Primeiro, você precisa de uma relação empuxo-peso maior que 1, para que o dispositivo possa manter o voo. Você deve ser capaz de encontrar dados sobre a quantidade de empuxo (levantar no caso de rotores; é a mesma coisa) que eles podem produzir e quanta potência é necessária para alguns propulsores e rotores existentes.
A eficiência, que é a razão de impulso para potência, geralmente aumenta com a área do disco. É por isso que os helicópteros têm rotores grandes - eles precisam de menos energia para produzir a sustentação desejada.
Então você também precisará de área suficiente. Você pode escolher um rotor como um helicóptero normal ou pode escolher várias hélices em um estilo similar a
(via esta resposta )
ou
( desta empresa )
Você deve ser capaz de obter empuxo (estático) e eficiência para que algumas hélices padrão usem suas estimativas.
Tenha em mente que o empuxo máximo diminui com a densidade do ar e você precisará do empuxo até a altitude desejada. A 5000 pés, a densidade é ~ 86% daquela ao nível do mar, sujeita ainda ao tempo, pois a densidade também diminui com a temperatura.
Agora, quando você tem um conjunto de hélices que podem produzir empuxo suficiente com sua potência disponível, você ainda precisará de algum excesso de energia. Esse excesso de potência indicará aproximadamente sua taxa máxima de subida: basta dividir o excesso de potência por peso².
Observe que o excesso de energia diminuirá com a altitude, pois a eficiência diminuirá com a densidade.
E, por último, você precisará ter energia suficiente armazenada para manter a potência total pelo tempo que levará para subir até essa altitude.
¹ O peso é uma força que age sobre um corpo devido à gravidade, ou seja, a massa vezes a constante de gravidade, para que possa ser comparado diretamente a outras forças (empuxo).
² Dado que o peso é força, o poder divisor por ele produz velocidade (vertical).
Nota sobre delta_v. Essa é uma quantidade característica para foguetes , onde o fator limitante é o momento que eles podem transmitir aos gases de escape que são gerados somente a partir do combustível. E como momentum é massa vezes a velocidade, dividir o momento por massa dá um valor característico útil, o $ \ Delta V $, com dimensão de velocidade.
No entanto, você tem hélices e elas transmitem o impulso para o ar circundante, do qual você tem suprimento ilimitado. Portanto, o momento não é limitante para você, a energia que você perde com ele é. Você minimiza a energia usando muito ar, isto é, aumentando a massa da massa reativa, não sua velocidade. Foguetes não podem aumentar a massa, já que o combustível é tudo que eles têm, então eles devem maximizar a velocidade de exaustão e são intencionalmente ineficientes no sentido da relação de empuxo-potência mencionada acima.
