CC BY
18УДК 62 Папилина А.Е., Тюмеров И. Ф., Ершова Н.А.
Папилина А.Е.
студент группы 22 бсп-1 Ульяновский авиационный колледж Межрегиональный центр компетенции (г. Ульяновск, Россия)
Тюмеров И.Ф.
студент группы 22 бсп-1 Ульяновский авиационный колледж Межрегиональный центр компетенции (г. Ульяновск, Россия)
Научный руководитель: Ершова Н.А.
преподаватель Ульяновский авиационный колледж Межрегиональный центр компетенции (г. Ульяновск, Россия)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ЧАСТЕЙ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Аннотация: беспилотные летательные аппараты (БПЛА) стали неотъемлемой частью современной авиационной индустрии. БПЛА появились в связи с необходимостью эффективного решения военных задач — тактической разведки, доставки и научной деятельности. И производители задаются вопросом, таким как: «Как можно усовершенствовать модели БПЛА и их работоспособность»?
Ключевые слова: БПЛА, конструкции, возможности, преимущества.
Исследование и разработка беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) являются одной из самых динамично развивающихся областей современной авиации. БПЛА представляют собой летательные аппараты, способные осуществлять разнообразные задачи без участия пилота. Развитие конструкции БПЛА обусловлено быстрым прогрессом технологий, таких как радиосвязь, автономные системы управления и сенсоры. Эти технологии поощряют создание более компактных, легких и фундаментальных БПЛА способными решать сложные задачи.
Усовершенствование аэродинамических характеристик является ключевым аспектом разработки беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Современные методы конструирования и применение новых материалов делают конструкции БПЛА более эффективными и легкими в управлении. Это способствует увеличению дальности полета, скорости и грузоподъемности БПЛА. Другой важной областью развития БПЛА является усовершенствование системы электропитания. Изначально БПЛА работали от аккумуляторов, однако с появлением новых технологий появились и новые источники энергии, такие как литий-ионные аккумуляторы и солнечные батареи. Это позволяет увеличить время полета и расширить функциональные возможности БПЛА. Также стоит отметить совершенствование систем управления и навигации.
Современные беспилотные летательные аппараты (БПЛА) оборудованы точными GPS-системами, инерциальными навигационными системами и сенсорами, что позволяет им выполнять сложные задачи с высокой точностью. Кроме того, автономные системы управления обеспечивают возможность выполнения задач без участия оператора, что значительно повышает их эффективность. Прогресс в области разработки БПЛА также связан с улучшением систем связи: БПЛА способны передавать данные в реальном времени, что позволяет операторам получать актуальную информацию и принимать решения на основе этой информации. Кроме того, благодаря
развитию беспроводной связи, БПЛА могут быть объединены в сеть и обмениваться данными с другими БПЛА и операторами.
В рамках подготовительного этапа проектирования было принято решение о выборе системы управления, которая должна соответствовать летным характеристикам и техническим требованиям беспилотного летательного аппарата (БПЛА), предполагаемого к разработке в рамках данного проекта. В процессе конструирования гексакоптера предполагается применение современных электронных компонентов, доступных на сегодняшний день. С учетом быстрого прогресса в области электроники, связанной с БПЛА мультироторного типа, наблюдается ускоренное обновление этих устройств. Это стало возможным благодаря появлению компактных систем автоматического управления, разработанных специально для таких аппаратов. Планируется, что создаваемый БПЛА найдет применение в военной сфере и для выполнения специализированных задач в условиях умеренной метеорологической обстановки. В ходе исследования были рассмотрены возможности летательного аппарата совершать продолжительные полеты (с использованием дополнительных аккумуляторов) в зависимости от его оснащенности и массы.
Разработка беспилотного летательного аппарата (БПЛА) предполагает использование инновационных материалов и технологий. В частности, основой конструкции станет легкий композит на основе углерода, который характеризуется низким уровнем отражения электромагнитных волн. Это обеспечит аппарату меньшую заметность. Для выполнения задач в условиях ограниченного пространства предусмотрена многороторная система, которая позволит БПЛА осуществлять вертикальный взлет и посадку. Это значительно расширяет возможности аппарата в плане точной доставки грузов, сбора необходимых образцов, а также проведения разведывательной деятельности через фото- и видеосъемку в зонах специальных операций. Для повышения грузоподъемности и обеспечения устойчивости к ветровым нагрузкам, а также для улучшения общей безопасности и стабильности полета, рекомендуется использовать БПЛА увеличенных размеров с многовинтовой конструкцией. В
качестве ключевого элемента управления выбрана микросхема для гексакоптера, оснащенная программным обеспечением с уникальным алгоритмом. Она способна адаптироваться к изменениям внешних условий, регулируя скорость вращения каждого винта индивидуально, что дополнительно способствует повышению эффективности выполнения задач.
Программное обеспечение контроллера разделяется на две части.
Логический модуль управления полетом содержит набор высокоуровневых функций, обеспечивающих стабильность и навигацию летательного аппарата.
Драйвер управляет микроконтроллером и подключенным к нему оборудованием (акселерометр, гироскоп, магнитометр, барометр, GPS-приемник, модуль передачи телеметрических данных, обеспечивает корректную работу карты памяти micro SD) и осуществляет передачу данных, полученных системой управления гексакоптером, на другое критически важное оборудование. Программное обеспечение передает данные, обеспечивает их контроль и распознавание.
Навигационная система, соответствующая выбранному полетному контроллеру, представляет собой инерциальную измерительную систему.
Эта система управления разработана с использованием технологии DMP (Digital Motion Processing). Это метод обработки изменений угловой скорости и ускорения по осям x, y и z, применение фильтра Калмана непосредственно к процессору датчиков и передача информации о пространственной установке
В заключении следует отметить, что беспилотные летательные аппараты (БПЛА) играют значительную роль в различных отраслях деятельности. Они обеспечивают возможность выполнения задач без участия пилота на борту и имеют широкий спектр применения. Прогресс в технологиях и инновациях в этой области продолжает улучшать характеристики и функциональные возможности БПЛА, делая их все более эффективными и полезными инструментами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. БПЛА: сайт - Bigens.ru - 2018-2024. - URL: https://bigenc.ru/c/bespilotnyi-letatel-nyi-apparat-96f06b (дата обращения: 22.01.2024);
2. Беспилотники : сайт - Dron-ai.ru - 2015-2024. - URL: https://dron-ai.ru/primenenie-bespilotnikov/ispolzovanie_bespilotnikov_v_arheologii/ (дата обращения: 14.02.2024);
3. Применение БПЛА и их конструкции : сайт - Rusdron. ru - 2017-2024. - URL : https://rusdrone.ru/blog/otrasli-primeneniya-bpla/primenenie-bpla-v-arkheologii/ (дата обращения 14.02.2024);
4. БПЛА SIGMA: сайт - / sigma/ 2019 - 2024 URL: https://sigma.uav-siberia.com/ (дата обращения 18.02.24);
5. О БПЛА: сайт - Rusdrone.ru - 2017-2024. - URL: https://rusdrone.ru/blog/arkhiv/bespilotnye-letatelnye-apparaty-teoriya-i-praktika/ (дата обращения 18.02.24)
Papilina A.E., Tyumerov I.F., Ershova N.A.
Papilina A.E.
Ulyanovsk Aviation College Interregional Competence Center (Ulyanovsk, Russia)
Tyumerov I.F.
Ulyanovsk Aviation College Interregional Competence Center (Ulyanovsk, Russia)
Scientific advisor: Ershova N.A.
Ulyanovsk Aviation College Interregional Competence Center (Ulyanovsk, Russia)
IMPROVING DESIGN PARTS OF UNMANNED AERIAL VEHICLES IN CONTEXT OF MODERN INDUSTRIAL DEVELOPMENT
Abstract: unmanned aerial vehicles (UAVs) have become an integral part of the modern aviation industry. UAVs appeared in connection with the need to effectively solve military tasks — tactical reconnaissance, delivery and scientific activities. And manufacturers are asking questions such as: "How can UAV models and their performance be improved?"
Keywords: UAVs, designs, capabilities, advantages.
