RU172327U1 - UNMANNED AERIAL VEHICLE - Google Patents
UNMANNED AERIAL VEHICLE Download PDFInfo
- Publication number
- RU172327U1 RU172327U1 RU2016151915U RU2016151915U RU172327U1 RU 172327 U1 RU172327 U1 RU 172327U1 RU 2016151915 U RU2016151915 U RU 2016151915U RU 2016151915 U RU2016151915 U RU 2016151915U RU 172327 U1 RU172327 U1 RU 172327U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uav
- beams
- wings
- unmanned aerial
- wing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
- B64C29/02—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/08—Aircraft not otherwise provided for having multiple wings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/10—Drag reduction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к авиационной технике, в частности к беспилотным летательным аппаратам. Беспилотный летательный аппарат содержит планер, на котором размещена двигательная установка. Планер выполнен в виде двух параллельных крыльев, размещенных на балках, расположенных относительно друг друга крест-накрест, и зафиксированных на балках посредством стяжек, причем планер оснащен дополнительным крылом, прикрепленным к балкам между имеющимися крыльями и параллельно им, а двигатели двигательной установки размещены на балках в пространстве между крыльями и симметрично относительно дополнительного крыла. Технический результат заключается в улучшении технических характеристик беспилотного летательного аппарата. 5 з. п. ф-лы, 3 илл.The utility model relates to aircraft, in particular to unmanned aerial vehicles. An unmanned aerial vehicle contains a glider on which the propulsion system is located. The glider is made in the form of two parallel wings placed on the beams, located crosswise relative to each other, and fixed on the beams by means of couplers, the glider being equipped with an additional wing attached to the beams between the existing wings and parallel to them, and the engines of the propulsion system are placed on the beams in the space between the wings and symmetrically with respect to the additional wing. The technical result consists in improving the technical characteristics of an unmanned aerial vehicle. 5 s P. f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к авиационной технике, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БЛА) вертикального взлета и посадки, предназначенным для проведения широкого спектра работ, в том числе - обеспечения оперативной доставки видеоаппаратуры к месту видеосъемки, видеосъемки в труднодоступных местах, мониторинга территорий, промышленных предприятий и железнодорожных станций, портов, трасс трубопроводов, линий электропередач и т.п.The utility model relates to aviation technology, in particular to unmanned aerial vehicles (UAVs) of vertical take-off and landing, designed to carry out a wide range of works, including ensuring the prompt delivery of video equipment to the place of video recording, video recording in hard-to-reach places, monitoring territories, industrial enterprises and railway stations, ports, pipeline routes, power lines, etc.
В последнее время значительно возрос интерес к использованию БЛА для решения множества задач, выполнение которых пилотируемыми летательными аппаратами в силу различных причин невозможно или нецелесообразно.Recently, there has been a significant increase in the interest in using UAVs for solving a variety of tasks, the fulfillment of which by manned aircraft for various reasons is impossible or impractical.
Наиболее активно в настоящее время БЛА используются для решения следующих задач:Currently, UAVs are most actively used to solve the following problems:
- дистанционный мониторинг окружающей среды с взятием проб из труднодоступных мест с визуальным контролем проводимых замеров и мест отбора проб, а также доставка их к месту проведения анализа;- remote environmental monitoring with sampling from hard-to-reach places with visual control of measurements and sampling sites, as well as their delivery to the place of analysis;
- поисково-спасательные операции;- search and rescue operations;
- мониторинг морских и речных магистралей и водоемов, контроль объектов и трасс производства, добычи и транспортировки электрической энергии, природного газа, нефти и продуктов ее переработки, опасных химических и других веществ;- monitoring of sea and river highways and reservoirs, monitoring of objects and routes of production, production and transportation of electric energy, natural gas, oil and its products, hazardous chemicals and other substances;
- патрулирование границ, военных, административных, экономических объектов, крупных промышленных предприятий с опасным производством, мониторинг стратегических транспортных магистралей, наблюдение за мобильными объектами и группами населения, контроль и обеспечение безопасности при массовых мероприятиях;- patrolling borders, military, administrative, economic facilities, large industrial enterprises with hazardous production, monitoring strategic transportation routes, monitoring mobile facilities and population groups, monitoring and ensuring security during public events;
- оповещение о возникновении и развитии аварий, стихийного бедствия или опасных ситуаций в контролируемых зонах, выявление оперативной обстановки и наличия жертв в криминогенных местах, а также в местах химического заражения и др.- notification of the occurrence and development of accidents, natural disasters or dangerous situations in controlled areas, identifying the operational situation and the presence of victims in criminogenic places, as well as in places of chemical infection, etc.
Для решения поименованных выше задач разработано большое количество конструктивных схем БЛА.To solve the above problems, a large number of UAV design schemes have been developed.
В настоящее время наиболее перспективными являются конструкции БЛА, обеспечивающие вертикальный взлет и посадку, горизонтальное перемещение в заданную точку, зависание БЛА в заданной точке.Currently, UAV designs that provide vertical take-off and landing, horizontal movement to a given point, and UAV hovering at a given point are the most promising.
Так, например, известен комбинированный БЛА, выполненный по бесфюзеляжной аэродинамической схеме "летающее крыло" и состоящий из следующих основных элементов: свободнонесущее крыло, подъемный двигатель, тяговый двигатель и стабилизатор.So, for example, a combined UAV is known, made according to the flying-wing fuselage-free aerodynamic design and consisting of the following basic elements: a free-flying wing, a lifting engine, a traction motor and a stabilizer.
Свободнонесущее крыло предназначено для размещения узлов и агрегатов аппарата. В передней части крыла установлен носовой обтекатель, внутри которого размещены блок управления, электронная аппаратура наблюдения, приемопередающий блок, антенны, пилотажно-навигационная система и др.The free-carrying wing is designed to accommodate units and assemblies of the apparatus. A nose fairing is installed in front of the wing, inside of which there is a control unit, electronic monitoring equipment, a transceiver unit, antennas, a flight-navigation system, etc.
Передняя часть свободнонесущего крыла имеет форму, обеспечивающую минимальное аэродинамическое сопротивление, в задней части крыла установлены органы управления. На крыле установлено оборудование, которое в зависимости от назначения БЛА, может быть различным, например, для экологических целей.The front part of the free-carrying wing has a shape that provides minimal aerodynamic drag, and controls are installed in the rear part of the wing. Equipment has been installed on the wing, which, depending on the purpose of the UAV, may be different, for example, for environmental purposes.
Подъемный двигатель БЛА установлен в центре масс свободнонесущего крыла. Он предназначен для создания вертикальной тяги, необходимой для реализации режимов запуска, зависания над заданной точкой и приземления. Подъемный двигатель предназначен для вращения винта, ось которого вертикально закреплена внутри гильзы, размещенной в центре масс БЛА.The UAV lifting engine is installed in the center of mass of the free-carrying wing. It is designed to create the vertical thrust needed to implement launch modes, hovering over a given point and landing. The lifting engine is designed to rotate the screw, the axis of which is vertically fixed inside the sleeve located in the center of mass of the UAV.
Тяговый двигатель предназначен для создания горизонтальной составляющей тяги. Он монтируется в задней части свободнонесущего крыла.The traction motor is designed to create a horizontal component of traction. It is mounted at the rear of the free-standing wing.
Стабилизатор БЛА предназначен для смещения центра давления в сторону от центра масс, что обеспечивает повышение запаса статической устойчивости БЛА. Стабилизатор выполнен в виде пластины, крепящейся с помощью хвостовых балок к свободнонесущему крылу под небольшим углом, который необходим для создания первоначальной подъемной силы, обеспечивающей планирующий полет БЛА. Стабилизатор установлен между хвостовыми балками с возможностью поворота относительно горизонтальной своей оси, обеспечивая управление БЛА по углу тангажа.The UAV stabilizer is designed to shift the center of pressure away from the center of mass, which ensures an increase in the static stability margin of the UAV. The stabilizer is made in the form of a plate, which is fastened with the help of the tail beams to the free-standing wing at a small angle, which is necessary to create the initial lifting force for the planning flight of the UAV. The stabilizer is installed between the tail beams with the possibility of rotation relative to its horizontal axis, providing UAV control by pitch angle.
При запуске БЛА включается в работу подъемный двигатель. Тяговый двигатель находится в отключенном состоянии. Как только тяга, создаваемая подъемным двигателем, превысит стартовую массу БЛА, он отрывается от поверхности и вертикально поднимается вверх до набора нужной высоты. После набора нужной высоты по команде системы управления БЛА отключается подъемный двигатель и включается тяговый двигатель, посредством которого осуществляется горизонтальное перемещение БЛА.When starting the UAV, the lifting engine is turned on. The traction motor is off. As soon as the thrust created by the lifting engine exceeds the starting mass of the UAV, it breaks off the surface and rises vertically up to gain the desired height. After gaining the required altitude, at the command of the UAV control system, the lifting engine is turned off and the traction engine is switched on, through which the UAV is moved horizontally.
При необходимости БЛА зависает в воздухе над заданной точкой. Для этого тяговый двигатель совместно с системой управления БЛА работает таким образом, чтобы БЛА расположился над заданной точкой поверхности. Затем он выключается, а подъемный двигатель включается.If necessary, the UAV hangs in the air above a given point. To do this, the traction engine, together with the UAV control system, works in such a way that the UAV is located above a given point on the surface. Then it turns off, and the lift motor turns on.
Полет БЛА может происходить 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 радиоканалу на бортовое радиоэлектронное оборудование, установленное на БЛА. При этом управление по углу тангажа осуществляется путем поворота стабилизатора вокруг оси, а управление по углу рысканья осуществляется с помощью поворота аэродинамических органов управления, которые представляют собой кили, соединенные между собой соединительным стержнем и установленные по обе стороны от стабилизатора.UAV flight can take place in accordance with the flight task both according to a given program, and according to radio commands transmitted by the operator from a ground-based remote control point. The ground-based remote control station generates commands transmitted over the air to the on-board electronic equipment installed on the UAV. In this case, the pitch angle control is carried out by turning the stabilizer around the axis, and the yaw angle control is carried out by rotating the aerodynamic controls, which are keels, interconnected by a connecting rod and installed on both sides of the stabilizer.
Управление полетом БЛА осуществляется с помощью пилотажно-навигационной системы. При этом результаты дистанционного обзора местности, а также видео и телеметрической информации через приемопередающую антенну БЛА передаются на наземный пункт дистанционного управления.UAV flight control is carried out using the flight-navigation system. At the same time, the results of a remote survey of the terrain, as well as video and telemetry information, are transmitted to the ground-based remote control point via a UAV transceiver antenna.
Приземление БЛА осуществляется вертикально при остановке тягового двигателя и включении подъемного.UAV landing is carried out vertically when the traction engine stops and the lift is switched on.
(см. патент РФ на полезную модель №98394, кл. В64С 27/22, 2010 г.).(see RF patent for utility model No. 98394, class B64C 27/22, 2010).
В результате анализа конструкции известного БЛА необходимо отметить, что он обеспечивает возможность вертикального влета и посадки, горизонтального перемещения, зависания над заданной точкой. Однако используемая в известном БЛА конструктивная схема - один подъемный и один маршевый двигатель приводит к тому, что в процессе полета (зависания) всегда работает только один двигатель, а второй - отключен, то есть является балластом. Это приводит к повышению массы БЛА, в результате чего он не в состоянии развить высокую скорость. Размещение подъемного двигателя в центре масс крыла усложняет центровку оборудования при установке ее на крыло. При подъеме БЛА необходимо преодолевать аэродинамическое сопротивление крыла, что приводит к замедлению скорости подъема и повышенным нагрузкам на подъемный двигатель. Необходимо также отметить, что единственный винт подъемного двигателя создает момент вращения, который может привести к паразитному вращению летающего крыла при вертикальном взлете. Для управления закрылками такой аппарат необходимо оснащать довольно сложной системой радиоуправления. Это усложняет летательный аппарат, а также снижает его надежность и живучесть при падениях и столкновениях.As a result of the analysis of the design of the known UAV, it should be noted that it provides the possibility of vertical entry and landing, horizontal movement, hovering over a given point. However, the design scheme used in the well-known UAV - one lift and one marching engine leads to the fact that during the flight (hovering) only one engine always works, and the second is switched off, that is, it is ballast. This leads to an increase in the mass of the UAV, as a result of which it is not able to develop high speed. Placing a lifting engine in the center of mass of the wing makes it difficult to center the equipment when it is mounted on the wing. When lifting a UAV, it is necessary to overcome the aerodynamic drag of the wing, which leads to a slowdown in the lift speed and increased loads on the lift engine. It should also be noted that a single propeller of the lifting engine creates a torque that can lead to spurious rotation of the flying wing during vertical take-off. To control the flaps, such a device must be equipped with a rather complex radio control system. This complicates the aircraft, and also reduces its reliability and survivability in the fall and collisions.
Известен многовинтовой БЛА вертикального взлета и посадки, состоящий из двух шарнирно соединенных модулей: подъемно-маршевого модуля, несущего четное количество силовых установок и модуля оборудования, управления и целевой нагрузки, внутри данного модуля размещен силовой шпангоут, в центральной части которого вертикально закреплена виброгасящая колонна, представляющая собой трубчатую мелкогофрированную конструкцию из композиционного материала.A multi-screw UAV of vertical take-off and landing is known, consisting of two articulated modules: a lifting-marching module, carrying an even number of power plants and a module of equipment, control and target load, a power frame is placed inside this module, in the central part of which a vibration-damping column is vertically fixed, representing a tubular fine-corrugated structure made of composite material.
В верхней части виброгасящей колонны установлен двухстепенной виброгасящий шарнир, прикрепленный посредством кольца к виброгасящей колонне. Подъемно-маршевый модуль имеет возможность качания вокруг осей, установленных в виброгасящей колонне. Виброгасящий шарнир содержит также кольцо, к которому посредством осей прикреплен оголовок подъемно-маршевого модуля. Такая конструкция двухстепенного виброгасящего шарнира позволяет свободно отклонять подъемно-маршевый модуль в двух плоскостях, обеспечивая управление аппаратом по осям ОХ и OZ. К оголовку подъемно-маршевого модуля прикреплены пилоны, по концам которых установлены двигатели двигательной установки, снабженные несущими винтами одиночного или соосного типа.In the upper part of the vibration damping column there is a two-stage vibration damping hinge attached by means of a ring to the vibration damping column. The lifting-marching module has the ability to swing around the axes installed in the vibration-damping column. The vibration-damping hinge also contains a ring to which the head of the lifting-marching module is attached through the axes. This design of a two-stage vibration damping hinge allows you to freely deflect the lift-march module in two planes, providing control of the device along the axes OX and OZ. Pylons are attached to the head of the lifting-marching module, at the ends of which there are installed engines of the propulsion system, equipped with rotors of a single or coaxial type.
Отклонение подъемно-маршевого модуля обеспечивается сервоприводами посредством тяг управления.The deviation of the lift-march module is provided by servos through control rods.
Достаточно большое превышение плоскости несущих винтов над положением центра масс аппарата обеспечивает его высокую устойчивость при работе целевой нагрузки.A sufficiently large excess of the plane of the rotors over the position of the center of mass of the apparatus ensures its high stability during the operation of the target load.
Взлет аппарата выполняется при вертикальном положении силовых установок. Вращаемые силовыми установками несущие воздушные винты отбрасывают воздушный поток вниз и обеспечивают тем самым отрыв аппарата от поверхности земли. Аппарат зависает на некоторой высоте над местом старта. Создаваемые силовыми установками вибрации и несущими винтами аэродинамические шумы и колебания гасятся при этом в виброгасящем шарнире. Часть непогашенных колебаний, передаваемых через виброгасящий шарнир, и окончательно гасится виброгасящей колонной, обеспечивая тем самым комфортные условия для работы целевой нагрузки аппарата.Take-off of the device is carried out with the vertical position of the power plants. Rotating propellers rotor propellers throw the air flow down and thereby ensure the separation of the apparatus from the surface of the earth. The device freezes at a certain height above the launch site. The aerodynamic noises and vibrations created by the power plants of vibration and rotors are suppressed in the vibration-damping hinge. Part of the outstanding vibrations transmitted through the vibration damping hinge is finally damped by the vibration damping column, thereby providing comfortable conditions for the target load of the apparatus.
Управление аппаратом по высоте обеспечивается изменением шага несущих винтов при соответствующем изменении мощности силовых установок по сигналам системы управления.The control of the apparatus in height is provided by a change in the pitch of the rotors with a corresponding change in the power of the power plants according to the signals of the control system.
После взлета и набора высоты БЛА может перейти в горизонтальный полет, создавая пропульсивную силу наклоном подъемно-маршевого модуля и, соответственно, наклоном плоскостей воздушных винтов в сторону направления полета. Аэродинамическая компоновка аппарата позволяет ему перемещаться в любом направлении с одинаковой скоростью.After takeoff and climb, the UAV can go into horizontal flight, creating propulsive force by tilting the lift-march module and, accordingly, by tilting the planes of propellers in the direction of flight direction. The aerodynamic layout of the device allows it to move in any direction at the same speed.
(см. патент РФ №2403183, кл. В64С 29/00, 2010 г.).(see RF patent No. 2403183, class B64C 29/00, 2010).
В результате анализа известного БЛА необходимо отметить, что в его конструкции двигатели двигательной установки обеспечивают работу БЛА как при подъеме (снижении), так и при горизонтальном полете, виброгасящие элементы снижают вибрации модуля оборудования, что повышает качество работы установленного на БЛА целевого оборудования. Однако существенным недостаткам известного БЛА является большое аэродинамическое сопротивление из-за необходимости перемещения БЛА в вертикальном и горизонтальном направлениях без изменения положения несущих аэродинамических поверхностей БЛА, а также размещения на них большого количества специального оборудования. Одним из недостатков данного двигателя является размещение двигателя вне центра масс, что приводит к неустойчивому положению БЛА при изменении режима полета. Все это приводит к снижению скорости и дальности полета. Отсутствие крыльев и, следовательно, не использование их подъемной силы, обуславливают малые скорость и дальность полета.As a result of the analysis of the known UAVs, it should be noted that in its design the engines of the propulsion system provide UAV operation both during lifting (lowering) and during horizontal flight, vibration damping elements reduce the vibration of the equipment module, which improves the quality of work of the target equipment installed on the UAV. However, a significant drawback of the known UAV is the high aerodynamic drag due to the need to move the UAV in the vertical and horizontal directions without changing the position of the bearing aerodynamic surfaces of the UAV, as well as placing a large number of special equipment on them. One of the disadvantages of this engine is the placement of the engine outside the center of mass, which leads to an unstable position of the UAV when changing the flight mode. All this leads to a decrease in speed and range. The absence of wings and, therefore, not the use of their lifting force, determine the low speed and range.
Известен комбинированный БЛА, содержащий свободнонесущее крыло, предназначенное для размещения и крепления узлов и агрегатов аппарата. В передней части крыла установлен носовой обтекатель, внутри которого размещаются блок управления, аппаратура наблюдения, приемопередающий блок, антенны, пилотажно-навигационная система и др. Передняя часть свободнонесущего крыла имеет форму, обеспечивающую минимальное аэродинамическое сопротивление. Внутри свободнонесущего крыла закрепляется специальное оборудование.Known combined UAV containing a free-flying wing, designed to accommodate and fasten the nodes and assemblies of the device. A nose fairing is installed in the front part of the wing, inside of which there is a control unit, monitoring equipment, a transceiver unit, antennas, a flight-navigation system, etc. The front part of the free-flying wing has a shape that provides minimal aerodynamic drag. Inside the free-standing wing, special equipment is fixed.
Двигательная установка БЛА состоит из четырех подъемных двигателей, расположенных симметрично относительно оси аппарата и вне его. Подъемные двигатели посредством балок жестко прикреплены к свободнонесущему крылу БЛА, а оси валов этих двигателей проходят через центр масс аппарата, при этом вся полезная нагрузка полностью занимает весь свободный объем свободнонесущего крыла. Каждый двигатель состоит из подъемного винта, прикрепленного с помощью скега к гильзе, которая соединяет поворотные двигатели с крылом БЛА.The UAV propulsion system consists of four lifting engines located symmetrically about the axis of the apparatus and outside it. Lifting motors by means of beams are rigidly attached to the free-carrying wing of the UAV, and the axis of the shafts of these engines pass through the center of mass of the apparatus, while the entire payload fully occupies the entire free volume of the free-carrying wing. Each engine consists of a lifting screw attached with a skeg to a sleeve that connects the rotary engines to the wing of the UAV.
Поворотные двигатели предназначены для создания тяги, необходимой для перемещения БЛА в горизонтальной плоскости, а также для вертикального взлета и посадки аппарата.Rotary engines are designed to create the thrust necessary to move the UAV in the horizontal plane, as well as for vertical take-off and landing of the device.
При запуске БЛА поворотные двигатели находятся в положении, обеспечивающим вертикальный подъем БЛА. Как только суммарная тяга, создаваемая двигателями, превысит стартовый вес БЛА, он отрывается от поверхности и начинает совершать подъем до набора нужной высоты. Так как оси валов подъемных двигателей проходят через центр масс БЛА, то в процессе его подъема аппарат является статически устойчивым.When starting the UAV, the rotary engines are in a position that ensures the vertical rise of the UAV. As soon as the total thrust created by the engines exceeds the starting weight of the UAV, it breaks off the surface and begins to climb to gain the desired height. Since the axis of the shafts of the lifting motors pass through the center of mass of the UAV, the apparatus is statically stable during its lifting.
После набора заданной высоты по команде системы управления, двигатели переводятся в режим горизонтального полета.After gaining a predetermined height at the command of the control system, the engines are put into horizontal flight mode.
При необходимости БЛА зависает в воздухе над заданной точкой. Для этого двигатели работают таким образом, чтобы БЛА расположился над заданной точкой поверхности. Затем по команде они переводятся в режим зависания.If necessary, the UAV hangs in the air above a given point. For this, the engines operate in such a way that the UAV is located above a given point on the surface. Then, on command, they are put into hover mode.
При этом суммарная тяга, создаваемая двигателями, должна равняться стартовому весу БЛА.In this case, the total thrust created by the engines should be equal to the starting weight of the UAV.
Приземление БЛА осуществляется при переводе двигателей в режим взлета и посадки. При этом БЛА плавно приземляется.UAV landing is carried out when the engines are in take-off and landing mode. At the same time, the UAV lands smoothly.
(см. патент РФ на полезную модель №71960, кл. В64С 39/00, 2008 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent for utility model No. 71960, class B64C 39/00, 2008) is the closest analogue.
В результате анализа известного БЛА необходимо отметить, что он обеспечивает вертикальный взлет и посадку, а также горизонтальное перемещение с возможностью зависания в заданной точке. Наличие четырех двигателей повышает надежность БЛА, так как он может работать при отказе двух из них. Вынесение двигателей на балках за контур крыла повышает его устойчивость. Однако неоптимальная аэродинамическая компоновка приводит к большому аэродинамическому сопротивлению, как при вертикальном, так и при горизонтальном полете. Это снижает скорость полета, а также длительность пребывания аппарата в воздухе и дальность полета. Вынесение двигателей на балках за контур крыла снижает надежность и живучесть БЛА при падениях и столкновениях.As a result of the analysis of the known UAV, it should be noted that it provides vertical take-off and landing, as well as horizontal movement with the possibility of hovering at a given point. The presence of four engines increases the reliability of the UAV, since it can work in case of failure of two of them. The removal of engines on beams beyond the wing contour increases its stability. However, a non-optimal aerodynamic configuration leads to a large aerodynamic drag, both in vertical and horizontal flight. This reduces the speed of flight, as well as the length of time the device is in the air and range. The removal of engines on the beams beyond the wing contour reduces the reliability and survivability of the UAV during falls and collisions.
Технический результат полезной модели заключается в улучшении технических характеристик аппарата, а именно в увеличении скорости и дальности как горизонтального, так и вертикального полета за счет уменьшения аэродинамического сопротивления на каждом этапе полета и обеспечения устойчивости БЛА в полете.The technical result of the utility model is to improve the technical characteristics of the device, namely to increase the speed and range of both horizontal and vertical flight by reducing aerodynamic drag at each stage of the flight and ensuring the stability of the UAV in flight.
Указанный технический результат достигается тем, что в беспилотном летательном аппарате, содержащем планер, на котором размещена двигательная установка, новым является то, что планер выполнен в виде двух параллельных крыльев, размещенных на балках, расположенных друг относительно друг друга крест-накрест, и зафиксированных на балках посредством стяжек, причем планер оснащен дополнительным крылом, прикрепленным к балкам между имеющимися крыльями и параллельно им, а двигатели двигательной установки размещены на балках в пространстве между крыльями и симметрично относительно дополнительного крыла, при этом, стяжки могут быть прикреплены к крыльям с возможностью съема, а дополнительное крыло и балки оснащены местами для установки полезной нагрузки. Крылья соединены с балками с возможностью разъединения, а балки соединены друг с другом с возможностью их разъединения или их относительного поворота.The specified technical result is achieved by the fact that in an unmanned aerial vehicle containing a glider, on which the propulsion system is located, it is new that the glider is made in the form of two parallel wings placed on beams located crosswise relative to each other and fixed on beams by means of couplers, and the glider is equipped with an additional wing attached to the beams between the existing wings and parallel to them, and the engines of the propulsion system are placed on the beams in the space I wait for the wings and symmetrically with respect to the additional wing, while the ties can be attached to the wings with the possibility of removal, and the additional wing and beams are equipped with places for setting the payload. The wings are connected to the beams with the possibility of separation, and the beams are connected to each other with the possibility of separation or relative rotation.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which:
- на фиг. 1 - представлен БЛА, вид сбоку;- in FIG. 1 - UAV is presented, side view;
- на фиг. 2 - представлен БЛА, вид сверху при вертикальном полете или вид спереди при горизонтальном полете;- in FIG. 2 - presents a UAV, a top view for vertical flight or a front view for horizontal flight;
- на фиг. 3 - балки БЛА.- in FIG. 3 - UAV beams.
БЛА выполнен в виде планера, содержащего два параллельных друг относительно крыла 1 и 2, соединенных с концами балок 3 и 4. Соединение крыльев с концами балок может быть осуществлено различным известным образом, например, на крыльях выполняют глухие пазы, в которые при сборке БЛА заводят концы балок. Силовое замыкание собранных балок и крыльев осуществляют стяжками 5 и 6. Стяжки могут быть выполнены в виде тросиков или стержней, один конец каждого из которых с возможностью съема скреплен с крылом, а второй конец каждой из стяжек выполнен резьбовым. Так, пара стяжек размещена на крыльях по одной оси, а на их резьбовые концы навернута стягивающая муфта. Аналогично установлена другая пара стяжек. Стяжки могут иметь П-образную форму, поперечина каждой из которых проложена вдоль крыла, а их концы обращены друг к другу. Соединение (стягивание) стяжек 5 и 6 может быть осуществлено аналогично описанному выше (посредством резьбовых муфт) или быстрозажимным устройством, например, рычажного или эксцентрикового типа.The UAV is made in the form of a glider, containing two parallel to each
Приведенная выше компоновка планера образует легкую и весьма жесткую пространственную конструкцию.The above layout of the airframe forms a light and very rigid spatial design.
Нетрудно заметить, что описанный выше планер БЛА выполнен по схеме «биплан», воплощая в себе все достоинства данной конструкции (устойчивость в полете, легкую управляемость, маневренность, что позволяет развивать высокую скорость полета в сочетании с эффективным управлением полета). Для повышения дальности полета и устойчивости БЛА (что особенно важно при использовании нестандартных подвесок, при которых трудно обеспечить должную центровку БЛА) на балках 3 и 4 закреплено, предпочтительно, съемно, дополнительное крыло 7, то есть, в данном случае, схема планера «биплан» преобразуется в схему «триплан». Такая схема позволяет обеспечить оптимальные условия полета по дальности и управляемости, например, при неблагоприятных погодных условиях. Дополнительное крыло 7 располагают между крыльями 1 и 2 и параллельно им.It is easy to notice that the UAV glider described above is made according to the “biplane” scheme, embodying all the advantages of this design (flight stability, easy controllability, maneuverability, which allows developing high flight speed in combination with effective flight control). To increase the flight range and stability of the UAV (which is especially important when using non-standard suspensions, in which it is difficult to ensure proper alignment of the UAV), an
Наиболее целесообразно дополнительное крыло крепить к балкам 3 и 4 в месте их скрещивания. Это обеспечивает соблюдение центровки БЛА.It is most advisable to attach an additional wing to the
На крыле 7 и/или балках 3 и 4 имеются места, например, кронштейны, установочные пазы и пр., для монтажа полезной нагрузки, например, видеокамер с углом обзора 360°, анализаторов проб воздуха и пр. На (в) крыле 7 размещают блок управления работой БЛА, приемопередающий блок, антенные устройства, пилотажное и навигационное оборудование и пр. Такое расположение позволяет избежать проблем с центровкой БЛА.There are places on the
Двигательная установка БЛА выполнена в виде двигателей (винтовых или реактивных). Количество двигателей может быть различным, но не менее двух. Двигатели размещены на балках 3 и 4 симметрично относительно дополнительного крыла 7. Такое расположение необходимо для обеспечения центровки БЛА и управления его положением как при вертикальном, так и при горизонтальном полете. На фиг. 2 показан БЛА с четырьмя двигателями 8, 9, 10, 11, что не означает, что их количество не может быть иным. Двигатели двигательной установки смонтированы на балках 3 и 4 продольно, то есть, параллельно несущим плоскостям крыльев 1, 2 и 7.The UAV propulsion system is made in the form of engines (screw or jet). The number of engines can be different, but not less than two. The engines are placed on
Нетрудно заметить, что достоинством конструкции БЛА является также возможность его легкой сборки и разборки. Так силовое замыкание элементов планера обеспечивается за счет быстрого и удобного стягивания их стяжками. Такое соединение обеспечивается с помощью стандартных средств и не вызывает сложностей у специалистов. Балки 3 и 4 наиболее целесообразно соединять друг с другом с возможностью их разъединения или относительного поворота для складывания их в транспортное положение, при котором они занимают минимум места. Конструктивно это может быть обеспечено различным известным образом, например, стяжным болтом 12, пропущенным через отверстия балок, выполненные в месте их скрещивания. В рабочем положении стяжной болт пропущен в отверстия балок и за счет затянутой гайки обеспечивает жесткое соединение балок в рабочем положении. Для приведения балок в транспортное положение (или положение для хранения) усилие затяжки болта ослабляют, а балки относительно болта, который в данном случае является осью, разворачивают в транспортное положение, сводя их друг к другу. Если для транспортировки (а также ремонта или замены) необходимо разъединение балок, со стяжного болта свинчивают гайку, вынимают болт из отверстий балок и разъединяют балки Все узлы и агрегаты, использованные для компоновки БЛА, являются известными, стандартного исполнения, и используются по прямому назначению. Их конструктивное выполнение не является предметом патентной охраны в настоящей заявке. Средства программного обеспечения, используемые при управлении полетом БЛА, также являются стандартными.It is easy to see that the advantage of the UAV design is also the possibility of its easy assembly and disassembly. So the power circuit of the elements of the airframe is provided due to the quick and convenient pulling together with their ties. Such a connection is provided using standard means and does not cause difficulties for specialists.
БЛА работает следующим образом. Управление работой БЛА может осуществляться с наземного пункта управления или по программе, введенной в блок управления БЛА.UAV works as follows. UAV operation can be controlled from a ground control station or according to a program entered into the UAV control unit.
Работу БЛА рассмотрим на примере использования его для проведения видеосъемки аварийных ситуаций, катастроф и пр. Для проведения видеосъемки на штатные места крыла 7 или балок 3, 4 монтируют видеокамеры.We consider the operation of the UAV using the example of its use for video recording of emergencies, disasters, etc. For video recording on regular places of
Стартовое положение БЛА - крылья 1 и 2 расположены несущими плоскостями вертикально, двигатели 8, 9, 10, 11 (пусть это будут двигатели, приводящие во вращение винты) двигательной установки расположены вертикально, что необходимо для создания вертикальной подъемной силы.The starting position of the UAV -
Взлет и вертикальный подъем БЛА осуществляется при включенных двигателях двигательной установки.Take-off and vertical rise of the UAV is carried out with the engines of the propulsion system turned on.
Вращаемые двигателями вертикально расположенные несущие воздушные винты отбрасывают воздушный поток вниз и обеспечивают, тем самым, отрыв БЛА от поверхности земли. Аппарат совершает вертикальный подъем и зависает на заданной высоте над местом старта. Учитывая, что при подъеме на заданную высоту крылья 1, 2, 7 планера расположены несущими поверхностями вертикально, то их аэродинамические поверхности практически не оказывают сопротивления процессу подъема БЛА на заданную высоту. Это позволяет значительно увеличить скорость подъема и снизить нагрузки на двигатель.Rotated by engines vertically located rotor propellers throw airflow down and thereby ensure the separation of the UAV from the ground. The device performs a vertical ascent and freezes at a predetermined height above the launch site. Given that when ascending to a given height, the
После взлета и набора заданной высоты БЛА переводят в режим горизонтального полета. Для этого БЛА за счет регулирования двигателей двигательной установки разворачивают на 90° в положение, при котором крылья 1, 2 и 7, а также и двигатели 8, 9, 10, 11 двигательной установки занимают горизонтальное положение.After takeoff and gaining a predetermined altitude, UAVs are transferred to the horizontal flight mode. To do this, by controlling the engines of the propulsion system, the UAV is rotated 90 ° to a position in which the
В режиме горизонтального полета система управления по программе или в режиме ручного управления регулирует тягу двигателей для стабилизации и управления полетом по тангажу, курсу и крену, то есть, механизм поворота БЛА, как отдельный конструктивный блок отсутствует, что значительно упрощает конструкцию БЛА и снижает его массу.In horizontal flight mode, the program control system or in manual control mode controls the engine thrust for stabilization and flight control by pitch, heading and roll, that is, the UAV rotation mechanism, as a separate structural unit, is absent, which greatly simplifies the UAV design and reduces its weight .
После разворота на 90° БЛА совершает горизонтальный полет в заданную точку для проведения видеосъемки. Управление полетом осуществляется, как уже было отмечено выше, либо с пункта управления, либо по программе, введенной в блок управления БЛА. В процессе полета, крылья 1, 2 и 7 расположены горизонтально, то есть, планер в процессе горизонтального полета работает по схеме «триплан», используя все преимущества данной схемы. Использование такой схемы при горизонтальном полете обеспечивает высокую устойчивость БЛА, легкое маневрирование, а также позволяет развить высокую скорость полета. Аэродинамическое сопротивление при горизонтальном полете БЛА минимально.After a 90 ° turn, the UAV flies horizontally to a predetermined point for video recording. Flight control is carried out, as already noted above, either from the control point, or according to the program entered in the UAV control unit. During the flight,
По прибытии в точку съемки БЛА, аналогично описанному выше, совершает разворот на 90°, зависает в заданной точке. По команде блока управления или с пульта оператора включаются видеокамеры, производя съемку и передавая изображение на пульт оператора в режиме реального времени. Учитывая, что БЛА отличает весьма жесткая конструкция, вибрации при работе двигателей оказывают минимальное влияние на качество съемки.Upon arrival at the survey point, the UAV, similar to that described above, makes a 90 ° turn, freezes at a given point. At the command of the control unit or from the operator’s console, the cameras are turned on, shooting and transmitting the image to the operator’s console in real time. Given that the UAV is distinguished by a very rigid structure, vibration during engine operation has a minimal effect on the quality of shooting.
После завершения процесса съемки отключают работу видеокамер, аналогично описанному выше разворачивают БЛА на 90°, после чего он совершает горизонтальный полет к месту приземления, которое осуществляется вертикальным перемещением БЛА вниз.After the shooting process is completed, the operation of the cameras is turned off, as described above, the UAV is deployed 90 °, after which it performs a horizontal flight to the landing site, which is carried out by the vertical movement of the UAV down.
Благодаря выполнению планера по схеме «триплан» и возможности поворота БЛА на 90° обеспечиваются оптимальные аэродинамические характеристики БЛА как на режимах подъема - спуска так и горизонтального полета. Конструкция БЛА обладает высокой жесткостью за счет жесткого соединения крыльев и балок стяжками, что сводит к минимуму вибрации при полете и, тем самым, повышает качество видеосъемки, если БЛА предназначен для этой цели. Двигатели двигательной установки расположены в пространстве, ограниченном крыльями и стяжками, что позволяет надежно защитить их, не прибегая к дополнительным элементам защиты, что также позволяет снизить массу БЛА.Thanks to the implementation of the glider according to the “triplane” scheme and the possibility of UAV rotation by 90 °, the aerodynamic characteristics of the UAV are optimal both in the modes of ascent - descent and horizontal flight. The UAV design has high rigidity due to the rigid connection of the wings and beams with ties, which minimizes vibration during flight and, thereby, improves the quality of video recording if the UAV is designed for this purpose. The engines of the propulsion system are located in a space limited by wings and couplers, which allows you to reliably protect them without resorting to additional protection elements, which also reduces the weight of the UAV.
Весьма важно также и то, что в полете полезная нагрузка, которая зачастую имеет стоимость, намного превосходящую стоимость самого БЛА, надежно защищена сверху и снизу крыльями, а по бокам - стяжками, которые не мешают ее работе, так как в данном случае БЛА повернут на 90°.It is also very important that in flight, the payload, which often has a cost much higher than the cost of the UAV itself, is reliably protected by wings above and below, and on the sides with ties that do not interfere with its operation, since in this case the UAV is turned by 90 °.
После окончания работы БЛА может быть легко разобран для повышения его удобства при транспортировке или хранении.After the operation, the UAV can be easily disassembled to increase its convenience during transportation or storage.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151915U RU172327U1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | UNMANNED AERIAL VEHICLE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151915U RU172327U1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | UNMANNED AERIAL VEHICLE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU172327U1 true RU172327U1 (en) | 2017-07-04 |
Family
ID=59310312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016151915U RU172327U1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | UNMANNED AERIAL VEHICLE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU172327U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683350C1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-03-29 | Акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" | Unmanned aerial vehicle with three mounting nodes |
RU204527U1 (en) * | 2020-11-24 | 2021-05-28 | Юрий Александрович Максименко | UNMANNED AIRCRAFT WITH VERTICAL TAKE-OFF AND LANDING |
RU2775027C1 (en) * | 2018-06-28 | 2022-06-27 | ЛЕОНАРДО С.п.А. | Tailsitter |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2312795C2 (en) * | 2005-09-15 | 2007-12-20 | Открытое акционерное общество Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева | Flying vehicle-convertiplane-amphibian (versions) |
RU71960U1 (en) * | 2007-12-27 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский военный институт радиационной, химической и биологической защиты" (СВИРХБЗ) | UNMANNED AIRCRAFT WITH FOUR TURNING ENGINES |
WO2013048339A1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-04 | Singapore Technologies Aerospace Ltd | An unmanned aerial vehicle |
-
2016
- 2016-12-28 RU RU2016151915U patent/RU172327U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2312795C2 (en) * | 2005-09-15 | 2007-12-20 | Открытое акционерное общество Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева | Flying vehicle-convertiplane-amphibian (versions) |
RU71960U1 (en) * | 2007-12-27 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский военный институт радиационной, химической и биологической защиты" (СВИРХБЗ) | UNMANNED AIRCRAFT WITH FOUR TURNING ENGINES |
WO2013048339A1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-04 | Singapore Technologies Aerospace Ltd | An unmanned aerial vehicle |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683350C1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-03-29 | Акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" | Unmanned aerial vehicle with three mounting nodes |
RU2775027C1 (en) * | 2018-06-28 | 2022-06-27 | ЛЕОНАРДО С.п.А. | Tailsitter |
RU2775087C2 (en) * | 2018-06-28 | 2022-06-28 | ЛЕОНАРДО С.п.А. | Tailsitter |
RU204527U1 (en) * | 2020-11-24 | 2021-05-28 | Юрий Александрович Максименко | UNMANNED AIRCRAFT WITH VERTICAL TAKE-OFF AND LANDING |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11312487B2 (en) | Aircraft generating thrust in multiple directions | |
CN109018320B (en) | X-shaped tilt wing aircraft | |
US10343773B1 (en) | Aircraft having pod assembly jettison capabilities | |
CA2972528C (en) | Aircraft with selectively attachable passenger pod assembly | |
US10870487B2 (en) | Logistics support aircraft having a minimal drag configuration | |
US10232950B2 (en) | Aircraft having a fault tolerant distributed propulsion system | |
US10227133B2 (en) | Transportation method for selectively attachable pod assemblies | |
US10214285B2 (en) | Aircraft having autonomous and remote flight control capabilities | |
US10011351B2 (en) | Passenger pod assembly transportation system | |
US5289994A (en) | Equipment carrying remote controlled aircraft | |
US20150136897A1 (en) | Aircraft, preferably unmanned | |
US20180002012A1 (en) | Aircraft with Independently Controllable Propulsion Assemblies | |
US9738379B2 (en) | Removable lift assembly for a rotorcraft, and a rotorcraft | |
CN103552686B (en) | A kind of compound type duct aerial reconnaissance machine people | |
US20210253239A1 (en) | Tail sitter stop-fold aircraft | |
RU172327U1 (en) | UNMANNED AERIAL VEHICLE | |
RU2370414C1 (en) | Multipurpose helicopter airplane with remote control | |
US20230264813A1 (en) | Telescoping Tail Assemblies for Use on Aircraft | |
JP3022287B2 (en) | Wireless control biplane | |
US20200094938A1 (en) | Aircraft system with interchangeable drive module units | |
Jusoh et al. | A Review on Unmanned Aerial Vehicle for High Altitude Visual Inspection | |
US11530035B2 (en) | VTOL aircraft having multiple wing planforms | |
Shull | Developing A Low Cost Fixed-wing Uncrewed Aerial Vehicle For Atmospheric Sensing | |
BR102018013794A2 (en) | remotely piloted aircraft | |
WO2019010554A1 (en) | Remotely piloted aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191229 |