RU221457U1 - Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, имеющих легкое крыло как у дельтаплана. Технический результат достигается в беспилотном летательном аппарате вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом, содержащем каркас из балок, на который натянуто гибкое полотно с образованием дельтовидного крыла, моторы, оснащенные приводными винтами, закрепленные на каркасе, причем каркас содержит продольную балку, расположенную вдоль продольной оси летательного аппарата, а также балки, расположенные по бокам вдоль передних кромок крыла, и поперечную балку, расположенную под прямым углом к продольной балке, причем поперечная балка закреплена шарнирно с возможностью поворота вдоль своей оси, два мотора закреплены к поперечной балке по бокам относительно продольной балки, один мотор закреплен к продольной балке, на задней кромке крыла закреплены элевоны, имеются актуаторы управления поворотом поперечной балки и элевонами. Технический результат - обеспечение способности завершить управляемый полет в случае отказов моторов. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, имеющих легкое крыло как у дельтаплана.

Известен аналог беспилотный летательный аппарат вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом (US 9272784, 1.03.2016), содержащий каркас, на который натянуто гибкое полотно с образованием дельтовидного крыла, четыре мотора, оснащенные приводными винтами, расположенными в горизонтальной плоскости для обеспечения вертикального взлета и поддержания вертикальной тяги, причем два мотора расположены по центру спереди, а двух других расположены в двух других вершинах треугольника.

Недостатком аналога является низкая живучесть, что выражается в потере управляемости при выходе из строя мотора в одной из вершин и невозможности в таком случае завершить управляемый полет.

Известен близкий аналог беспилотный летательный аппарат вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом (JP 2019026236, 21.02.2019), содержащий каркас, на который натянуто гибкое полотно с образованием дельтовидного крыла, имеет три, четыре или пять моторов, оснащенных приводными винтами, причем два мотора расположены под углом 45 градусов к продольной оси летательного аппарата, некоторые моторы имеют функцию перемещения между вертикальным и горизонтальным положением для изменения направления тяги между вертикальным взлетом и горизонтальным полетом.

Недостатком прототипа является низкая живучесть, что выражается в потере управляемости при выходе из строя одного из моторов и невозможности в таком случае завершить управляемый полет.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении способности завершить управляемый полет в случае отказов моторов.

Технический результат достигается в беспилотном летательном аппарате вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом, содержащем каркас из балок, на который натянуто гибкое полотно с образованием дельтовидного крыла, моторы, оснащенные приводными винтами, закрепленные на каркасе, причем каркас содержит продольную балку, расположенную вдоль продольной оси летательного аппарата, а также балки, расположенные по бокам вдоль передних кромок крыла, и поперечную балку, расположенную под прямым углом к продольной балке, причем поперечная балка закреплена шарнирно с возможностью поворота вдоль своей оси, два мотора закреплены к поперечной балке по бокам относительно продольной балки, один мотор закреплен к продольной балке, на задней кромке крыла закреплены элевоны, имеются актуаторы управления поворотом поперечной балки и элевонами.

На фиг. 1 изображен внешний вид беспилотного летательного аппарата вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом с тремя моторами в режиме вертикального взлета и посадки.

На фиг. 2 изображен внешний вид беспилотного летательного аппарата вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом с четырьмя моторами.

На фиг. 3 изображен актуаторный привод поперечной балки и элевонов беспилотного летательного аппарата вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом.

На фиг. 4 изображен внешний вид беспилотного летательного аппарата вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом с тремя моторами в режиме горизонтального полета.

Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом содержит каркас 1 из балок, на который натянуто гибкое полотно 2 с образованием дельтовидного крыла, три мотора 3, 4, 5, оснащенные приводными винтами 6, закрепленные на каркасе 1, причем каркас 1 содержит продольную балку 7, расположенную вдоль продольной оси 8 летательного аппарата, а также балки 9, 10, расположенные по бокам вдоль передних кромок крыла, и поперечную балку 11, расположенную под прямым углом к продольной балке 7, причем поперечная балка 11 закреплена шарнирно с возможностью поворота вдоль своей оси, два мотора 3, 4 закреплены к поперечной балке 11 по бокам относительно продольной балки 7, один мотор 5 закреплен к продольной балке 7, на задней кромке 12 крыла закреплены элевоны 13, 14, имеются актуаторы 15, 16 управления поворотом поперечной балки 11 и элевонами 13, 14.

Рассмотрим пример конкретной реализации беспилотного летательного аппарата вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом.

Балки 7, 9, 10, 11 изготовлены из алюминиевых труб путем нарезки в заданный размер. Балки могут быть квадратного сечения или иметь другую форму сечения. Предпочтительно изготавливать балки из легких сплавов, но возможно и из стали. Балки 7, 9, 10 скреплены вместе кронштейном 17. Поперечная балка 11 закреплена к балкам 7, 9, 10 шарнирными соединениями 18, 19, выполненными в виде спаренных проушин, объединенных в одну деталь. Проушины шарнирных соединений 19 расположены относительно друг друга под углом расположения соединяемых балок. При этом с неподвижной балкой проушина сопрягается с натягом, а с поперечной балкой 11 с зазором, позволяющим вращение поперечной балки 11 в проушине. В качестве моторов 3, 4, 5 применены электромоторы. В описываемом примере реализации моторов три, но опционально, для обеспечения лучшей маневренности, моторов может быть больше, например, 4, как показано на фиг. 2. Актуаторы 15, 16 выполнены в виде линейных электрических сервоприводов. Шток 20 актуатора 15 (и 16) через серьгу 21 связан с рычагом 22 поворота приводного вала 23. Приводным валом 23 в первом случае является поперечная балка 11, во втором случае ей является ось, к которой закреплен элевон 13 (14). В другом варианте исполнения вместо указанного привода может использоваться зубчатое зацепление между шестерней на валу актуатора 15 (16) и шестерней на оси приводного вала. На подвесе 24 под крылом закреплен блок управления летательным аппаратом и аккумулятор для питания электромоторов и актуаторов.

Рассмотрим пример использования беспилотного летательного аппарата вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом.

Управление летательным аппаратом осуществляется по заданной в блоке управления программе или дистанционно с пульта управления. При расположении летательного аппарата на земле винты 6 расположены в горизонтальной плоскости и при запуске они создают вертикальную тягу. Благодаря этой тяге летательный аппарат осуществляет вертикальный взлет. При таком же положении винтов осуществляется горизонтальная посадка. Далее по сигналу с блока управления осуществляют активацию актуатора 15, усилие которого передается на поперечную балку 11, поворачивая ее. Так как два мотора 3, 4 закреплены к поперечной балке 11, то они тоже поворачиваются таким образом, что их винты ориентируются вертикально с обеспечением создания горизонтальной тяги, как показано на фиг. 4. Благодаря этому летательный аппарат получает горизонтальное ускорение и переходит в режим горизонтального полета.

Благодаря закреплению боковых моторов 3, 4 на поперечной поворотной балке 11, положение которой изменяется одним актуатором 15, снижается вероятность выхода из строя функции перевода моторов из режима вертикального взлета и посадки в режим горизонтального полета и обратно, так как вероятность выхода из строя одного актуатора меньше, чем двух, как в прототипе предлагаемой полезной модели. При выходе из строя в прототипе актуатора одного из двух моторов, переводящего мотор его из горизонтального в вертикальное положение, возникает переворачивающий момент, аналогичный моменту при тангаже, поэтому данная функция изменения положения мотора в прототипе становится невыполнимой и летательный аппарат не способен завершить управляемый полет, программа которого включает вертикальный взлет и посадку.

При выходе у прототипа из строя одного из боковых моторов управление летательным аппаратом становится невозможным, так как возникновение тяги только с одной стороны разворачивает летательный аппарат.

В предлагаемой полезной модели при выходе из строя одного из боковых моторов 3, 4 осуществляют подруливание элевонами 13, 14 для компенсации возникшего разворачивающего момента и сохранения курса.

В предлагаемой полезной модели при выходе из строя всех моторов управление по тангажу и крену осуществляют элевонами 13, 14, благодаря чему имеется возможность завершить полет в режиме планера.

Благодаря перечисленным признакам и описанному выше обеспечиваемому им функционалу, летательный аппарат, выполненный согласно предлагаемой полезной модели, способен завершить управляемый полет в случае отказов одного, двух и всех моторов. При этом минимальное количество моторов равно трем, что обеспечивает простоту его изготовления и простоту управления им, а также низкую себестоимость изготовления.

Claims (1)

1. Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета с гибким дельтовидным крылом, содержащий каркас из балок, на который натянуто гибкое полотно с образованием дельтовидного крыла, моторы, оснащенные приводными винтами, закрепленные на каркасе, отличающийся тем, что каркас содержит продольную балку, расположенную вдоль продольной оси летательного аппарата, а также балки, расположенные по бокам вдоль передних кромок крыла, и поперечную балку, расположенную под прямым углом к продольной балке, причем поперечная балка закреплена с возможностью поворота вдоль своей оси, два мотора закреплены к поперечной балке по бокам относительно продольной балки, один мотор закреплен к продольной балке, на задней кромке крыла закреплены элевоны, имеются актуаторы управления поворотом поперечной балки и элевонами.