Беспилотный летательный аппарат

Беспилотный летательный аппарат относится к авиационной технике, в частности беспилотным летательным аппаратам среднего веса, со специальной полезной нагрузкой. Беспилотный летательный аппарат содержит фюзеляж с V-образным хвостовым оперением, крыло, двухколесное шасси и силовую установку. Консоли крыла выполнены со стреловидностью вперед. Силовая установка представляет собой двигатель с закрепленным на его выходном валу двухлопастным винтом. Фюзеляж выполнен с возможностью разборки на две секции: носовую часть и хвостовую балку, крыло - на три секции: две консоли и центроплан, хвостовое оперение - на две секции. Конструкция аппарата предусматривает удобное транспортирование и быструю подготовку к полетному состоянию. Бортовое оборудование обеспечивает управление аппаратом от дистанционного пункта и навигацию в автономном полете. В качестве полезной нагрузки могут быть установлены аппаратура для аэросъемки или оборудование для химической (или биологической) обработки сельскохозяйственных угодий.

Полезная модель относится к авиационной технике, в частности к беспилотным летательным аппаратам аэродинамического типа со специальной полезной нагрузкой.

Известные по литературным источникам и по данным информационных баз Интернета беспилотные летательные аппараты наряду с высокими техническими характеристиками имеют ограниченные удобства при транспортировании и хранении в нерабочем состоянии, большую себестоимость при изготовлении, а также сложное и затратное техническое обслуживание.

В качестве наиболее близкого к полезной модели аналога выбран беспилотный летательный аппарат, который выполнен с возможностью нахождения в двух состояниях: в положении, соответствующем полетному, и в состоянии для транспортирования и хранения;, описанный в патенте [Пат.RU 2334651 С1, МПК7 В64С 1/30, В64С 3/56. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат (варианты), заявл. 2006.12.26, опубл. 2008.09.27]. Указанный беспилотный летательный аппарат имеет фюзеляж, крыло и хвостовое оперение. Фюзеляж аппарата выполнен в виде носовой части и хвостовой балки. Хвостовое оперение выполнено в виде V-образного стабилизатора.

Среди признаков ближайшего аналога, которые препятствуют достижению ожидаемого технического результата от использования предлагаемой полезной модели, есть отсутствие шасси для взлета и посадки, а также то, что конструкция аппарата обеспечивает переход от полетного положения к состоянию для транспортирования и хранения путем поворота и складывания

его некоторых аэродинамических поверхностей с помощью трехстепенных шарниров, чем достигают только некоторого уменьшения его габаритных размеров.

Технической задачей полезной модели является создание недорогого, в изготовлении и эксплуатации, пригодного к легкому транспортированию и использованию в различных условиях, в том числе и сопряженных с риском для жизни человека, беспилотного летательного аппарата среднего веса с полезной нагрузкой в виде аппаратуры для аэросъемки или в виде оборудования для химической (биологической) обработки сельскохозяйственных угодий. А также с элементами конструкции, которые обеспечивают: взлет и посадку на грунтовое покрытие (на колесное шасси), разборку и сборку основных элементов конструкции для удобного транспортирования и хранения летательного аппарата, а также устойчивую его работу во время полета по курсу и при выполнении маневров.

Поставленная задача достигается тем, что на носовой часть фюзеляжа летательного аппарата установлены съемное шасси, а на хвостовой балке - посадочный костыль. Крыло выполнено с возможностью разборки на три секции: две консоли и центроплан, которые в полетном состоянии соединены штырями по лонжерону и фиксированы с помощью резьбовых и контровочных соединений. Хвостовое оперение выполнено с возможностью разборки на две секции по штыревым трубчатым соединениям, которые в полетном состоянии также фиксированы с помощью резьбовых и контровочных соединений. Фюзеляж выполнен с возможностью разборки на две секции: носовую часть и хвостовую балку, которые в полетном состоянии соединены по стыковочному фланцевому соединению и фиксированы с помощью резьбовых и контровочных соединений, что обеспечивает разъединение основних конструктивних элементов на секции и их самостоятельное транспортирование и хранение со значительно уменьшенными габаритными размерами и весом, Консоль крыла выполнена со стреловидностью вперед и рулевой поверхностью по задней

его кромке в виде элеронов, чем обеспечивается повышенная устойчивость аппарата во время полета на малых скоростях. Фюзеляж, крыло и стабилизатор изготовлены с применением метода формовки в матрицу. При изготовлении конструктивных элементов были использованы: для фюзеляжа - стеклопластик, эпоксидная смола, а для крыла и стабилизатора - стеклопластик, углепластик, эпоксидная смола и конструкционный пенопласт. Внутри корпуса носовой части фюзеляжа размещены силовая установка, топливный бак, система управления и бортовое оборудование, предназначенное для управления от дистанционного пункта и для навигации в автономном полете, а также отсек для полезной нагрузки. Силовая установка выполнена в виде двигателя с выходным валом и закрепленным на выходном валу двухлопастным винтом. Отсек для полезной нагрузки предусматривает размещение аппаратуры для аэросъемки или оборудования для обработки сельскохозяйственных угодий, чем обеспечивается выполнение основной рабочей функции предложенного беспилотного летательного аппарата.

Технический результат, которого можно достичь от использования полезной модели, заключается том, что создан недорогой в производстве и эксплуатации, позволяющий осуществлять широкий спектр работ, беспилотный летательный аппарат с высокими аэродинамическими характеристиками, конструкция которого обеспечивает его удобное транспортирование и быстрое приведение в полетное состояние.

Суть предложенной полезной модели поясняется изображением общего вида летательного аппарата: фиг.1 - вид спереди, фиг.2 - вид сверху, фиг.3 - вид сбоку, фиг.4 - вид сверху после разборки, где обозначены носовая часть 1 и хвостовая балка 2 фюзеляжа, центроплан 3 и консоль крыла 4, хвостовое оперение 5, двухколесное шасси традиционной схемы 6 и посадочный костыль 7.

Полезная модель работает следующим образом.

Комплект предложенного летательного аппарата доставляют на место старта в заплечных контейнерах или любым транспортом в виде пригодном к быстрому развертыванию и приведению в рабочее состояние. Для взлета и посадки предложенный беспилотный летательный аппарат нуждается в свободной необорудованной грунтовой площадке или части дороги, без специализированных аэродромных средств, длиной не менее 100 м. Для осуществления полета, сборки и разборки предложенного беспилотного летательного аппарата необходимо 2-3 человека обслуживающего персонала.

Подготовка полезной модели к полетному состоянию происходит следующим образом. Фюзеляж собирают из двух секции по стыковым фланцевым соединениям. Двухколесное шасси устанавливают по традиционной схеме. Крыло собирают из трех секций с помощью штырей по лонжерону. Центроплан крыла закрепляют к фюзеляжу как высокоплан. Хвостовое оперение собирают из двух секции по штыревым трубчатым соединениям. Все разъемные элементы конструкции аппарата фиксируют с помощью резьбовых и контровочных соединений. Устанавливают полезную нагрузку (до 50 кг), состав которой может варьироваться в зависимости от задач, решаемых беспилотного летательного аппарата, например, стабилизированную телевизионную систему, цифровую фотокамеру, ИК-камера или оборудование, для химико-биологической обработки территории. Заправляют топливом (до 20 кг). Включают систему управления. Полезная модель выполняет полет в соответствии с логикой, заложенной в системе управления, а предложенная конструкция летательного аппарата, в случае необходимости, обеспечивает возможность посекционной замены его составных частей.

Практические испытания полезной модели.

Экспериментальный образец беспилотного летательного аппарата был выполнен с соблюдением всех вышеперечисленных конструктивных признаков. При изготовлении конструктивных элементов аэродинамических поверхностей были также использованы вышеуказанные композитные

материалы, что обеспечило высокую прочность при относительно малой массе. Основные технические характеристики изготовленного образца беспилотного летательного аппарата: размах крыла - 5,3 м, площадь крыла, - 3 м2, длина - 2,8 м, высота 1,05-1,08 м, взлетная масса - 85 кг, полезная нагрузка - 35 кг, мощность мотора - 25 л.с., диапазон скоростей, - 60-150 км/ч, шасси с двумя резиновыми надувными колесами.

В комплект беспилотного летательного аппарата, кроме самого летательного аппарата, входили: система автоматического управления, наземная станция управления и средства технического обслуживания. В качестве навигационного оборудования установили, как "ручное" управление (стационарный передатчик), так и автономную систему навигации, на базе глобальной спутниковой навигации (GPS), что позволило получать с высокой точностью координаты местонахождения и скорость самолета. Переход с одного режима управления (ручного) к другому (автономному) и наоборот осуществлялся оператором беспилотного летательного аппарата в зависимости от текущей ситуации и маневров самолета (взлет, посадка, коррекция маршрута, и т.п.) Испытания полезной модели проводили в два этапов. Программу первого этапа полета составляли: взлет с земли (против ветра); полет по кругу вокруг места старта, посадка на место взлета.

Полет происходил при скорости ветра 5-8 м/с, температуре воздуха, -25°С, атмосферном давлении - 735 мм рт.ст.. Аппарат был поднят в воздух и пилотировался пилотом-оператором с земли по каналу радио управления. На полном газу аппарат выполнил плавный разгон и взлет. Длина пробега составила 25-30 м (по асфальтированной площадке). После взлета аппарат выполнил 5 кругов на высоте 50-80 м над землей, после чего пилотом были уменьшены обороты двигателя до посадочного режима, выполнен плавный заход на посадку и посадка в зоне взлета.

Время сборки и подготовки аппарата к полету составило около 1 часа. Время полета составило 5 мин. Время свертывания до состояния готовности

к транспортированию - 30 мин. На всех режимах полета отмечались высокая устойчивость работы аппарата и достаточная управляемость аппаратом.

Программу второго этапа полета составляли: взлет с земли (против ветра), выполнение первого разворота, на угол 180° с выходом в прямой горизонтальный полет, выполнение разворотов на угол 180° справа и налево с последующим выходом в зону пилотирования, выполнение горизонтальной «восьмерки» над центром зоны пилотирования, а также заход на посадку «как самолет» (по коробочке) и посадка на место взлета.

Полет происходил при следующих метеорологических условиях:

скорость ветра 6-10 м/с, температура воздуха, - 27°С, атмосферное давление - 740 мм рт.ст.. Аппарат был поднят в воздух пилотом-оператором с земли по каналу радио управления и выполнил в течении 10 мин полет по намеченной программе, обнаруживая на всех режимах полета высокие пилотажные свойства.

Время сборки и подготовки аппарата к полету составило около 1 часа. Время полета составило 10 мин. Время свертывания до состояния готовности к транспортированию - около 30 мин.

1. Беспилотный летательный аппарат, выполненный с возможностью нахождения в двух состояниях: полетном и транспортирования и хранения, содержащий фюзеляж, образованный носовой частью и хвостовой балкой, крыло и хвостовое оперение, выполненное в виде V-образного стабилизатора, отличающийся тем, что на носовой части фюзеляжа установлено съемное двухколесное шасси, а на хвостовой балке - посадочный костыль, кроме того, для удобства транспортирования и хранения крыло выполнено с возможностью разборки на три секции: две консоли и центроплан, которые в полетном состоянии соединены штырями по лонжерону и фиксированы с помощью резьбовых и контровочных соединений, причем консоли крыла выполнены стреловидностью вперед и рулевой поверхностью на их задней кромке в виде элеронов, хвостовое оперение выполнено с возможностью разборки на две секции, которые в полетном состоянии соединены по штыревым трубчатым соединениям и фиксированы с помощью резьбовых и контровочных соединений, фюзеляж выполнен с возможностью разборки на две секции: носовую часть и хвостовую балку, которые в полетном состоянии соединены по стыковочному фланцевому соединению и фиксированы с помощью резьбовых и контровочных соединений, внутри носовой части фюзеляжа размещены силовая установка, топливный бак, система управления и бортовое оборудование, предназначенное для управления от дистанционного пункта и навигации в автономном полете, а также отсек для полезной нагрузки, силовая установка выполнена в виде двигателя с выходным валом и закрепленным на выходном валу двулопастным винтом.

2. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что для изготовления фюзеляжа использованы стеклопластик и эпоксидная смола, а для изготовления крыла и стабилизатора - стеклопластик, углепластик, смола эпоксидная и конструкционный пенопласт.

3. Беспилотный летательный аппарат по п.2, отличающийся тем, что фюзеляж, крыло и стабилизатор изготовлены с применением метода формовки в матрицу.

4. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что отсек для полезной нагрузки содержит аппаратуру для аэросъемки.

5. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что отсек для полезной нагрузки содержит оборудование для химической (или биологической) обработки сельскохозяйственных угодий.

6. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что имеет размах крыла 5,0-5,5 м, площадь крыла 3,0 м ², длину 2,8-3,15 м, высоту 1,05-1,08 м, летную массу 50-100 кг, массу полезной нагрузки до 50 кг.