РАЗРАБОТКА ФЮЗЕЛЯЖА БПЛА Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

VIII Международная научно-практическая конференция Библиографический список:

1. Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент [Текст]: ГОСТ 8240-97. Введ. 2002-01-01.

2. Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент [Текст]: ГОСТ 8509-93. Введ. 1997-01-01.

3. Иванченко Ф. К. Расчёты грузоподъёмных и транспортирующих машин. - Киев. Издательское объединение «Вища школа». Головное изд-во, 1978 г. - 576 с.

© Р.А. Пузанов, Ш. Калымбеков, Д.О. Дохов 2021

УДК 62-214.3

Рыбалкин Сергей Александрович Rybalkin Sergey Alexandrovich, Дубикайтис Анастасия Петровна Dubikaitis Anastasia Petrovna, Горбачев Иван Алексеевич Gorbachev Ivan Alexeyevich Студент Student

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра-Великого

Peter the Great St. Peterburg University

РАЗРАБОТКА ФЮЗЕЛЯЖА БПЛА DEVELOPMENT OF THE UAV'S FUSELAGE

Аннотация, в данной статье представлен подход к конструированию фюзеляжа четырехвинтового беспилотного летательного аппарата.

Abstract: this article presents an approach to the design of the fuselage of a four-rotor unmanned aerial vehicle.

«Вопросы развития современной науки и техники» Ключевые слова: БПЛА, фюзеляж, рама, конструирование, 3d-моделирование, летательный аппарат.

Key words: UAV, fuselage, frame, design, 3d modeling, aircraft.

Сконструируем фюзеляж четырехвинтового беспилотного летательного аппарата (рис. 1).

Рис. 1. БПЛА

Главной задачей фюзеляжа является оптимальная и правильная компоновка электроники, демпфирование датчиков и придание эстетичного и эргономичного вида аппарату [1].

Определим порядок разработки фюзеляжа: интеграция к раме квадрокоптера; внутренний несущий каркас; компоновка электроники; внешняя обшивка; крепление АКБ.

Наиболее сложной задачей является п.1 из перечисленных. Сложность проектирования обусловлена сложностью геометрической формы при сохранении жесткости соединений.

Разработаем нижнюю пластину фюзеляжа. Обратим внимание на геометрию стягивающий пластины и заметим, что допустимо условно разделить деталь на 3 секции, где разделителями будут является поперечные ребра

185

VIII Международная научно-практическая конференция жёсткости. Тогда заложим: задняя область — разводка питания электроники,

центральная — плата автопилота и датчики МРШ250 и ВМР280, передняя —

датчик НС^04 и ESP8266.

Огибание ребер жесткости предлагается сделать не прямым, а путем повторения контура кривообразного ребра. Данное решение допустимо использовать при технологии 3D печати, оно минимизирует затрату материала на удаляемые поддержки и увеличить толщину огибаемой области детали, что из-за сложной формы повысить прочность и жесткость. Дополнительно укрепим переход продольными ребрами жесткости. Кривизна огибаемой области в черно-белых полосах (рис. 2). Нижняя пластина (рис. 3).

Рис. 2. Кривизна огибаемой области

а - месте крепления платы автопилота, б - места крепления боковых пластин, в - места крепления пластины к раме, г - место посадки ультразвукового датчика, д - место крепления передней/задней пластины, з - технологические отверстия под разводку кабелей, и - отверстия крепления платы распределения питания

Рис. 3. Нижняя пластина

Боковая пластина (рис. 4) служит обшивкой фюзеляжа, но также является несущим элементов внутреннего каркаса, закрепив на себе пластину крепления датчиков. Исходя из перечисленного боковая пластина должна объединить в себе характеристики несущего элемента и дизайна.

Для обеспечения жесткой опоры закрепим пластину к раме, дополнительно создадим предварительный натяг скрепив боковую пластину с нижней.

а - место крепления пластина крепления датчиков, б - место крепления пластины к раме, в - место огибания ребер жесткости, г - место крепления пластины крепления АКБ, д - место крепления передней/задней пластины,

ж - место крепления обшивки.

Рис. 4. Боковая пластина

Далее разработаем оптимальную компоновку электроники и пластину крепления датчиков (рис. 5). Основной задачей компоновки является минимизация занимаемого объема с сохранением всех условий работы датчиков. Так, ультразвуковой дальномер HC-SR04 необходимо направить вниз, т.к. его

VIII Международная научно-практическая конференция задачей является определение высоты на малых высотах. Датчик МРШ250, т.е.

датчик ИИС, необходимо разместить в исходной точке БПЛА, те на пересечении

плоскостей симметрии, геометрическом центре тяжести, где также должен

находится полетный контроллер. Необходимо обеспечить демпфирование

датчика ИИС во избежание помех от вибраций.

а - пластина крепления датчиков б - датчик ИИС МРШ250, в -монтажная плата автопилота STM32F407VGTG6, г - бородатчик ВМР280, д - плата ESP8260, е - ультразвуковой датчик HC-SR04, ж - места крепления пластины крепления датчиков, з - демпфирующие стойки.

Рис. 5. Компоновка фюзеляжа

Распределение питания от АКБ в данном БПЛА приходится на плату распределения питания. Сложность монтажа заключается в температурном режиме работы Максимальный ток проходящийся на один регулятор может достигать 20 Ампер, что при циклических работах близ таких значений вызывает выделение большого количества тепла. Теплостойкость PLA пластика составляет 50°С, что меньше выделяемого тепла. Основываясь на вышеописанном, принято решение вынести плату распределения питания за

пределы фюзеляжа и обеспечить технологические отверстия для разводки кабелей питания и общения (рис. 6).

Рис. 6. Плата распределения питания на стойках из латуни

Далее разработаем пластину крепления АКБ (рис. 7).

Крепление АКБ реализуется засечёт огибания и прижима лентой липучкой. Фиксируется лента на штифтах. Лишении остальных степеней свободы обеспечивается упругими элементами, образующих упирающие усилие на АКБ.

а - места крепления пластины к фюзеляжу, б - фиксирующие ленту

штифты, в - упругие элементы. Рис. 7. Пластина крепления АКБ

VIII Международная научно-практическая конференция Внешняя обшивка выполняет защиту внутренних компонентов фюзеляжа

и образует внешний вид БПЛА. Эстетический вид был предан при помощи

вырезов, которые также послужили облегчению деталей.

Библиографический список:

1. Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние. URL : https://clck.ru/VKtXV (дата обращения - 20.06.2021 г.).

© С.А. Рыбалкин, А.П. Дубикайтис, И.А. Горбачев