Беспилотный летательный аппарат вертолетного типа

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) вертикального взлета и посадки (ВВП) и, в частности, к БПЛА вертолетного типа. БПЛА состоит из сферического фюзеляжа полого внутри, пары соосных несущих винтов и электродвигательной установкой, размещенных в кольцевом канале по экватору фюзеляжа, и внутренней тележки расположенной в области нижней крайней точки фюзеляжа. Конструкция БПЛА позволяет использовать центр для полезной нагрузки и является гораздо более энергоэффективной.

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) вертикального взлета и посадки (ВВП) и, в частности, к БПЛА вертолетного типа.

В последнее время возрос интерес к использованию беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в самолетной и/или вертолетной конфигурации для решения множества задач, выполнение которых пилотируемьми летательными аппаратами в силу различных причин нецелесообразно. В число таких задач входят военное применение: наблюдение, разведка, захват цели и/или целеуказание, сбор и накопление данных, связь и передача данных, запуск ложных целей, активное радиоэлектронное противодействие, отвлечение противника или полеты с грузом без возврата. С недавних пор исследуется приспособленность в мирных целях БПЛА вертолетного типа, такие как наблюдения за земной поверхностью, доставка грузов в труднодоступные места, типовые задачи сельскохозяйственной авиации.

Существуют многочисленные задачи наблюдения, выполнению которых в особой степени способствуют достоинства БПЛА вертолетного типа. Например, способность БЛА вертолетного типа вертикального взлетать и приземляться делает их применение особенно предпочтительным перед пилотируемыми летательными аппаратами в тех случаях, когда площадки ведения наблюдения удалены или имеют малые размеры, когда нахождение на них сопряжено с опасностью и/или когда они недоступны с применением других средств по экономическим соображениям. Во многих случаях требования, обусловливаемые характером задач ведения наблюдения, делают неэффективным применение стационарных воспринимающих систем, работающих, к примеру, с видеосигналами, акустическими сигналами, фиксирующими перемещение. Кроме того, выполнение многих задач наблюдения не под силу человеку, так как они могут быть сопряжены с опасностью или требовать наблюдения из многих точек в течение короткого периода времени. С недавних пор БПЛА вертолетного типа все чаще привлекаться к выполнению задач наблюдения с земной поверхности.

Подобные БПЛА известны достаточно давно: так к примеру экспериментальный дистанционно управляемый вертолет «Уисп» (Англия, 1974 г.), беспилотный вертолет Ка-137 (РФ 1994 г.) но ближе всех по общей схеме подходит БПЛА канадской фирмой Bombardier CL-327 Guardian 1996 год (источник Program Executive Office (Cruise Missiles and Joint Unmanned Aerial Vehicles) 10 June 1998 найдено online

http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/row/cl-327.htm) разработка которого началась еще в 1974 году с БПЛА CL-227 Sentinel.

CL-327 Guardian имеет форму двух сфер с кольцом между собой, на котором расположены соосные несущие винты противоположного вращения, обеспечивающие способность БЛА к вертикальному взлету и посадке. БЛА имеет жестко закрепленные шасси штангового типа. БПЛА CL-327 предназначен для ведения разведки и проведения наблюдения как над морем так и над сушей, классифицирования и наведения на цели, осуществляет связные функции, патрулирование морских границ, для этих целей на нем установлены комбинированные ИК/оптические сенсоры, системы активной РТР, и РЛС с SAR. Нижняя сфера фюзеляжа отводиться под газотурбинный двигатель Williams International WTS-125, систему дистанционного управления, верхняя для полезной нагрузки (непосредственно для приборов наблюдения и передачи информации).

Известные БПЛА принципиально отличаются от предлагаемого БПЛА вертолетного типа в части: строения, исполнения, контроля и управления. В отличии от известных БПЛА данная модель строится вокруг пустого сферического тела с экваториальным расположением винтов, вращающихся в противоположных направлениях. Это имеет преимущество, т.к. основная движущая область винтов находится на периферии - а не в центре, что позволяет использовать центр для полезной нагрузки и систем управления, а также не использовать осевые двигатели, которые существенно уменьшают внутренний полезный объем.

Так же, такое расположение винтов позволяет использовать медленно вращающиеся винты, что является гораздо более энергоэффективным, в отличие от быстро вращающихся винтов, которые используются в известных БПЛА, как следствие, можно использовать электрические движители, которые лучше в управлении, более легкие, более компактны и практичны. Направление движения во время полета предложенного БПЛА не связано с изменением угла наклона лопастей винтов, как в обычных вертолетных системах. Изменение направления движения происходит за счет смещения центра тяжести южной полярной оси корпуса, изменяющей центр тяжести, и, как следствие, происходит изменение наклона и направления движения всего аппарата.

Данная полезная модель (см. fig.1, 2) состоит из сферического фюзеляжа (fig.1, 2 деталь В) полого внутри, пары соосных несущих винтов (fig.1, 2 деталь А) и электродвигательной установкой (fig.1 деталь С), размещенных в кольцевом канале по экватору фюзеляжа, и внутренней тележки расположенной в области нижней крайней точки фюзеляжа (fig.1 деталь D). Тележка может быть оснащена независимыми

противостоящими ведущими колесами. Фюзеляж выполняется из пластмассовой или композитной структуры.

Вертикальный взлет и посадку БПЛА обеспечивают соосные, несущие винты, вращающиеся в противоположных направлениях, которые приводятся в движение электродвигательной установкой. Управление БПЛА осуществляется путем перемещения центра тяжести посредством передвижения внутренней тележки по внутренней полости сферы от полюса к экватору.

Настоящая конструкция дает преимущество "масштабирования", иначе говоря -возможность изменения размеров при условии сохранения постоянных величин масштаба (как правило, в диапазоне масштаба от 1 до 100, начиная с диаметра 20 см). Взлетная масса конструкции составляет менее 0.7 кг, и при этом используется менее 150 Ватт энергии. Это стало возможно благодаря последним достижениям в области миниатюризации сенсоров, движителей, источников питания, устройств спутникового позиционирования (GPS). Продолжительность полета может быть около получаса на одном аккумуляторе. Масштабируемость этого принципа позволяет увеличить или сократить время полета, в зависимости от размера. Алгоритмы, программное обеспечение, датчики и исполнительные механизмы, необходимые для БПЛА являются продуктами различных производителей.

1. Беспилотный летательный аппарат вертолетного типа с фюзеляжем и соосными несущими винтами, отличающийся тем, что фюзеляж имеет сферическую форму, по экватору фюзеляжа расположены соосные несущие винты и электродвигательная установка, в области нижней крайней точки фюзеляжа размещена внутренняя тележка, обеспечивающая изменение направления полета путем передвижения от нижней крайней точки к экватору фюзеляжа.

2. Беспилотный летательный аппарат вертолетного типа по п.1, отличающийся тем, что внутренняя тележка оборудована независимыми ведущими колесами, обеспечивающими ее передвижение.

3. Беспилотный летательный аппарат вертолетного типа по п.1 или 2, отличающийся тем, что снабжен парой соосных винтов.