RU215859U1 - Беспилотный колеоптер - Google Patents
Беспилотный колеоптер Download PDFInfo
- Publication number
- RU215859U1 RU215859U1 RU2022131107U RU2022131107U RU215859U1 RU 215859 U1 RU215859 U1 RU 215859U1 RU 2022131107 U RU2022131107 U RU 2022131107U RU 2022131107 U RU2022131107 U RU 2022131107U RU 215859 U1 RU215859 U1 RU 215859U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- payload unit
- attached
- blade
- aerodynamic
- aerodynamic rudders
- Prior art date
Links
- 241000254173 Coleoptera Species 0.000 title claims abstract description 12
- 210000001331 Nose Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к авиационной технике и может быть применена при создании новых конструкций беспилотных летательных аппаратов - колеоптеров.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение маневренности беспилотного колеоптера.
Указанный технический результат достигается за счет того, что беспилотный колеоптер, содержит фюзеляж, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки, радиопрозрачный обтекатель, установленный в носовой части блока полезной нагрузки, вентилятор-движитель, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки к фюзеляжу, рабочего колеса и спремляющего аппарата, четыре независимых аэродинимических руля, электродвигатель, выходной вал которого соединен с рабочим колесом, четыре сервопривода отклонения аэродинимических рулей, проволочное шасси, комплекс бортового оборудования, установленный в блоке полезной нагрузки, при этом, четыре поворотных независимых аэродинимических руля с одной стороны симметрично прикреплены к нижней части блока полезной нагрузки, с другой стороны прикреплены к четырем сервоприводам отклонения аэродинимических рулей, вместе с тем, четыре аэродинимических руля выполнены в виде коробчатых несущих поверхностей, содержащие входное и выходное окно, центральную лопасть, закрепленную к передней лопасти, левую, среднюю и правую лопасти, закрепленные с одной стороны к передней лопасти, с другой стороны закрепленные к задней лопасти, при этом центральная лопасть имеет штырь, предназначенный для крепления аэродинамического руля к нижней части блока полезной нагрузки, одновременно с этим, средняя лопасть имеет винтовой штырь, используемый для крепления к сервоприводу.
Description
Полезная модель относится к авиационной технике и может быть применена при создании новых конструкций беспилотных летательных аппаратов - колеоптеров.
Известен, беспилотный летательный аппарат, состоящий из кольцевого крыла, вентилятора-движителя, центрального тела и, по меньшей мере, четырех независимых аэродинамических рулей описанный в патенте ЕР 2193994, кл. В64С 39/02, опубликован 09.06.2010.
Недостаток беспилотного летательного аппарата (колеоптера) заключается в том, что он имеет небольшую маневренность, в виду отсутствия системы управления.
Наиболее близким прототипом, является беспилотный летательный аппарат (колеоптер), описанный в патенте №2'530'906 от 18.10.2013 года.
Беспилотный летательный аппарат (колеоптер), описанный в патенте №2'530'906 от 18.10.2013 года, содержит фюзеляж, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки, радиопрозрачный обтекатель, установленный в носовой части блока полезной нагрузки, вентилятор-движитель, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки к фюзеляжу, рабочего колеса и спремляющего аппарата, четыре независимых аэродинимических руля.
В этом техническом решении, на чертеже фиг. 1 показан максимальный угол крена, который составляет ±45°.
Недостаток прототипа, описанного в патенте №2'530'906 от 18.10.2013 года, является тот факт, что у прототипа отсутствует система управления четырьмя независимыми аэродинимическими рулями, отсюда можно сделать заключение о том, что прототип имеет низкую маневренность.
Исходя из этого, техническим результатом данной полезной модели, является повышение маневренности беспилотного колеоптера.
Технический результат достигается за счет того, что беспилотный колеоптер содержит фюзеляж, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки, радиопрозрачный обтекатель, установленный в носовой части блока полезной нагрузки, вентилятор-движитель, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки к фюзеляжу, рабочего колеса и спремляющего аппарата, четыре независимых аэродинимических руля, дополнительно содержит, электродвигатель, выходной вал которого соединен с рабочим колесом, четыре сервопривода отклонения аэродинимических рулей, проволочное шасси, комплекс бортового оборудования, установленный в блоке полезной нагрузки, при этом, четыре поворотных независимых аэродинимических руля с одной стороны симметрично прикреплены к нижней части блока полезной нагрузки, с другой стороны прикреплены к четырем сервоприводам отклонения аэродинимических рулей, вместе с тем, четыре аэродинимических руля выполнены в виде коробчатых несущих поверхностей, содержащие входное и выходное окно, центральную лопасть, закрепленную к передней лопасти, левую, среднюю и правую лопасти, закрепленные с одной стороны к передней лопасти, с другой стороны закрепленные к задней лопасти, при этом, центральная лопасть имеет штырь, предназначенный для крепления аэродинамического руля к нижней части блока полезной нагрузки, одновременно с этим, средняя лопасть имеет винтовой штырь, используемого для крепления к сервоприводу.
Заявленная полезная модель иллюстрируется следующим чертежами: фиг. 1, на котором показан общий вид беспилотного колеоптера сбоку и сверху; фиг. 2, на котором показан общий вид вентилятора-движителя; фиг. 2, на котором показан общий вид аэродинимического руля; фиг. 4, на котором показана структурная схема комплекса бортового оборудования, фиг. 5, на котором показана схема полета беспилотного колеоптера с изменением угла крена.
Рассмотрим структуру и работу беспилотного колеоптера (БК) 1.
Как видно из чертежа фиг. 1, БК 1, содержит фюзеляж 2, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки 4, радиопрозрачный обтекатель 3, установленный в носовой части блока полезной нагрузки 4, вентилятор-движитель 5, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки 4 к фюзеляжу 2, рабочего колеса и спремляющего аппарата (на чертеже не показано), четыре независимых аэродинимических руля 6, электродвигатель расположенный внутри блока полезной нагрузки 4, четыре сервопривода 7 отклонения аэродинимических рулей 6 и проволочное шасси 8.
Комплекс бортового оборудования (на чертеже не показан), установлен в блоке полезной нагрузки 4, шасси 8 с одной стороны симметрично закреплены к фюзеляжу 2.
Четыре аэродинимических руля 6 с одной стороны симметрично прикреплены к нижней части блока полезной нагрузки 4, с другой стороны прикреплены к четырем сервоприводам 7 отклонения аэродинимических рулей 6.
Как видно из чертежа фиг.2, вентилятор-движитель 5, содержит входной направляющий аппарат 9 с неподвижными лопатками, предназначенный для подачи воздуха к рабочему колесу 10 и крепления блока полезной нагрузки 4 к фюзеляжу 2, рабочее колесо 10 и спремляющий аппарат 11, предназначенный для придания воздушному потоку осевого направления.
Как видно из чертежа фиг. 3, аэродинимический руль 6 выполнен в виде коробчатых несущих поверхностей и содержит: входное 20 и выходное окно 21, центральную лопасть 12, закрепленную к передней лопасти 13, левую 15, среднюю 16 и правую 17 лопасти, закрепленные с одной стороны к передней лопасти 13, с другой стороны закрепленные к задней лопасти 14, при этом центральная лопасть 12 имеет штырь 18, предназначенный для крепления аэродинамического руля 6 к нижней части блока полезной нагрузки 4, одновременно с этим, средняя лопасть 16 имеет винтовой штырь 19, используемого для крепления к сервоприводу 7.
Как видно из чертежа фиг. 4, система управления БК 1 состоит из комплекса бортового оборудования (КБО) 23 и наземного пункта управления (НПУ) 24.
КБО 23 содержит бортовые датчики 25, бортовую вычислительную систему (БВС) 26, блок управления сервоприводами 29, контроллеры 30, 31, 32 и 33 управления сервоприводами 7, систему связи 28 и пилотажно-навигационный комплекс (ПНК) 27. Электродвигатель предназначен для вращения рабочего колеса 10, радиопрозрачный обтекатель 3 предназначен для защиты КБО 23 от аэродинамических сил. В блоке 4 может быть расположена оптико-электронная система (ОЭС) предназначенная для автономного или ручного (визуального) управления полетом БК 1 оператором НПУ 24 с использованием канала связи, образованного системой связи 28 входящей в состав КБО 23 и НПУ 24.
Как видно из чертежа фиг. 5, с использованием ПНК 27, рули 6 обеспечивают управление БК 1 по курсу и тангажу. Управление полетом БК 1 с вектором тяги достигается за счет отклонения воздушного потока четырех аэродинимических рулей 6 на всех направлениях тангажа, рыскания и крена.
Известны способы и устройства для управления вектором тяги, связанные с поворотом двигателя, сопла или его части (Володин В.В., Лисейцев Н.К., Максимович В.З. Особенности проектирования реактивных самолетов вертикального взлета и посадки. М.: Машиностроение, 1985). Недостатками этих устройств является то, что управляющие (боковые) силы создаются за счет соответствующего уменьшения силы тяги вдоль направления полета летательного аппарата (ЛА), необходимы сложные механизмы поворота и большие энергетические затраты для его осуществления. В предлагаемом техническом решении, аэродинимические рули 6 могут поворачиваться в диапазоне от ±90° в продольной плоскости фюзеляжа 2 БК 1 с помощью сервоприводов 7 управляемых КБО 23.
При вертикальном взлете БК 1, как показано на чертеже фиг. 5, аэродинимичекские рули 6 развернуты друг к другу для формирования единой струи (в противном случае две отдельные струи приводят к нежелательному образованию восходящего фонтана), при изменении курса полета 35 и 36, рули 6 отклонены на угол назад для создания горизонтальной составляющей тяги.
БК 1 имеет два режима работы и работает следующим образом.
Режим автономного полета. Оператор НПУ 24 вводит полетное задание в КБО 23 БК 1. Полетное задание содержит траекторию полета БК 1: 35 - 36 - 37 и информацию о точки приземления 38 с заданными координатами. С помощью КБО 23 включается электродвигатель. БК 1 с использованием вентилятора-движителя 5 и заранее введенного полетного задания, которое записывается в память БВС 26, совершает вертикальный 35, горизонтальный полет 36 по заданному маршруту и маневр (типа спираль) 37. ПНК 27 осуществляет: счисление и коррекцию углов ориентации, счисление и коррекцию координат, счисление и коррекцию скоростных параметров, прием навигационных сигналов от спутниковых навигационных систем 34. ПНК 27 содержит спутниковый навигационный приемник, бортовой вычислитель и инерциальный измерительный блок (ИИБ) - на чертеже не показано. ИИБ содержит три гироскопа и три акселерометра, которые непрерывно измеряют текущие ускорения БК 1 по трем перпендикулярных пространственным осям. Бортовой вычислитель ИИБ преобразует ускорения в скорости по трем осям, а после двукратного интегрирования - в три координаты в пространстве. Таким образом, инерциальный измерительный блок ПНК 27 знает текущую пространственную скорость БК 1, ее величину и направление в пространстве, а также текущие координаты БК 1. Угловое положение БК 1 в пространстве измеряется с помощью гироскопов ИИБ входящих в состав ПНК 27. ПНК 27 сравнивает измеренные и программные данные (скорость и координаты) для текущей секунды, определяя величину расхождений и вырабатывает команды для сервоприводов 7 аэродинимических рулей 6: как довернуть БК 1 относительно центра масс и воздушного потока, как сместить БК 1 в пространстве, чтобы привести положение БК 1 к расчетному. Навигационная информация поступает и от спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС/GPS 34 или ОЭС (на чертеже не показано).
БВС 26 предназначен для управления всеми блоками и агрегатами БК 1. Четыре аэродинимических руля 6 обеспечивают маневренность БК 1 в полете. При наличии в БК 1 ОЭС (на чертеже не показано), размещенной в блоке 4, ОЭС работает на основе корреляционно-экстремального метода, который заключается в следующем. В памяти БВС 26 БК 1 хранится загруженное перед пуском изображение местности вокруг точки приземления 38, снимок, который сделан ранее ЛА сверху в оптическом диапазоне. Подлетев к окрестности точки приземления 38, БК 1 начинает маневрирование и ее поиск, заканчивающийся обнаружением. Значит, БК 1 получил изображение местности вокруг точки приземления 38 с помощью своей ОЭС и распознал местность вокруг точки приземления 38 на полученной картинке.
ПНК 27 сравнивает хранящееся в памяти БВС 26 изображение местности вокруг точки приземления 38 с наблюдением от ОЭС. Они отличаются, так как местность и точка приземления 38 видны с некоторого текущего произвольного ракурса, под плавно меняющимся углом. Совпадение черт этих двух изображений называется корреляцией, а насколько они совпадают, характеризует степень корреляции, или коэффициент корреляции. При подлете к точке приземления 38, ПНК 27 и БВС 26 все время вычисляет текущую степень корреляции хранимой и наблюдаемой картинок. С приближением БК 1 к точке приземления 38 местность видна лучше, корреляция двух картинок возрастает, достигая максимума непосредственно у точки приземления 38. Программное обеспечение БВС 26 прогнозирует, какое изменение полета БК 1 увеличит корреляцию, и как в итоге привести БК 1 к максимуму корреляции и, как следствие, к точке приземления 38. Таким образом, корреляционно-экстремальный метод означает поиск и прогноз максимального совпадения наблюдаемого и эталонного изображения местности и точки приземления 38. По анализу текущей корреляции ПНК 27 и БВС 26 вырабатывают команды, отправляя их на блок управления сервоприводами 29, контроллеры 30, 31, 32 и 33 управления сервоприводами 7, исполнительные органы - аэродинамические рули 6, упомянутые выше, которые поворачиваются на заданный угол, и происходит маневрирование БК 1.
Режим ручного управления полетом. Оператор НПУ 24 с использованием ОЭС и системы связи 28, блока 25 и БВС 26, ПНК 27, блока управления сервоприводами 29 и контроллеров 30, 31, 32 и 33, управляет сервоприводами 7. Управление по курсу, тангажу и крену БК 1 обеспечивается управлением рулями 6, реализуемой по упомянутой цепи от органов управления КБО 23 к соответствующему сервоприводу 7, который перемещает рули 6 на заданный угол. Передача и прием сообщений (команд) на управление БК 1 происходит с использованием средств связи 28 входящими в состав КБО 23 и НПУ 24. Напряжение для электропитания КБО 23 подается от аккумуляторных батарей (на чертеже не показано) размещенных в фюзеляже 2. Основные технические характеристики БК 1 приведены в таблице 1. Наличие КБО 23, системы управления вектором тяги, для реализации которой используются КБО 23, аэродинимические рули 6 и сервоприводы 7, дают возможность БК 1 совершать маневрирование, под которым понимается способность летального аппарата быстро изменять свое положение в пространстве, скорость, высоту и направление полета. Известно, что одной из характеристик маневренности, является максимальный угол крена, который для полезной модели составляет ±90°, что в 2 раза выше, чем у прототипа. Исходя из вышеперечисленного, достигается технический результат данной полезной модели - повышение маневренности.
Опытный образец БК 1 был изготовлен. Испытания показали, что БК 1 соответствует всем заявленным характеристикам таблицы 1.
Claims (1)
- Беспилотный колеоптер, содержащий фюзеляж, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки, радиопрозрачный обтекатель, установленный в носовой части блока полезной нагрузки, вентилятор-движитель, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки к фюзеляжу, рабочего колеса и спрямляющего аппарата, четыре независимых аэродинамических руля, отличающийся тем, что дополнительно содержит электродвигатель, выходной вал которого соединен с рабочим колесом, четыре сервопривода отклонения аэродинамических рулей, проволочное шасси, комплекс бортового оборудования, установленный в блоке полезной нагрузки, при этом четыре поворотных независимых аэродинамических руля с одной стороны симметрично прикреплены к нижней части блока полезной нагрузки, с другой стороны прикреплены к четырем сервоприводам отклонения аэродинамических рулей, вместе с тем четыре аэродинамических руля выполнены в виде коробчатых несущих поверхностей, содержащих входное и выходное окно, центральную лопасть, закрепленную к передней лопасти, левую, среднюю и правую лопасти, закрепленные с одной стороны к передней лопасти, с другой стороны закрепленные к задней лопасти, при этом центральная лопасть имеет штырь, предназначенный для крепления аэродинамического руля к нижней части блока полезной нагрузки, одновременно с этим средняя лопасть имеет винтовой штырь, используемый для крепления к сервоприводу.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU215859U1 true RU215859U1 (ru) | 2022-12-30 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5086993A (en) * | 1989-02-09 | 1992-02-11 | Aca Industries | Airplane with variable-incidence wing |
DE69327961T2 (de) * | 1992-12-28 | 2000-11-02 | Raytheon Co., El Segundo | Unbemanntes Luftfahrzeug mit senkrechten Abflug und Landung und waagerechem Reiseflug |
RU2530906C1 (ru) * | 2013-10-18 | 2014-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАН ФЛАЙТ" | Беспилотный летательный аппарат |
RU171506U1 (ru) * | 2016-09-12 | 2017-06-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Снитч" (ООО "Снитч") | Беспилотный летательный аппарат |
US20200062385A1 (en) * | 2007-06-05 | 2020-02-27 | American Aviation Technologies, Llc | Aircraft having vtol, translational and traverse flight |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5086993A (en) * | 1989-02-09 | 1992-02-11 | Aca Industries | Airplane with variable-incidence wing |
DE69327961T2 (de) * | 1992-12-28 | 2000-11-02 | Raytheon Co., El Segundo | Unbemanntes Luftfahrzeug mit senkrechten Abflug und Landung und waagerechem Reiseflug |
US20200062385A1 (en) * | 2007-06-05 | 2020-02-27 | American Aviation Technologies, Llc | Aircraft having vtol, translational and traverse flight |
RU2530906C1 (ru) * | 2013-10-18 | 2014-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ФАН ФЛАЙТ" | Беспилотный летательный аппарат |
RU171506U1 (ru) * | 2016-09-12 | 2017-06-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Снитч" (ООО "Снитч") | Беспилотный летательный аппарат |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3140188B1 (en) | Vertical takeoff and landing (vtol) unmanned aerial vehicle (uav) | |
Barton | Fundamentals of small unmanned aircraft flight | |
CA2970190C (en) | Aerodynamically shaped, active towed body | |
CN107703972A (zh) | 具有辅助手动驾驶和自动驾驶的尤为飞翼型固定翼无人机 | |
JP4017448B2 (ja) | 自律飛行カイトプレーンシステムおよびカイトプレーン制御装置 | |
CN112124563A (zh) | 升降副翼控制系统 | |
EP3198349B1 (en) | Haptic feedback for realtime trajectory constraints | |
CN106114853A (zh) | 一种无人驾驶航空器 | |
US10996343B2 (en) | Methods and systems for utilizing dual global positioning system (GPS) antennas in vertical take-off and landing (VTOL) aerial vehicles | |
US10935988B2 (en) | Atmospheric thermal location estimation | |
Brezoescu et al. | Straight-line path following in windy conditions | |
AU2020364319B2 (en) | Contingent use of commanded speed in lieu of sensed airspeed to inform flight control decisions | |
RU215859U1 (ru) | Беспилотный колеоптер | |
Jantawong et al. | Automatic landing control based on GPS for fixed-wing aircraft | |
Carnes et al. | A fully parameterizable implementation of autonomous take-off and landing for a fixed wing UAV | |
US11577830B2 (en) | Aircraft | |
Ranasinghe et al. | Development of gasoline-electric hybrid propulsion surveillance and reconnaissance VTOL UAV | |
CN114355965B (zh) | 一种固定翼无人机的控制系统及固定翼无人机设备 | |
RU2019108368A (ru) | Многоцелевой ракетный авиационный комплекс | |
Kaminer et al. | Rapid Flight Test Prototyping System and the Fleet of UAV's and MAVs at the Naval Postgraduate School | |
Nshuti et al. | Modeling, Simulation and Flight Testing to Support Proof of a Stratospheric Dual Aircraft Platform Concept | |
RU217115U1 (ru) | Беспилотный летательный аппарат - колеоптер | |
RU2181333C2 (ru) | Беспилотный многорежимный высокоманевренный летательный аппарат | |
WO2024004158A1 (ja) | 無人航空機 | |
JP7048131B1 (ja) | 無人航空機 |