Беспилотный авиационный комплекс безаэродромного базирования

 

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), используемым в составе подвижного беспилотного авиационного комплекса (БАК) безаэродромного базирования. БПЛА представляет собой многофункциональный комплекс, который может быть использован для проведения безопасного для обслуживающего персонала мониторинга объектов и обширных участков земной поверхности. Беспилотный авиационный комплекс содержит: мобильную платформу, на которой смонтирована энергетическая установка с разъемным механизмом передачи вращающего момента на движитель вертикальной тяги беспилотного летательного аппарата (БПЛА), средство для фиксации и расфиксации БПЛА, система управления и беспилотный летательный аппарат, БПЛА выполнен по типу автожира. Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, заключается в том, что БПЛА транспортируется и взлетает с мобильной передвижной платформы, а стартовое устройство, обеспечивающие достаточный запас энергии для прыжкового старта БПЛА, конструкция втулки несущего винта (ротора) и лопастей автожира позволяют производить взлет без разбега и посадку без пробега.

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), используемым в составе подвижного беспилотного авиационного комплекса (БАК) безаэродромного базирования. БПЛА представляет собой многофункциональный комплекс, который может быть использован для проведения безопасного для обслуживающего персонала мониторинга объектов и обширных участков земной поверхности, а именно:

- диагностику газо- и нефтепроводов, обнаружение мест разлива нефти;

- дистанционное определение концентраций взрывоопасных смесей вблизи мест утечки;

- диагностику газохранилищ, резервуаров, крановых узлов;

- обнаружение пожаров и аварий на промышленных предприятиях нефте-, газоперерабатывающей и химической промышленности;

- определение мест несанкционированного подключения и картирование потерянных участков трубопроводов;

- охрана объектов и трубопроводов от террористов;

- а также может быть применен в военных целях.

Известен беспилотный вертолет мод. Ка-137 ОКБ «им. Камова» (Журнал «Наука и жизнь», 1998 г., 7), выполненный по двухвинтовой соосной схеме, имеет фюзеляж сферической формы без оперения и силовую установку, включающую двигатель, смонтированный в моторном отсеке и передающий крутящий момент через главный редуктор и систему валов на соосные двухлопастные винты, обеспечивающие вертикальный и горизонтальный режимы полета, шасси четырехстоечное рессорного типа для амортизационной посадки. Вертолет мод. Ка-137 при взлетном весе 310 кг, имеет полезную нагрузку 50 кг, динамический потолок до 5000 м, скорость до 175 км/ч, время полета может составить до 4 ч, дальность полета - до 530 км, имеет при сложенных лопастях винтов стояночные габариты (3,6×1,3×2,3 м) и может использоваться в беспилотных вертолетных комплексах, выполненных в трех исполнениях: наземно-мобильном, аэромобильном и корабельном.

Недостатком данного изобретения является:

- конструкционная сложность, приводящая к высокой стоимости изделия;

- вертолет с движителем двухвинтовой соосной схемы имеет большой объем дорогостоящих технически сложных регламентных работ, малую весовую отдачу и радиус действия, а постоянные вибрации, возникающие в

Горизонтальном полете, создают неблагоприятные условия для работы других механизмов и оборудования, весьма снижают разрешающую способность аэрофотосъемочной аппаратуры и, особенно, ТВ камеры;

- соосное расположение винтов создает вредную обдувку нижнего несущего винта верхним, усложняет схему редуцирования, а также значительно увеличивает массу редуктора и его высоту, что ограничивает возможности базирования и транспортирования;

- в вертолете двухвинтовой соосной схемы с шарнирным креплением лопастей имеют место неблагоприятное взаимное влияние (индуктивные потери) соосных несущих винтов, которое в отдельных случаях может приводить и к их перехлесту.

Известен дистанционно пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА) мод. «Пчела-2» (Егер С.М. Основы авиационной техники. М.: Машиностроение. 2003 г., стр.690), содержащий моноплан с высокорасположенным прямым крылом, силовую установку, включающую двигатель с редуктором и толкающим винтом, расположенным в хвостовой части фюзеляжа, кадровую телевизионную камеру и строчный инфракрасный сканер, смонтированными в носовой части фюзеляжа, отсек с парашютом и шасси четырехстоечное рессорного типа для амортизационной посадки. Двигатель с толкающим винтом смонтирован в конце хвостовой части фюзеляжа ДПЛА и обеспечивает после старта с катапульты только горизонтальную тягу и только при крейсерском его полете со скорость до 180 км/ч.

Недостатком данного изобретения является:

- способ старта ДПЛА - катапультный, с использованием двух дорогостоящих одноразовых пороховых ускорителей;

- вибрации оптической оси телевизионной камеры, порождаемые работой двигателя, так и отдаление ее от центра масс, а также цифровая фильтрация первичного видеосигнала, после чего изображение приобретает несколько искусственно-рисованный вид, и различимость целей невысокая.

- при прямой радиовидимости продолжительность полета ДПЛА составляет не более двух часов, а дальность (радиус) его действия - не более 50 км;

- после каждой амортизационной посадки ДПЛА «Пчела-2» повторная укладка парашюта требует специального оборудования для сушки и прессовки, что это весьма сложно и обременительно;

- низкая кратность применения одного летательного аппарата, среднее количество применений одного ДПЛА до отправки ДПЛА в заводской ремонт или до его списания составляет всего пять раз.

Известен беспилотный авиационный комплекс, содержащий беспилотный летательный аппарат, включающий движители и корпус для полезной нагрузки, и стартовую наземную станцию, содержащую: мобильную платформу, например колесную, и установленные на ней энергетическую установку и блок управления полетом беспилотного летательного аппарата, беспилотный летательный аппарат выполнен в виде двухконсольного крыла, на консолях которого установлены движители, причем консоли выполнены с возможностью их поворота на 180° относительно продольной оси крыла вокруг корпуса для полезной нагрузки, например шарообразного, а на платформе стартовой наземной станции установлен вертикально трансмиссионный вал, связанный с редуктором, и стартовое устройство, которое установлено с помощью трех опор и содержит средства для передачи вращения от трансмиссионного вала к беспилотному летательному аппарату, а также средства для его фиксации и расфиксации относительно стартового устройства (Патент РФ 2403182, МПК В64C 27/00, публ. 10.11.2010) - прототип.

Известно, что потребная мощность, а также расход топлива на взлетном режиме, в разы выше, чем при полетном режиме. Это неизбежно приводит к увеличению масс двигательной установки, редукторов, движителей и потребного количества топлива. Использование стартового устройства для подъема беспилотного летательного аппарата путем «прыжкового взлета» (термин, используемый, например, применительно к автожиру) за счет внешнего источника питания обеспечивает ему запас кинетической энергии, которая используется для его подъема на заданную высоту и для перехода на автожирный режим работы. Это позволяет оптимизировать конструкцию силовой установки летательного аппарата только под полетный режим и кардинально повысить коэффициент весовой отдачи летательного аппарата.

Недостатком известного изобретения являются:

- дополнительный вес агрегатов поворота крыльев и устройства обеспечивающее вращение крыльев относительно корпуса значительно уменьшает весовую отдачу беспилотного летательного аппарата и делает его не конкурентоспособным в сравнении с известными схемами летательных аппаратов;

- во время достаточно длинного переходного режима полета с «взаимным» разворотом консолей крыла до их положения, соответствующего полету БПЛА «по самолетному» и включением бортовых движителей для перехода БПЛА в самолетный режим полета за счет бортовых источников энергии не обеспечивается достаточная стабильность управления.

Задачей, на решение которой направлено заявленная полезная модель является увеличения весовой отдачи и упрощения конструкции БПЛА, обеспечение стабильности управления на всех режимах полета, упрощение управляемости, устойчивость к сильному ветру, снижения вибрации при полете, мобильность комплекса, возможность эксплуатации с неподготовленных площадок, понижении радиолокационной заметности, удешевление БПЛА и снижение эксплуатационных расходов.

Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, заключается в том, что БПЛА транспортируется и взлетает с мобильной передвижной платформе, на которой смонтировано стартовое устройство, обеспечивающие достаточный запас энергии для прыжкового старта БПЛА, который выполнен по типу автожира, в котором конструкция втулки несущего винта (ротора) и лопастей позволяют производить взлет без разбега и посадку без пробега.

Технический результат достигается тем, что беспилотный авиационный комплекс, содержащий мобильную платформу, например колесную, на которой смонтирована энергетическая установка с разъемным механизмом передачи вращающего момента на движитель вертикальной тяги беспилотного летательного аппарата (БПЛА), средство для фиксации и расфиксации БПЛА, система управления и беспилотный летательный аппарат включающий корпус, шасси, двигатель, движитель горизонтальной тяги, соединенные кинематически с двигателем, руль направления полета, топливные баки, полезную нагрузку и механизмы управления, БПЛА выполнен по типу автожира, который транспортируется и осуществляет взлет с мобильной платформы, на которой дополнительно смонтированы системы диагностики систем автожира и запуска двигателя автожира, разъемный механизм передачи вращающего момента передает вращающий момент непосредственно на вал ротора автожира, конструкция втулки ротора и его лопастей позволяют производить взлет без разбега и посадку, без пробега, беспилотный летательный аппарат устанавливается на мобильную платформу посредством полозкого шасси, которое сопряжено со средствми для фиксации и расфиксации БПЛА.

2. Для снижения радиолокационной заметности БПЛА корпус и лопасти ротора автожира выполнены из композиционных материалов.

3. Для снижения акустического поля БПЛА двигатель автожира дополнительно снабжен глушителем.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1 - беспилотный авиационный комплекс в процессе транспортирования;

Фиг.2 - беспилотный летательный аппарат.

Беспилотный авиационный комплекс состоит из собственно беспилотного летательного аппарата 1 и мобильной платформы 2, на которой смонтирована энергетическая установка с механизмом передачи вращающего момента на движитель беспилотного летательного аппарата 3 (фиг.1), которая служит для обеспечения «прыжкового взлета» беспилотного летательного аппарата, системы диагностики систем автожира и запуска двигателя автожира (не показаны). Транспортировка автожира осуществляется со снятыми лопастями 9 несущего винта (фиг.2).

Беспилотный летательный аппарат 1 (фиг.2) состоит из корпус автожира 4, который служит для размещения целевой нагрузки, топливных баков, элементов системы управления. Также к корпусу автожира прикреплено полозковое шасси 5, обеспечивающее взлет, посадку и крепления автожира к мобильной платформе посредством креплений 6, через систему сайлент-блоков крепится двигатель 7. В состав корпуса также входит кронштейн, служащей для крепления полезной нагрузки 8. Изготовлен корпус из КМ (композиционных материалов). Несущий винт (ротор) состоит из двух лопастей 9 и втулки несущего винта 10. В верхней части пилона (возле втулки несущего винта) размещается блок управления несущим винтом 11. Он состоит из группы электрических исполнительных механизмов, заключенных в обтекатель. Электропитание механизмов обеспечивается энергетической системой автожира. Воздушный винт (пропеллер) 12, оборудован защитой воздушного винта 13. За воздушным винтом размещены рули направления 14. Снижение акустического поля обеспечивается глушителем 15.

Беспилотный авиационный комплекс осуществляет запуск БПЛА 1 следующим образом. Мобильная платформа 2 с закрепленным БПЛА 1 прибывает на место старта. На БПЛА крепятся лопасти 9 и вал ротора автожира присоединяется к разъемному механизму передачи вращающего момента на движитель 3. Затем проводят с помощью системы диагностики систем автожира проводят предполетную подготовку БПЛА. Далее осуществляют раскрутку несущего винта БПЛА с помощью механизма передачи вращающего момента на движитель, а также производится запуск двигателя 7.

При достижении заданных расчетных оборотов несущего винта блок управления полетом БПЛА подает команду на расфиксацию узлов крепления 6 и перевод лопастей 9 несущего винта в положение взлета. Кинетическая энергия, накопленная БПЛА, преобразуется в подъемную силу и позволяет ему осуществить «прыжковый взлет» на расчетную высоту. Автономный полет БПЛА выполняет по программе блока управления полетом, при этом лопасти несущего винта устанавливаются в режим авторотации. После выполнения полетного задания БПЛА возвращается к месту старта, блок управления полетом дает команду на отключения двигателя и аппарат производит мягкое приземление в режиме авторотации

в непосредственной близости от места старта. Затем производится снятие лопастей несущего винта, БПЛА устанавливается на мобильную платформу 2 и фиксируется на ней с помощью узлов крепления 6.

Автожирная схема в горизонтальном полете обладает максимальной по сравнению с самолетом и вертолетом аналогичной взлетной массы устойчивостью и обеспечивает наибольшую безопасность и простоту в массовом применении. Автожир имеет существенное преимущество перед другими типами легких летательных аппаратов: на нем можно летать даже в сильный (до 20 м/с) ветер. Эксплуатационные расходы и стоимость автожира примерно в 10 раз меньше чем те же расходы при применении вертолетов, при незначительном снижении функциональных возможностей автожиров по сравнению с вертолетами подобного назначения. Использование композиционных материалов в конструкции корпуса и лопастей несущего и воздушного винта снижает радиолокационную заметность аппарата. Акустическая заметность БПЛА снижается установкой на двигатель автожира глушителя.

1. Беспилотный авиационный комплекс (БАК) безаэродромного базирования содержит мобильную платформу, например колесную, на которой смонтирована энергетическая установка с разъемным механизмом передачи вращающего момента на движитель вертикальной тяги беспилотного летательного аппарата (БПЛА), средство для фиксации и расфиксации БПЛА, система управления и беспилотный летательный аппарат, включающий корпус, шасси, двигатель, движитель горизонтальной тяги, соединенный кинематически с двигателем, руль направления полета, топливные баки, полезную нагрузку и механизмы управления, отличающийся тем, что БПЛА выполнен по типу автожира, который транспортируется и осуществляет взлет с мобильной платформы, на которой дополнительно смонтированы системы диагностики систем автожира и запуска двигателя автожира, механизм передачи вращающего момента передает вращающий момент непосредственно на вал ротора автожира, конструкция втулки ротора и его лопастей позволяет производить взлет без разбега и посадку без пробега, беспилотный летательный аппарат устанавливается на мобильную платформу посредством полозкового шасси, которое сопряжено со средствами для фиксации и расфиксации БПЛА.

2. БАК по п.1, отличающийся тем, что корпус и лопасти ротора автожира выполнены из композиционных материалов.

3. БАК по п.1, отличающийся тем, что двигатель автожира дополнительно снабжен глушителем.



 

Похожие патенты:

Редуктор привода цилиндрических соосных несущих винтов мотора вертолета решает задачу уменьшения габаритов корпуса редуктора по высоте, упрощения технологии демонтажа внутреннего выходного вала и полного извлечения его из редуктора с целью обеспечения возможности транспортирования вертолета в стандартном контейнере или в грузовом отсеке самолета, а также с целью замены внутреннего выходного вала при эксплуатации редуктора по техническому состоянию.

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использовано при создании силовых установок с воздушным винтом, например, в авиации и воздухоплавании в качестве силовых установок самолетов, вертолетов, дирижаблей, экранопланов и т.п.

Полезная модель относится к воздушным транспортным средствам, а именно к летательным аппаратам тяжелее воздуха, вертикального взлета и посадки, многоцелевого назначения.
Наверх