CC BY
4
Системный анализ, управление и обработка информации
УДК 629.7.01
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-427-428
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ КОМПАКТНОГО БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА САМОЛЕТНОГО ТИПА С РАСКРЫВАЮЩИМИСЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ
Е.В. Воробьев, И.А. Тычков, М.Г. Фетисов, Т.Х. Шайдуллин
В данной статье рассматривается вариант раскрытия аэродинамических поверхностей компактного беспилотного летательного аппарата самолетного типа. Произведен обзор существующих подходов к взлету беспилотного летательного аппарата. Определены положительные стороны механизма раскрытия и его недостатки.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, аэродинамическая поверхность, механизм раскрытия.
В современном мире беспилотные летательные аппараты (БЛА) стремительно развиваются и широко применяются в различных сферах, включая военную, гражданскую и научную область. Огромный интерес к использованию беспилотных летательных аппаратов привел к развитию их разнообразных типов для решения различных задач. Можно выделить четыре основных вида БЛА: однороторные вертолетные, мультироторные вертолеты, БЛА самолетного типа с фиксированным крылом и гибридные комбинации.
БЛА самолетного типа подразделяются на классы по различным признакам: дальности полета, грузоподъемности, радиусу действия, взлетной массе, аэродинамической компоновки, способу запуска и т.д.
К компактным (легким) БЛА самолетного типа относятся, те летательные аппараты чья взлетная масса не превышает 20 кг. Данные БЛА получили распространение в последнее десятилетие в связи с прогрессом в электронике и удешевлением малогабаритных электронных устройств. При проектировании делается акцент на компактность, удобство транспортировки и оперативность запуска.
Движение по воздуху компактного БЛА осуществляется с помощью микродвигателя и аэродинамических приспособлений. Электродвигатели являются одним из единственных вариантом силовой установки легких БЛА.
БЛА данного класса имеют различные способы взлета, которые обеспечивают необходимую начальную скорость для полета. Одним из способов взлета является старт с леера - катапульты), которая состоит из прочного резинового жгута, крепящегося одним концом к фюзеляжу взлетающего аппарата, а другим к штырю, закрепленному на земле. Достоинством данного способа запуска является малый вес и простота оборудования, к недостаткам относятся ограничения по весу запускаемого БЛА аппарата, невозможность работы на низких температурах. Альтернативой является запуск с жесткой катапульты с направляющей, это позволяет запускать значительно более тяжелые аппараты, но конструкция данных катапульт довольно тяжелая и большая, что негативно влияет на оперативность запуска и удобство транспортировки, также конструкция БЛА для данных катапульт должна иметь постоянную форму крыла в плане, в следствие чего затрудняется транспортировка. Существует способ запуска с помощью энергии горения пороха - пороховые катапульты, достоинства данного способа: простота, надежность, энерговооруженность. Недостатками являются: отсутствие скрытности работы, повышенная опасность для обслуживающего персонала. Пороховая катапульта практически не заменим при запуске тяжелых БЛА с реактивным двигателем, но применение ее для запуска мини БЛА не целесообразно.
Запуск из транспортно-пускового контейнера с помощью энергии сжатого воздуха позволяет сравнительно за короткое время производить пуск БЛА, а также значительно увеличить удобство транспортировки за счет малых габаритных размеров. Для данного способа запуска, подразумевается конструкция БЛА с раскрывающимися аэродинамическими поверхностями. Наличие складываемых аэродинамических поверхностей таких как: рулей, крыльев обусловлено тем что, БЛА находится в сложенном состоянии в пусковом контейнере, уменьшением габаритов, а также уменьшением габаритов пускового контейнера или стартового модуля. В момент пуска и вылета аппарата из трубы транспортного-пускового контейнера аэродинамические поверхности за короткий промежуток времени раскрываются с целью обеспечения аэродинамических характеристик и осуществления дальнейшего полета.
Рис 1. Механизм раскрытия аэродинамических поверхностей: 1- ось; 2 - аэродинамическая поверхность; 3 - возвратная пружина; 4 - ограничитель хода
Известны различные механизмы раскрытия аэродинамических поверхностей, которые относятся к элементам конструкции летательных аппаратов. Известен поворотный узел крыла (ЦБ патент 426862, от 21.04.1981 г., МПК Б42Б 13/32), состоящий из двух улов крепления и раскладывания. Недостатком данного устройства являются
Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. Вып. 8
недостаточно высокая несущая способность крыла, а также усложнение конструкции из-за двух узлов крепления и раскладывания.
Одним из перспективных вариантов механизма раскрытия аэродинамических поверхностей представлен на Рисунке 1. В сложенном состоянии аэродинамические поверхности 2 находятся вдоль корпуса, для осуществления возможности размещения БЛА в транспортно-пусковом контейнере. Возвратная пружина 3, которая представляет собой, пружину кручения с прямоугольным поперечным сечением, находится в сжатом состоянии. Возвратные пружины 3 закреплены в неподвижной оси 1, которая в свою очередь, установлена в корпусе БЛА. В момент пуска (вылета) БЛА, аэродинамические поверхности 2 под действием пружин возвратных пружин 3 раскрываются перпендикулярно корпус БЛА, дельнейшему движению препятствуют ограничители хода 3.
Данный механизм является поворотным узлом крыльев компактного беспилотного летательного аппарата самолетного типа.
Преимуществами данного механизма является:
- простота конструкции;
- механический привод в виде пружин кручения, связанных в единую систему раскрытия аэродинамических поверхностей, позволяет получить значительный раскрывающий момент, при малом весе и аэродинамическом сопротивлении элементов механизма;
- мгновенное раскрытие аэродинамических поверхностей в момент вылета БЛА из транспортно-пускового контейнера.
Недостатками данного устройства являются:
- недостаточно высокая несущая способность крыла;
- применения устройства только с компактными летательными аппаратами;
- относительно невысокие скорости запуска и полета БЛА.
Заключение. Современные беспилотные авиационные системы представляют собой наукоемкую, высокотехнологичную область и являются одним из наиболее перспективных направлений развитий авиации.
Различные типы БЛА, варианты их конструкции, обусловлены требованиями предъявляемые к ним и сферой их применения. Работа над удобством транспортировки БЛА, уменьшением времени развертывания привели к использованию многих способов взлета и транспортировки. Одним из таких способов является запуск из транс-портно-пускового контейнера с помощью энергии сжатого воздуха или энергии пороховых газов. Данный способ подразумевает собой размещение беспилотного летательного аппарата в транспортно-пусковом контейнере в сложенном состоянии, что в свою очередь приводит к особенностям в конструкции БЛА самолетного типа,
Список литературы
1. "Камикадзе" XXI века. Калистратов А. А. №4, б.м. : Армейский сборник, 2021 г.
2. Патент №2513080. Поворотный узел крыла компактного летательного аппарата. №2012152662: заявл. 07.12.2012: опубл. 20.04.2014 / А. Н. Юрконенко; заявитель, патентообладатель ОАО "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение"
3. Научные революции сущность и роль в развитии науки и техники: сборник статей Международной научно - практической конференции (8 мая 2017 г., г. Пермь). В 3 ч. Ч.2. Уфа АЭТЕРНА, 2017. 205 с.
4. Гулай Е.С. Особенности и преимущества беспилотных летательных аппаратов самолетного типа по сравнению с другими типами БПЛА. Москва: Московский авиационный институт.
5. Булат П.В., Минин О.П. О современном подходе к проектированию беспилотных летательных аппаратов самолетного типа с коротким взлетом и посадкой // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 6. С. 961-996. DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-6-961-996.
Воробьев Евгений Владиславович, старший научный сотрудник, командир 5 роты (научной), [email protected], Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,
Тычков Илья Алексеевич, младший научный сотрудник, командир взвода 5 роты (научной), Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,
Фетисов Максим Григорьевич, специалитет, старший оператор, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,
Шайдуллин Тимур Халилович, специалитет, оператор, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
DESIGN FEATURES OF COMPACT UNMANNED AERIAL VEHICLE OF THE AIRPLANE TYPE WITH OPENING
AERODYNAMIC SURFACES
E.V. Vorobyov N.I. Chernikov, M.G. Fetisov, Y.S. Shulepin
This article discusses the option of revealing the aerodynamic surfaces of a compact unmanned aerial vehicle of an airplane type. An overview of existing approaches to the take-off of an unmanned aerial vehicle has been made. The positive aspects of the disclosure mechanism and its disadvantages are identified.
Key words: unmanned aerial vehicle, aerodynamic surface, opening mechanism.
Vorobyov Evgeny Vladislavovich, senior research associate, commander of the 5th company (scientific), [email protected], Russia, Anapa, FGAU «VIT «ERA»,
Tychkov Ilya Alekseevich, junior researcher, commander of the 5th company (scientific), Russia, Anapa, FGAU «VIT «ERA»,
Fetisov Maksim Grigoreevich, specialist degree, operator, Russia, Anapa, FGAU «VIT «ERA»
