Разведывательный беспилотный летательный аппарат
Полезная модель относится к авиационной технике, в частности, к беспилотным летательным аппаратам, предназначенным для ведения воздушной разведки. Разведывательный беспилотный летательный аппарат содержит силовую установку (1) и бортовое радиоэлектронное оборудование (2). Летательный аппарат выполнен по аэродинамической самолетной схеме моноплана, включающего фюзеляж (3), крыло (4) и хвостовое оперение (5), при этом крыло имеет флайпероны (6), фюзеляж соединен с хвостовым оперением балкой (7), закрепленной по продольной оси летательного аппарата на центроплане. Хвостовое оперение выполнено V-образным и состоит из двух симметрично расположенных относительно плоскости симметрии летательного аппарата килей, закрепленных на балке. Каждый киль имеет поворотный руль (8). Рули установлены с возможностью их дифференциального отклонения. Силовая установка размещена в головной части фюзеляжа и состоит из электрического аккумулятора (9), электродвигателя (10) и кинематически связанного с электродвигателем тянущего воздушного винта (11). Бортовое радиоэлектронное оборудование состоит из пилотажно-навигационной системы, телевизионной аппаратуры наблюдения, приемопередающего блока, блока питания и приемопередающей антенны. Технический результат заключается в улучшении летных и эксплуатационных характеристик, а также в упрощении конструкции летательного аппарата.
Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к летательным аппаратам специального назначения, в частности, к беспилотным летательным аппаратам, предназначенным для ведения воздушной разведки, с целью наблюдения за лесными массивами, разведки районов экологических и стихийных бедствий, определения мест и масштабов пожаров и аварий, обзора пограничной зоны и т.д.
Известен разведывательный беспилотный летательный аппарат (БПЛА), содержащий, корпус, силовую установку и бортовое оборудование (RU 2067952 С1, 20.10.1996).
Этот летательный аппарат выполнен по вертолетной схеме, для которой характерным является большой расход энергии, затрачиваемый силовой установкой, и сложность конструкции по сравнению с летательными аппаратами самолетных схем.
Известен также разведывательный беспилотный летательный аппарат (прототип), содержащий силовую установку и бортовое радиоэлектронное оборудование с блоком питания (RU 2133210 С1, 20.07.1999).
Известный из RU 2133210 разведывательный беспилотный летательный аппарат (БПЛА) выполнен по типу винтокрылого аппарата (по вертолетной схеме). Однако этот аппарат хотя и обеспечивает вертикальный взлет и посадку, но расходует для выполнения одного же полетного задания при одинаковой взлетной массе примерно в два раза больше энергии, чем летательный аппарат, выполненный по самолетной схеме. К тому же известный винтокрылый летательный аппарат
имеет сложную конструкцию, особенно в части силовой установки, трансмиссии и несущего воздушного винта, состоящего из пары соосно расположенных винтов противоположного вращения, создающих подъемную силу, корпус (фюзеляж) имеет сложную тороидальную форму и профиль (поперечное сечение). Все перечисленное выше увеличивает массу винтокрылого летательного аппарата. Кроме усложнения конструкции и увеличения массы, наличие двух винтов, расположенных один над другим, затрудняет регулировку несущей системы, снижает эффективность ее работы вследствие больших аэродинамических потерь, возникающих от взаимного влияния воздушных потоков, образованных несущими винтами.
Задача полезной модели состояла в разработке разведывательного дистанционно пилотируемого летательного аппарата ближнего радиуса действия, выполненного по самолетной схеме, с улучшенными летными и эксплуатационными характеристиками, а именно малошумного, с увеличенной продолжительностью (или дальностью) полета и соответственно с большим объемом собранной и переданной в реальном масштабе времени разведывательной информации, с хорошими аэродинамическими и маневренными характеристиками, а также более простой конструкции. Таким образом, технический результат заключается в улучшении летных и эксплуатационных характеристик и упрощении конструкции летательного аппарата.
Указанный технический результат достигается тем, что разведывательный беспилотный летательный аппарат, содержащий силовую установку и бортовое радиоэлектронное оборудование с блоком питания, согласно полезной модели, выполнен по аэродинамической самолетной схеме моноплана, включающего фюзеляж, крыло и хвостовое оперение. При этом крыло имеет флайпероны, фюзеляж соединен с хвостовым оперением балкой, закрепленной по продольной оси
летательного аппарата на центроплане. Хвостовое оперение выполнено V-образным и состоит из двух симметрично расположенных относительно плоскости симметрии летательного аппарата килей, закрепленных на балке, каждый из которых снабжен поворотным рулем. Рули установлены с возможностью их дифференциального отклонения. Силовая установка размещена в головной части фюзеляжа и состоит из электрического аккумулятора, электродвигателя и кинематически связанного с электродвигателем тянущего воздушного винта. Бортовое радиоэлектронное оборудование включает в себя функционально связанные между собой телевизионную аппаратуру наблюдения, приемопередающий блок, приемопередающую антенну и пилотажно-навигационную систему.
Кроме того, пилотажно-навигационная система может быть снабжена приемником спутниковой радионавигационной системы.
Наряду с этим радиоэлектронное оборудование может быть размещено во внутренней полости крыла.
Целесообразно, чтобы электродвигатель был выполнен по обращаемому типу электрической машины, а воздушный винт снабжен по меньшей мере двумя лопастями, закрепленными на вращающемся корпусе электродвигателя.
Рекомендуется, чтобы лопасти воздушного винта были выполнены складывающимися.
Предусмотрено, что силовая установка может быть снабжена блоком управления оборотами электродвигателя, при этом электродвигатель подключен к аккумулятору через блок управления оборотами.
Целесообразно также, чтобы угол установки крыла составлял два градуса.
Рекомендуется также, чтобы угол между плоскостью хорд крыла и плоскостью, перпендикулярной к плоскости симметрии летательного
аппарата и проходящей через бортовую хорду, находился в пределах от плюс 5 до плюс 6 градусов.
Предусмотрено, что летательный аппарат может быть выполнен по схеме моноплана со средним расположением крыла.
Также предусмотрено, что летательный аппарат может быть выполнен по схеме моноплана с верхним расположением крыла.
Наряду с этим летательный аппарат может быть выполнен по схеме моноплана с нижним расположением крыла.
Кроме того, крыло в плане может быть выполнено прямоугольной формы.
Также крыло в плане может быть выполнено трапециевидной формы с прямоугольным центропланом.
Рекомендуется крыло выполнить обратной стреловидности.
Причем рекомендуется, чтобы угол стреловидности крыла находится в пределах от минус 2 до минус 5 градусов.
Целесообразно, чтобы каждый флайперон был установлен по всей задней кромке соответствующей консоли крыла.
При этом дифференциальное отклонение флайперонов составляет от плюс 30 до минус 30 градусов.
Рекомендуется также, чтобы кили хвостового оперения были установлены с углом развала от 60 до 90 градусов.
Предусмотрено, что правая консоль крыла может быть закреплена на центроплане шарнирно с возможностью поворота относительно продольной оси летательного аппарата до примыкания и фиксации к нижней поверхности левой консоли крыла.
Кроме того, предусмотрено также, что правый киль может быть закреплен на балке шарнирно с возможностью поворота относительно продольной оси летательного аппарата до примыкания и фиксации к поверхности левого киля.
На фиг.1 показан (в плане) разведывательный беспилотный летательный аппарат с крылом обратной стреловидности.
Разведывательный беспилотный летательный аппарат (БПЛА) содержит силовую установку (1) и бортовое радиоэлектронное оборудование (2) с блоком питания. Летательный аппарат выполнен по аэродинамической самолетной схеме моноплана, включающего фюзеляж (3), крыло (4) и хвостовое оперение (5). Крыло снабжено флайперонами (6). С целью уменьшения массы и упрощения конструкции фюзеляж соединен с хвостовым оперением балкой (7), закрепленной по продольной оси летательного аппарата (самолета) на центроплане. Хвостовое оперение (5) выполнено V-образным и состоит из двух симметрично расположенных относительно плоскости симметрии летательного аппарата килей, закрепленных на балке и состыкованных между собой в нижней части. Такое конструктивное выполнение хвостового оперения позволяет уменьшить массу планера за счет сокращения числа несущих поверхностей. Кроме того, V-образное хвостовое оперение позволяет повысить эффективность его работы путем исключения зоны затенения от фюзеляжа при больших углах атаки. Каждый киль имеет поворотный руль (8). Рули установлены как с возможностью их одновременного отклонения в одну сторону, так и с возможностью дифференциального отклонения (одновременного отклонения в разные стороны). Таким образом V-образное оперение одновременно выполняет функции горизонтального и вертикального оперения. Силовая установка размещена в головной части фюзеляжа и состоит из электрического аккумулятора (9), электродвигателя (10) и кинематически связанного с электродвигателем тянущего воздушного винта (11). Бортовое радиоэлектронное оборудование (2) состоит из функционально и электрически связанных между собой телевизионной аппаратуры наблюдения, приемопередающего блока, блока питания, приемопередающей антенны и
пилотажно-навигационной системы. Для улучшения летных характеристик, в частности, для повышения точности определения координат летательного аппарата пилотажно-навигационная система может быть снабжена приемником спутниковой радионавигационной системы GPS. Радиоэлектронное оборудование может быть размещено во внутренней полости крыла. Для уменьшения массы силовой установки и упрощения конструкции целесообразно, чтобы электродвигатель был выполнен по обращаемому типу электрической машины, а воздушный винт снабжен по меньшей мере двумя лопастями, закрепленными на вращающемся корпусе электродвигателя. В целях предупреждения поломки лопастей при приземлении летательного аппарата рекомендуется, чтобы лопасти воздушного винта были выполнены складывающимися. Силовая установка может быть снабжена блоком управления оборотами электродвигателя, при этом электродвигатель подключен к аккумулятору через блок управления оборотами.
С целью уменьшения лобового сопротивления фюзеляжа на крейсерском режиме полета целесообразно, чтобы угол установки крыла составлял два градуса.
Для улучшения поперечной устойчивости (устойчивости по крену) БПЛА рекомендуется, чтобы угол между плоскостью хорд крыла и плоскостью, перпендикулярной к плоскости симметрии летательного аппарата и проходящей через бортовую хорду, находился в пределах от плюс 5 до плюс 6 градусов.
Летательный аппарат может быть выполнен по схеме моноплана со средним расположением крыла или с верхним расположением крыла, или с нижним расположением крыла.
Для упрощения конструкции и технологии изготовления крыло в плане может быть выполнено прямоугольной формы. С целью
уменьшения массы крыло в плане может быть выполнено трапециевидной формы с прямоугольным центропланом.
Рекомендуется крыло выполнить обратной стреловидности. Для такого крыла срыв потока начинается в корневой части крыла и не приводит к потере поперечной устойчивости и управляемости, а область срыва потока не захватывает флайпероны. Это позволяет повысить летные характеристики летательного аппарата, в частности, использовать его при полете на больших углах атаки. Причем рекомендуется, чтобы угол стреловидности крыла находился в пределах от минус 2 до минус 5 градусов.
Для улучшения маневренности летательного аппарата при управлении целесообразно, чтобы каждый флайперон (элерон-закрылок) был установлен по всей задней кромке соответствующей консоли крыла. При этом дифференциальное отклонение флайперонов составляет от плюс 30 до минус 30 градусов. Рекомендуется также, чтобы кили хвостового оперения были установлены с углом развала от 60 до 90 градусов.
Для транспортировки летательного аппарата предусмотрено, что правая консоль крыла может быть закреплена на центроплане шарнирно с возможностью поворота относительно продольной оси летательного аппарата до примыкания и фиксации к нижней поверхности левой консоли крыла. С этой же целью правый киль хвостового оперения может быть закреплен на балке шарнирно с возможностью поворота относительно продольной оси летательного аппарата до примыкания и фиксации к поверхности левого киля.
Летательный аппарат функционирует следующим образом.
Производится развертывание наземного пункта дистанционного управления разведывательным беспилотным летательным аппаратом (БПЛА). Производится предполетная подготовка БПЛА. Производится
пуск БПЛА, например, с мобильной стартовой установки. При массе летательного аппарата меньше четырех килограмм пуск БПЛА может производиться "с руки". Запуск электродвигателя при старте осуществляется автоматически или по команде оператора. Полет БПЛА происходит в соответствии с полетным заданием как по заданной программе, так и по радиокомандам, передаваемым оператором с наземного пункта дистанционного управления. Наземный пункт дистанционного управления вырабатывает команды, передаваемые по радио эфиру на бортовое радиоэлектронное оборудование (2), установленное на БПЛА. Эти команды управляют полетом летательного аппарата с помощью пилотажно-навигационной системы, дистанционным обзором местности и передачей видео и телеметрической информации через приемопередающую антенну и приемопередающий блок на наземный пункт дистанционного управления. С бортового радиоэлектронного оборудования (2) БПЛА поступает разведывательная видеоинформация в реальном масштабе времени, а также данные маршрута ДПЛА и его текущие координаты. Для увеличения точности следования по маршруту и точности определения координат летательного аппарата используется приемник спутниковой радионавигационной системы GPS, входящий в пилотажно-навигационную систему.
Выполнение крыла летательного аппарата с обратной стреловидностью препятствует поперечному течению потока по крылу при увеличении угла атаки. Благодаря этому возникает дополнительная подъемная сила, уменьшается сопротивление и обеспечивается более высокая устойчивость и управляемость, т.е. существенно улучшается маневренность летательного аппарата (самолета) при больших углах атаки.
Аэродинамическое управление летательным аппаратом осуществляется с помощью флайперонов (6) и поворотных рулей (8) направления,
установленных на двух килевом V-образном хвостовом оперении (5).
Флайпероны (элероны-закрылки) применяются как для поперечного управления (управление по крену) летательным аппаратом при одновременном их отклонении в противоположные стороны, так и для изменения (увеличения) подъемной силы крыла при одновременном отклонении в одну сторону при взлете и посадке.
При одновременном отклонении рулей только вверх или только вниз они действуют как руль высоты. При отклонении рулей в разные стороны они действуют как руль направления. Таким образом, для управления по рысканью рули хвостового оперения (5) отклоняются дифференциально, а для управления по тангажу - одновременно. При управлении по рысканью для компенсации возникающего кренящего момента необходимо соответственно дифференцировано отклонять флайпероны.
1. Разведывательный беспилотный летательный аппарат, содержащий силовую установку (1) и бортовое радиоэлектронное оборудование (2) с блоком питания, отличающийся тем, что летательный аппарат выполнен по аэродинамической самолетной схеме моноплана, включающего фюзеляж (3), крыло (4) и хвостовое оперение (5), при этом крыло имеет флайперон (6), фюзеляж соединен с хвостовым оперением балкой (7), закрепленной по продольной оси летательного аппарата на центроплане, хвостовое оперение выполнено V-образным и состоит из двух симметрично расположенных относительно плоскости симметрии летательного аппарата килей, закрепленных на балке, каждый из которых снабжен поворотным рулем (8), рули установлены с возможностью их дифференциального отклонения, силовая установка размещена в головной части фюзеляжа и состоит из электрического аккумулятора (9), электродвигателя (10) и кинематически связанного с электродвигателем тянущего воздушного винта (11), а бортовое радиоэлектронное оборудование включает в себя функционально связанные между собой телевизионную аппаратуру наблюдения, приемопередающий блок, приемопередающую антенну и пилотажно-навигационную систему.
2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что пилотажно-навигационная система снабжена приемником спутниковой радионавигационной системы.
3. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что радиоэлектронное оборудование размещено во внутренней полости крыла.
4. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен по обращаемому типу электрической машины, а воздушный винт снабжен по меньшей мере двумя лопастями, закрепленными на вращающемся корпусе электродвигателя.
5. Летательный аппарат по п.4, отличающийся тем, что лопасти воздушного винта выполнены складывающимися.
6. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что силовая установка снабжена блоком управления оборотами электродвигателя, при этом электродвигатель подключен к аккумулятору через блок управления оборотами.
7. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что угол установки крыла составляет два градуса.
8. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что угол между плоскостью хорд крыла и плоскостью, перпендикулярной к плоскости симметрии летательного аппарата и проходящей через бортовую хорду, находится в пределах от плюс 5 до плюс 6°.
9. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он выполнен по схеме моноплана со средним расположением крыла.
10. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он выполнен по схеме моноплана с верхним расположением крыла.
11. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он выполнен по схеме моноплана с нижним расположением крыла.
12. Летательный аппарат по п.9, или 10, или 11, отличающийся тем, что крыло в плане выполнено прямоугольной формы.
13. Летательный аппарат по п.9, или 10, или 11, отличающийся тем, что крыло в плане выполнено трапециевидной формы с прямоугольным центропланом.
14. Летательный аппарат по п.13, отличающийся тем, что крыло выполнено обратной стреловидности.
15. Летательный аппарат по п.14, отличающийся тем, что угол стреловидности крыла находится в пределах от минус 2 до минус 5°.
16. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что каждый флайперон установлен по всей задней кромке соответствующей консоли крыла.
17. Летательный аппарат по п.14, или 15, или 16, отличающийся тем, что дифференциальное отклонение флайперонов составляет от плюс 30 до минус 30°.
18. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что кили хвостового оперения установлены с углом развала от 60 до 90°.
19. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что правая консоль крыла закреплена на центроплане шарнирно с возможностью поворота относительно продольной оси летательного аппарата до примыкания и фиксации к нижней поверхности левой консоли крыла.
20. Летательный аппарат по п.18, отличающийся тем, что правый киль закреплен на балке шарнирно с возможностью поворота относительно продольной оси летательного аппарата до примыкания и фиксации к поверхности левого киля.
