RU2021125658A - Беспилотный летательный аппарат с движительной установкой и контроллером, способными выдержать столкновения - Google Patents

Claims (17)

1. Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) (1) с вертикальным взлетом и посадкой (ВВП), содержащий движительную систему (2) с несколькими винтами, внешний защитный каркас (4), окружающий движительную систему (2) с несколькими винтами, автономный источник (7) питания, систему (6) датчиков и систему (5) управления, соединенную с системой (6) датчиков для приема сигналов измерения от системы датчиков, при этом система управления электрически соединена с движительной системой (2) с несколькими винтами для управления двигателями (10) движительной системы, при этом система датчиков содержит по меньшей мере датчик ориентации и датчик смещения, выполненные с возможностью измерения ориентации и смещения движительной системы с несколькими винтами, при этом движительная система с несколькими винтами содержит по меньшей мере два винта (8), несоосно расположенные на расстоянии, при этом каждый винт содержит двигатель (10) со статором и ротором, связанным с лопастями (9) винта, при этом система (5) управления содержит по меньшей мере один микропроцессор (15) и по меньшей мере одно энергонезависимое запоминающее устройство (16), в котором по меньшей мере одна программа (17) управления выполнена с возможностью исполнения микропроцессором (15) для управления движительной системой с несколькими винтами для полета или висения БПЛА с ВВП, отличающийся тем, что система управления содержит программу для стабилизации ориентации (18), сконфигурированную для изменения тяги на обратную на по меньшей мере одном винте (8’’), отдаленном от точки (P) соприкосновения с препятствием (26), с одновременным управлением двигателем (10) ближнего винта относительно точки (P) соприкосновения для создания подъемной силы, при этом тягой дальних и ближних винтов управляют таким образом, чтобы подействовать подъемной силой на БПЛА для противодействия силе (G) гравитации, воздействующей на него, и приложить момент (M) вращения вокруг указанной точки (P) соприкосновения для стабилизации положения БПЛА или для противодействия крутящему моменту, который является результатом инерции.

2. БПЛА с ВВП по предыдущему пункту, отличающийся тем, что движительная система с несколькими винтами содержит винты, расположенные в прямоугольной конфигурации.

3. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что движительная система с несколькими винтами содержит несколько пар (8a, 8b) винтов, несоосно расположенных на расстоянии.

4. БПЛА с ВВП по предыдущему пункту, отличающийся тем, что винты из пары расположены зеркально-симметрично.

5. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что лопасти (9) винтов являются симметричными таким образом, что они обладают одинаковыми аэродинамическими свойствами в обоих направлениях вращения по часовой стрелке и против часовой стрелки.

6. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что винты из пары соосных винтов соединены с системой управления таким образом, чтобы обладать возможностью независимого управления.

7. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые из указанных винтов являются реверсивными и могут управляться системой управления для вращения в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки, или альтернативно по меньшей мере некоторые из указанных винтов являются реверсивными путем изменения шага своих лопастей с продолжением при этом вращения в том же направлении, в зависимости от величины тяги и направления тяги, которые необходимо создать винтом.

8. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что движительная система с несколькими винтами, источник питания и система управления установлены на внутренней опорной конструкции (3), связанной с внешним защитным каркасом посредством элементов (11) подвески.

9. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внешний защитный каркас содержит множество перекладин (13), соединенных вместе с помощью соединительных элементов (14), образуя каркас, окружающий движительную систему с несколькими винтами.

10. БПЛА с ВВП по предыдущему пункту, отличающийся тем, что внешний защитный каркас образует, как правило, сферическую форму вокруг движительной системы (2) с несколькими винтами.

11. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что система датчиков содержит по меньшей мере один гироскоп и по меньшей мере один акселерометр для измерения ориентации и изменения скорости БПЛА с ВВП.

12. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что система датчиков представляет собой систему (20) датчиков для определения препятствий, содержащую по меньшей мере один датчик расстояния, который может включать оптический датчик, ультразвуковой датчик или микроволновый датчик, выполненные с возможностью обнаружения расстояния БПЛА с ВВП от наружного объекта и необязательно с возможностью вычисления скорости БПЛА относительно наружного объекта.

13. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что система датчиков содержит по меньшей мере один датчик приближения, выполненный с возможностью обнаружения соприкосновения внешнего защитного каркаса (4) с наружным объектом (26).

14. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что движительная система с несколькими винтами содержит четыре винта (8) или четыре пары (8a, 8b) винтов, расположенные на расстоянии в квадратной или прямоугольной конфигурации (Re).

15. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что несколько винтов, несоосно расположенных на расстоянии, вращаются по существу в одинаковой плоскости (B).

16. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что двигатели и винты выполнены с возможностью изменения создаваемой ими тяги со скоростью, равной произведению k, составляющему от 8 до 50, и их номинальной тяги в режиме висения в секунду.

17. БПЛА с ВВП по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждый из одного или более винтов установлен в кольцевом обтекателе, окружающем винт.