade do vento no local do drone e o ambiente geográfico ao redor do ponto de lançamento. Somente drones a jato são considerados nesta questão, consulte os materiais relevantes e estude as seguintes questões:
Questão 1: Supondo que o UAV voe paralelamente ao plano horizontal, ele lança materiais no ar (os materiais são esféricos, com raio de 20 cm e peso de 50 kg) para o local designado no solo.
(1) Estabeleça um modelo matemático para fornecer a relação entre a distância de queda do drone (a distância em linha reta entre o drone e o ponto de pouso designado do material no solo ao entregar materiais) e a altura de voo do drone, velocidade de voo, resistência do ar, etc.
(2) Suponha que a altura de voo do UAV seja de 300m, a velocidade de voo seja de 300km/h, a velocidade do vento seja de 5m/s e a direção do vento seja paralela ao plano horizontal. Estabeleça um modelo matemático para fornecer a distância de lançamento do drone quando a direção de voo do drone for a mesma que a direção do vento (o ângulo incluído é de 0 graus), oposta (o ângulo incluído é de 180 graus) e vertical (o ângulo incluído é 90 graus).
Questão 2: Os UAVs podem não apenas lançar materiais em pontos fixos, mas também lançar explosivos através do tubo de lançamento instalado na frente do UAV para limpar o rio. O processo geral é: o drone primeiro voa horizontalmente perto da área onde o obstáculo está localizado, depois mergulha para encontrar o momento certo para lançar os explosivos e, em seguida, sobe e voa para longe após o lançamento. Atualmente, um rio está bloqueado por acúmulo de gelo, sendo necessário o uso de um drone para lançar explosivos (os explosivos são esféricos, com raio de 8cm e peso de 5kg) para explodir o alvo. Suponha que a distância horizontal do ponto inicial do UAV ao alvo seja de 10000m. Afetado pelo ambiente, o drone deve mergulhar e lançar, e a direção de lançamento é consistente com a direção de voo do drone.
(1) Estabeleça um modelo matemático para fornecer a relação entre a distância de lançamento do UAV (a distância linear entre o ponto de lançamento e o alvo) e a altitude de voo, velocidade de voo, ângulo de mergulho e velocidade de lançamento do UAV.
(2) Assumindo que a velocidade do vento é de 6m/s, a altitude de voo do drone é de 800m, a velocidade de voo é de 300km/h quando se aproxima do alvo e a velocidade de lançamento do explosivo é de 600km/h (em relação ao velocidade do drone). É necessário que a distância entre o UAV e o alvo esteja entre 1000 m e 3000 m ao lançar explosivos, e a altura do UAV não seja inferior a 300 m. Forneça a estratégia de lançamento para o UAV atingir o alvo.
Questão 3: A precisão do UAV lançando explosivos e atingindo o alvo tem muito a ver com a estabilidade do vôo do UAV. Nas mesmas condições, quanto mais estável for o UAV ao lançar explosivos, maior será a precisão de acertar o alvo. Depois de começar a mergulhar, o operador do UAV precisa ajustar constantemente a atitude de voo do UAV para corrigir a influência da direção e velocidade do vento no UAV.
(1) No caso de uma certa velocidade de voo e velocidade de lançamento, vários fatores são considerados de forma abrangente, um modelo matemático é estabelecido, a estabilidade do voo UAV é quantificada, a relação entre estabilidade e precisão de acerto é fornecida e simulação numérica, etc. O método é analisar e verificar a estabilidade do UAV.
(2) Assumindo que a velocidade do vento é de 6 m/s, o alcance da velocidade de voo do UAV é de 300 km/h -400 km/h e a velocidade de lançamento de explosivos é de 500 km/h (em relação à velocidade do UAV) . O UAV começa a mergulhar a uma altitude de 800m, o ângulo de mergulho inicial é de 45° e a altura de voo ao lançar explosivos não é inferior a 300m. Forneça a estratégia de ajuste ideal para a atitude de voo para manter o UAV o mais estável possível .