RU221352U1 - Беспилотный летательный аппарат с возможностью пополнения электроэнергии в полете - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области авиационной техники и обеспечивает длительное ведение разведки с использованием широкого спектра средств наблюдения. Беспилотный летательный аппарат с возможностью пополнения электроэнергии в полете обладает возможностью пополнения электроэнергии в полете, имеет корпус, выполненный в форме летающего крыла обратной стреловидности с нанесенной сверху солнечной батареей, силовую электроустановку с винтовым толкающим движителем, расположенным в хвостовой части фюзеляжа, систему управления, обеспечивающую определение местонахождения беспилотного летательного аппарата, используя спутниковую глобальную навигационную систему ГЛОНАСС/GPS. и обеспечение накопления электроэнергии и раздачу ее потребителям. Устанавливается высотомер для определения высоты полета, парашютная система для посадки, система связи для управления и передачи на пункт управления получаемой информации от средств наблюдения. Корпус выполнен в форме летающего крыла обратной стреловидности с элевонами килем в кормовой части, крыло выполнено полым и имеет в носовой части воздухозаборники, а в кормовой сопла. Внутри в средней части расположены аккумуляторная батарея, соединенная с роторным ветрогенератором, на горизонтальном валу которого расположены лопасти. Сверху располагается парашютная система, а в носовой части корпуса на специальном подвесе крепится сменный набор средств наблюдения.

Description

Полезная модель относится к области авиационной техники и предназначена для длительного мониторинга поверхности земли в интересах различных ведомств с использованием широкого спектра средств наблюдения.

В настоящее время беспилотные летательные аппараты приобрели огромную популярность, особенно в наиболее развитых государствах мира. Область применения беспилотников довольно широка. Они активно развиваются, существует большое количество разновидностей этих аппаратов и продолжается создание новых и совершенствование уже существующих. Беспилотные летательные аппараты активно используются в различных сферах деятельности. В военном деле их используют для разведки, корректировки огня и нанесение ударов, съемки координат объектов противника, замера расстояний и площадей, они хорошо зарекомендовали себя в различных военных конфликтах.

В этой связи все большее внимание уделяется характеристикам беспилотных летательных аппаратов, их универсальности, возможности выполнять широкий спектр задач в течение длительного времени. Применение новых технических решений повысит эксплуатационные характеристики летательных аппаратов, увеличит время и соответственно дальность полета, позволит более качественно решать имеющиеся задачи и открывает перспективы новых форм и методов использования за счет пополнения запасов энергии в полете.

Следует обратить внимание на использование в разрабатываемых моделях беспилотных летательных аппаратов крыла обратной стреловидности. Такое крыло обладает очевидными преимуществами. При аналогичной площади подъемная сила у такого крыла больше на больших углах атаки, за счет отсутствия концевых срывов. Соответственно уменьшается и взлетная скорость и дистанция пробега. Индуктивное сопротивление, создаваемое таким крылом меньше, чем создаваемое традиционным стреловидным. Вихрь, образующийся на конце крыла «прямой» стреловидности более интенсивный и создает большее индуктивное сопротивление. Этими факторами обуславливается высокая управляемость летательных аппаратов с данной конструкцией на предельно малых дозвуковых скоростях, по сравнению с крылом прямой стреловидности.

Высокое аэродинамическое качество позволяет уменьшить размах и площадь крыла. Также применение такого крыла снижает радиолокационную заметность в передней полусфере, за счет изменения характера отражения радиоволны. Получается, что от передней кромки крыла радиоволны отражаются в сторону фюзеляжа и частично экранируются.

Создание новых моделей беспилотных летательных аппаратов, применение новейших достижений аэродинамики, электротехники способствует приобретению новых возможностей по применению и расширению спектра решаемых задач.

Известен беспилотный летательный аппарат с генерацией электроэнергии (патент RU №2769036 от 2022 г.), содержащий корпус в виде эллипсоида вращения со сквозным осевым отверстием, солнечной батареей, установленной на верхней поверхности корпуса, аккумуляторной батареей и электродвигателями, корпус выполнен эластичным, сверху его расположены блоки системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и блоки системы связи, в осевом отверстии расположена солнечная батарея, имеющая слив в систему сбора, хранения и подачи воды в гидролизер, который соединен через компрессор с системой сбора и хранения водорода и через клапаны с топливными элементами, также имеется система управления, устройство крепления сменного модуля полезной нагрузки и посадочное устройство.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, наличие на борту дополнительного сложного оборудования в ущерб полезной нагрузке, необходимость иметь запасы воды для обеспечения эксплуатации.

Известен также способ увеличения продолжительности полета беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления (патент RU №2403184 от 2010 г.), включающий управление величиной изменения подъемной силы летательного аппарата на основе использования дополнительной подъемной силы, создаваемой конвективными структурами атмосферного пограничного слоя, выполнение поиска и определение местоположения конвективной структуры, с последующим осуществлением входа летательного аппарата в указанную конвективную структуру, подъема в ней за счет восходящего конвективного потока и выходом с поиском очередной конвективной структуры в режиме планирования, поиск и определение местоположения конвективной структуры выполняют с измерением и ограничением высоты полета, вертикальной скорости, угла тангажа и крена беспилотного летательного аппарата и с предотвращением срыва в штопор посредством его комплекса наведения.

Подъем летательного аппарата на первоначальном этапе осуществляют до высоты не более 400 м с последующим выключением двигателя после входа в конвективную структуру.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, необходимость дополнительного оборудования для обнаружения конвективной структуры, зависимость дальности и длительности полета от возможностей обнаружения и наличия в необходимый отрезок времени этой

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является беспилотный комбинированный летательный аппарат летательный аппарат легче воздуха (патент RU №2485018 от 2013 г.), содержащий крыло, фюзеляж, корпус, силовую установку с винтовым толкающим движителем, расположенным в хвостовой части фюзеляжа, и систему управления, корпус выполнен в форме летающего крыла -многосекционным из набора стрингеров, закрепленных на жесткой углепластиковой основе, сверху обтянут тонкой пленкой на тканевой основе, представляющей кремниевую солнечную батарею, внутри корпус разделен на герметичные заполненные подъемным газом отсеки и негерметичные отсеки, имеющие воздухозаборник в носовой части, в средней части тепловые элементы для нагрева воздуха и сопло в задней части.

Недостатком этого устройства является ограниченные возможности пополнения электроэнергии только в светлое время суток за счет использования только солнечных батарей.

Задачей полезной модели является создание беспилотного летающего аппарата с возможностью пополнения электроэнергии в полете, для длительного нахождения в воздухе и применения широкого спектра средств наблюдения.

Техническим результатом является расширение возможностей применения беспилотного летательного аппарата, как по увеличению времени полета, так и по использованию различных средств наблюдения.

Требуемый технический результат достигается тем, что беспилотный летательный аппарат обладает возможностью пополнения электроэнергии в полете, имеет корпус, выполненный в форме летающего крыла обратной стреловидности с нанесенной сверху солнечной батареей, силовую электроустановку с винтовым толкающим движителем, расположенным в хвостовой части фюзеляжа, систему управления, обеспечивающую определение местонахождения беспилотного летательного аппарата, используя спутниковую глобальную навигационную систему ГЛОНАСС/GPS и обеспечение накопления электроэнергии и раздачу ее потребителям. Устанавливается высотомер для определения высоты полета, парашютная система для посадки, система связи для управления и передачи на пункт управления получаемой информации от средств наблюдения. Корпус, выполненный в форме летающего крыла обратной стреловидности с элевонами и килем в кормовой части. Крыло выполнено полым и имеет в носовой части воздухозаборники, а в кормовой сопла. Внутри в средней части расположены аккумуляторная батарея, соединенная с роторным ветрогенератором, на горизонтальном валу которого расположены лопасти. Сверху располагается парашютная система, а в носовой части корпуса на специальном подвесе крепится сменный набор средств наблюдения.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг. 1 и Фиг. 2 представлена схема беспилотного летательного аппарата с возможностью пополнения электроэнергии, где:

1 - средства наблюдения;

2 - воздухозаборники;

3 - корпус;

4 - солнечная батарея;

5 - каркас;

6 - киль;

7 - силовая электроустановка с винтовым толкающим движителем;

8 - роторный ветрогенератор;

9 - аккумуляторная батарея;

10 - парашютная система.

Полезная модель работает следующим образом: при подготовке к выполнению задач определяются и устанавливаются на специальном подвесе необходимые средства наблюдения (1), производится зарядка аккумуляторной батареи (9). Запускается электроустановка с винтовым толкающим движителем (7) и производится пуск.

При полете беспилотного летательного аппарата с возможностью пополнения электроэнергии, поток воздуха, который обтекает крыло сверху, оказывается разреженным, а снизу наоборот сжимается. В результате чего и возникает подъемная сила, которая позволяет летательному аппарату лететь. Также в передней части крыла величина воздушного давления выше, чем у задней кромки и если в передней верхней части крыла расположить воздухозаборники (2), воздушный поток устремится в сторону наименьшего давления во внутренней полости крыла и истекает через сопло. Образуется реактивная сила, создаваемая вытекающей струей и придающая дополнительную скорость движению беспилотного летательного аппарата.

Воздушный поток, протекая во внутренней полости крыла, вращает лопатки на горизонтальном валу роторного ветрогенератора (8) и вырабатывает электроэнергию, накапливаемую в аккумуляторной батарее (9). Пополнение запасов электроэнергии в аккумуляторной батарее (9) производится также за счет электроэнергии, вырабатываемой солнечной батареей (4) в светлое время суток.

Накопленная и вырабатываемая электроэнергия расходуется на работу электроустановки с винтовым толкающим движителем (7), установленных средств наблюдения (1) и системы управления.

Полет осуществляется путем набора высоты за счет всех имеющихся источников движения, прежде всего электроустановки с винтовым толкающим движителем (7) до установленной максимальной высоты по высотомеру и последующим планированием до минимальной высоты при выключенной электроустановке. Одновременно происходит накопление электроэнергии в аккумуляторной батарее (9).

Маршрут движения регулируется системой управления по заранее введенным данным или координатам получаемым в процессе полета, используя спутниковую глобальную навигационную систему ГЛОНАСС/GPS. Собираемая в процессе эксплуатации информация передается на пункт управления через средства связи системы управления.

Беспилотный летательный аппарат с возможностью пополнения электроэнергии способен длительное время автономно осуществлять эффективное применение различной сменной полезной нагрузки (средств контроля, наблюдения, ретрансляции, поражения и др.) за счет возможности пополнения и накопления запасов электроэнергии.

Claims (1)

1. Беспилотный летательный аппарат с возможностью пополнения электроэнергии в полете, содержащий корпус, выполненный в форме летающего крыла с нанесенной сверху солнечной батареей, силовую электроустановку с винтовым толкающим движителем, расположенным в хвостовой части фюзеляжа, систему управления, отличающийся тем, что применено крыло обратной стреловидности с элевонами и киль в кормовой части, крыло выполнено полым и имеет воздухозаборники в носовой части и сопла в кормовой, а внутри в средней части расположены парашютная система, аккумуляторная батарея, соединенная с роторным ветрогенератором, на горизонтальном валу которого расположены лопасти, в носовой части корпуса крепится сменный набор средств наблюдения, высотомер, система связи.