Беспилотный летательный аппарат с низким уровнем побочного и внеполосного радиоизлучения

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к беспилотным летательным аппаратам и комплексам авианаблюдения для них, и может применяться для фото и видео разведки в режиме реального времени, а также биологической, химической и ядерной разведки местности и т.п. Беспилотный летательный аппарат включает в себя несущий каркас, на котором в вершинах воображаемого многоугольника жестко зафиксированы, по меньшей мере, шесть электродвигателей с воздушными винтами с контролируемой частотой вращения. Диаметрально расположенные электродвигатели имеют встречное направление вращения. Электродвигатели связаны с аккумуляторной батареей и с маршрутным вычислительным устройством, которое связано с инерциальным измерительным устройством, мобильным пультом контроля и управления, системой видеонаблюдения и блоком приема и обработки данных спутниковой навигационной системы. В линии питания электродвигателей установлен ферритовый фильтр. Технический результат заключается в низком уровне побочного и внеполосного радиоизлучения, а также увеличенной продолжительности и дальности полета.

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к беспилотным летательным аппаратам и комплексам авианаблюдения для них, и может применяться для фото и видео разведки в режиме реального времени, а также биологической, химической и ядерной разведки местности и т.п., в том числе для облета периметров охраняемых объектов, территории охраняемых объектов, передачи данных в системы и комплексы защиты объектов, силам охраны объекта.

Известен комплекс авианаблюдения, описанный в патенте РФ 2232104, содержащий беспилотный летательный аппарат с электродвигателями и воздушными винтами, радиоуправляемой бортовой системой обеспечения полета, бортовой приемопередающей аппаратурой и устройством видеонаблюдения в видимом и инфракрасном спектре с передатчиком изображения, а также мобильный пульт контроля и управления с наземной приемопередающей аппаратурой, приемником видеоданных и радионавигационной системой управления беспилотным летательным аппаратом, при этом радиоуправляемая бортовая система обеспечения полета беспилотного летательного аппарата и радионавигационная система управления беспилотным летательным аппаратом снабжены корректируемыми посредством глобальной навигационной системы инерциальными блоками с микромеханическими вибрационными гироскопами - акселерометрами.

Недостатками описанного выше беспилотного летательного аппарата с электродвигателями является отсутствие устройств уменьшения уровня побочного и внеполосного радиоизлучения, возникающего при его эксплуатации, а так же не эффективное использование электроэнергии.

Наиболее близок к настоящей полезной модели беспилотный летательный аппарат и комплекс авианаблюдения для него (патент на полезную модель 123393), который содержит беспилотный летательный аппарат и мобильный пульт контроля и управления. Беспилотный летательный аппарат включает в себя несущий каркас, на котором в вершинах воображаемого многоугольника жестко зафиксированы, по меньшей мере, шесть электродвигателей с воздушными винтами с контролируемой частотой вращения. Электродвигатели связаны с аккумуляторной батареей и с маршрутным вычислительным устройством, которое связано с инерциальным измерительным устройством, мобильным пультом контроля и управления, системой видеонаблюдения и блоком приема и обработки данных спутниковой навигационной системы. Данный беспилотный летательный аппарат и комплекс авианаблюдения выбраны в качестве прототипов настоящей полезной модели.

Недостатками описанного выше прототипа беспилотного летательного аппарата с электродвигателями является отсутствие устройств снижения уровня побочного и внеполосного радиоизлучения, возникающего при его эксплуатации, а так же не эффективное использование электроэнергии.

Задачей настоящей полезной модели является создание беспилотного летательного аппарата, обладающего низким уровнем побочного и внеполосного радиоизлучения, при сохранении компактных размеров, а также увеличенной продолжительностью и дальностью полета вследствие более эффективного использования электроэнергии.

Поставленная задача решена путем создания беспилотного летательного аппарата, содержащего несущий каркас и электродвигатели с воздушными винтами, связанные с аккумуляторной батареей отличающегося тем, что в линию управления (питания) электродвигателями с воздушными винтами установлен ферритовый фильтр.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата линии питания электродвигателей проходят через ферритовое кольцо в миниатюрном исполнении установленное в непосредственной близости от электродвигателя.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата диаметрально расположенные электродвигатели имеют встречное направление вращения, а маршрутное вычислительное устройство выполнено с возможностью управления частотой вращения электродвигателей, при этом обеспечения горизонтального положения летательного аппарата по сигналам инерциального измерительного устройства, а также обеспечения контроля и управления летательным аппаратом на основании координат спутниковой навигационной системы по сигналам блока приема и обработки данных спутниковой навигационной системы для выполнения в автоматическом режиме полетного задания с возвращением на взлетную площадку.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата электродвигатели зафиксированы в одной плоскости и имеют электронные регуляторы оборотов.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотный летательный аппарат содержит батарею питания бортовой системы обеспечения полета и силовую аккумуляторную батарею питания электродвигателей.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата конструкция несущего каркаса содержит объединяющую несущую пластину, к которой прикреплены, по меньшей мере, шесть расходящихся от нее штанг, защита несущей пластины и шасси, причем один конец каждой штанги прикреплен к объединяющей несущей пластине, а другой конец к креплению электродвигателя.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата силовая аккумуляторная батарея питания электродвигателей расположена на шасси.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотный летательный аппарат содержит прикрепленный к шасси поворотно-наклонный гидростабилизированный подвес, выполненный с возможностью установки средств видеонаблюдения и аэрофотосъемки и связанный с блоком управления поворотно-наклонным гидростабилизированным подвесом, который связан с маршрутным вычислительным устройством.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата инерциальное измерительное устройство в микроисполнении содержит акселерометр, магнитометр, микрогироскоп и барометр.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата маршрутное вычислительное устройство, инерциальное измерительное устройство и блок приема и обработки данных спутниковой навигационной системы образуют бортовую систему обеспечения полета.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотного летательного аппарата бортовая система обеспечения полета расположена на объединяющей несущей пластине.

В предпочтительном варианте осуществления беспилотный летательный аппарат содержит трекер и систему аварийной посадки, связанные с маршрутным вычислительным устройством.

Для лучшего понимания настоящей полезной модели далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.

Фиг. 1. Блок-схема беспилотного летательного аппарата, выполненная согласно полезной модели.

Фиг. 2. Конструктивная схема беспилотного летательного аппарата, выполненная согласно полезной модели.

Рассмотрим варианты выполнения настоящего беспилотного летательного аппарата и комплекса авианаблюдения для него, представленные на Фиг. 1, 2.

Рассмотрим вариант выполнения настоящего беспилотного летательного аппарата, представленный на Фиг. 1, 2. Беспилотный летательный аппарат содержит маршрутное вычислительное устройство 1, связанное с блоком 2 приема и обработки сигналов спутниковой навигационной системы, инерциальным измерительным устройством 3 (содержащим акселерометр, магнитометр и барометр), трекером 4, системой 5 аварийной посадки, блоком 6 управления поворотно-наклонного гиростабилизированного подвеса, сонаром 7, шестью электродвигателями 8 с воздушными винтами и шестью электронными регуляторами оборотов 9, аккумуляторную батарею питания бортовой системы обеспечения полета 10, силовую аккумуляторную батарею питания электродвигателей 11, приемно-передающую радиосистему 12, устройство видеонаблюдения в видимом и инфракрасном спектре 13 и передатчик видеоданных 14.

Беспилотный летательный аппарат, (Фиг. 1) дополнительно содержит ферритовый фильтр 15 в линии электропитания электродвигателей.

Частотой вращения электродвигателей 8 непосредственно управляют электронные регуляторами оборотов 9 по линии содержащей ферритовый фильтр 15, в свою очередь электронные регуляторы оборотов 9 получают управляющие сигналы от маршрутного вычислительного устройства 1 сформированные на основе сигналов инерциального измерительного устройства 3, внешних сигналов управления и сигналов с блока 2 приема и обработки сигналов спутниковой навигационной системы.

Силовая аккумуляторная батарея питания электродвигателей 11 соединена с электронными регуляторами оборотов 9, которые соединены с соответствующими ферритовыми фильтрами 15 и электродвигателями 8.

Аккумуляторная батарея питания бортовой системы обеспечения полета 10 соединена с маршрутным вычислительным устройством 1, блоком 2 приема и обработки сигналов спутниковой навигационной системы, инерциальным измерительным устройством 3 (содержащим акселерометр, магнитометр и барометр), трекером 4, системой 5 аварийной посадки, блоком 6 управления поворотно-наклонного гиростабилизированного подвеса, сонаром 7, приемно-передающей радиосистемой 12, устройством видеонаблюдения в видимом и инфракрасном спектре 13 и передатчиком видеоданных 14.

Линии питания электродвигателей могут работать как миниатюрные антенны, поскольку они преобразуют шумы напряжения и тока в электромагнитное излучение. Линии питания электродвигателей излучают помехи вследствие протекания по их медным проводникам синфазного шума, то есть высокочастотного тока. Эти токи создают магнитное поле определенной величины и направления. Ферритовые кольца, на которые намотаны линии питания электродвигателей, ослабляют шумовые токи, «захватывая» магнитное поле и рассеивая часть его энергии в виде тепла, то есть ферритовый элемент, надетый на проводники, создает большой активный импеданс для синфазных токов.

Использование ферритовых колец в миниатюрном исполнении позволило значительно снизить уровнем побочного и внеполосного радиоизлучения, что сократило потери электроэнергии на паразитное излучение и обеспечило более эффективное использование электроэнергии, а также увеличило продолжительность и дальность полета.

Грузоподъемность беспилотного летательного аппарата составляет 2-5 кг.

Конструктивно беспилотный летательный аппарат состоит из нескольких плат, рамы и бесколлекторных электродвигателей. Детали смонтированы так, чтобы обеспечить стабильность полета и неподвижное положение в режиме «висения (зависания)» в воздухе. Габаритные размеры беспилотного летательного аппарата: длина, ширина, высота с учетом вращающихся плоскостей приблизительно 1×1×0,65 м.

Беспилотный летательный аппарат управляется при помощи пульта управления как радиоуправляемая модель. Дальность устойчивого ручного управления на частоте 2,4 ГГц составляет до 1-1,5 км практически ограничивается визуальной досягаемостью аппарата. Дальность передачи телеметрии на частоте 900 МГц на расстояние 700 метров в прямой видимости.

При емкости аккумулятора 5-8 Ач, высота подъема может достигать нескольких сотен метров, что позволяет решать задачи ведения аэрофотосъемки, мониторинга лесных пожаров, транспортировки малогабаритных грузов, осмотра труднодоступных объектов, применения в сельскохозяйственных целях.

Основой для технологической выполнимости настоящего беспилотного летательного аппарата являются результаты известные из радиотехники и электродинамики, а так же успехи в нескольких микротехнологиях, в особенности технологиях микроэлектромеханических систем. Эти системы объединяют планарные электронные микрокомпоненты с сопоставимыми по размерам пространственными электромеханическими структурами различной сложности, что обеспечивает уникальные функциональные возможности. В настоящее время такие устройства (например, бесколлекторный электродвигатель на ниодиевых магнитах AXI 2814/22, акселерометр XL335B, пьезоэлектрический гироскоп ALI 037) производятся промышленным способом.

Хотя описанный выше вариант выполнения полезной модели был изложен с целью иллюстрации настоящей полезной модели, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящей полезной модели, раскрытого в прилагаемой формуле полезной модели.

Беспилотный летательный аппарат, содержащий несущий каркас и электродвигатели с воздушными винтами, связанные с аккумуляторной батареей, отличающийся тем, что в линии питания электродвигателей установлен ферритовый фильтр.