RU2424950C1

RU2424950C1 - Drone aircraft

Info

Publication number: RU2424950C1
Application number: RU2010128790/11A
Authority: RU
Inventors: Валерий Петрович Зуев (RU); Валерий Петрович Зуев; Александр Вячеславович Батенин (RU); Александр Вячеславович Батенин
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2011-07-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering. Drone aircraft comprises power plant consisting of piston engine and extra motors coupled with their relevant propellers, fuselage, wings, fin and stabilising plates. Wings are secured to fuselage sequentially, one higher the other by 5% to 10% of wing chord. Distance between previous wing rear edge and next wing front edge makes 5% to 15% of wing chord. Wings represent sweep forward and sweep back, sweep making up to 20°. Power plant comprises main engine provided with one or two screws and secured to fuselage to turn vertically through ±15°, and extra motors secured on first wing.

EFFECT: reduced front sizes and higher payload.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области летательных аппаратов, в частности к малогабаритным беспилотным летательным аппаратам.The invention relates to the field of aircraft, in particular to small-sized unmanned aerial vehicles.

Известны летательные аппараты с двумя плоскостями (бипланы), подъемная сила которых происходит за счет поверхностей крыльев, расположенных одна над другой. Большое лобовое сопротивление, препятствующее получению высоких скоростей полета, является основной причиной почти полного вытеснения такого типа самолетов из большой авиации. Однако бипланы обладают рядом положительных качеств, таких как повышенная путевая устойчивость, большая подъемная сила крыльев и др. Развитием схемы биплана была схема триплана - самолета с тремя поддерживающими поверхностями, расположенными одна над другой.Known aircraft with two planes (biplanes), the lifting force of which occurs due to the surfaces of the wings located one above the other. High drag, which prevents the obtaining of high flight speeds, is the main reason for the almost complete displacement of this type of aircraft from large aircraft. However, biplanes have a number of positive qualities, such as increased ground stability, high wing lift, and others. The development of the biplane scheme was the scheme of a triplane — an airplane with three supporting surfaces located one above the other.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является схема триплана Фоккер Dr.1. Он имеет скорость 188 км/час при взлетном весе 700 кг и площади крыльев 21,5 м², с двигателем мощностью 130 л.с. Крылья этого самолета расположены одно над другим со смещением передней кромки верхнего крыла относительно нижнего на 20°.Closest to the proposed invention is a triplane plan Fokker Dr.1. It has a speed of 188 km / h with a take-off weight of 700 kg and a wing area of 21.5 m ² , with an engine power of 130 hp. The wings of this aircraft are located one above the other with a displacement of the leading edge of the upper wing relative to the lower by 20 °.

Цель предлагаемого изобретения заключается в уменьшении габаритов самолета и увеличении полезной нагрузки беспилотного летательного аппарата, расширении устойчивости полета в рабочем диапазоне скоростей полета от 20 км/час до 150 км/час, больших углах атаки, а также низких скоростях взлета и посадки самолета.The purpose of the invention is to reduce the size of the aircraft and increase the payload of the unmanned aerial vehicle, expanding flight stability in the operating range of flight speeds from 20 km / h to 150 km / h, large angles of attack, as well as low take-off and landing speeds.

Цель достигается тем, что крылья закреплены на фюзеляже последовательно с превышением предыдущего крыла над последующим на 5-10% от величины хорды крыла, при этом расстояние между задней кромкой предыдущего крыла и передней кромкой последующего крыла составляет 5-15% от величины хорды крыла. Крылья выполнены прямыми или с отрицательной стреловидностью до 20°. Силовая установка содержит основной двигатель, снабженный одним или двумя воздушными винтами и закрепленный на фюзеляже с возможностью поворота в вертикальной плоскости на угол ±15°, и 2÷4 дополнительных двигателя, закрепленных на первом крыле и также снабженных воздушными винтами. Кроме того, между основным двигателем и первым крылом размещены на фюзеляже корректирующие профилированные пластины (в горизонтальной и вертикальной плоскостях), выполненные с возможностью поворота на угол ±15°. При этом стабилизатор выполнен с возможностью отклонения относительно горизонтальной оси до -30÷-40°.The goal is achieved in that the wings are fixed on the fuselage sequentially with the excess of the previous wing over the next one by 5-10% of the size of the wing chord, while the distance between the trailing edge of the previous wing and the leading edge of the subsequent wing is 5-15% of the size of the wing chord. The wings are made straight or with a negative sweep up to 20 °. The power plant contains a main engine equipped with one or two propellers and mounted on the fuselage with the possibility of rotation in the vertical plane by an angle of ± 15 °, and 2 ÷ 4 additional engines mounted on the first wing and also equipped with propellers. In addition, between the main engine and the first wing placed on the fuselage correcting profiled plates (in horizontal and vertical planes), made with the possibility of rotation through an angle of ± 15 °. In this case, the stabilizer is configured to deviate relative to the horizontal axis to -30 ÷ -40 °.

На фиг.1 представлена схема беспилотного летательного аппарата. Он содержит двигательную установку, состоящую из основного (поршневого) двигателя 1 и дополнительных двигателей (например, электродвигателей) 2, которые связаны со своими воздушными винтами 3, фюзеляжа 4, в котором размещены полезная нагрузка 5, система управления 6 самолетом и двигателем, генератор 7, систему крыльев 8, а также стабилизатор 9 и корректирующие профилированные пластины 10. На фиг.2 показан вид сверху на беспилотный летательный аппарат, на котором показана общая планировка летательного аппарата и стреловидное расположение крыльев. На фиг.3 представлен вид на летательный аппарат спереди и показано V-образное расположение крыльев 8 летательного аппарата.Figure 1 presents a diagram of an unmanned aerial vehicle. It contains a propulsion system, consisting of a main (piston) engine 1 and additional engines (for example, electric motors) 2, which are connected to their propellers 3, fuselage 4, which contains a payload 5, a control system 6 of the aircraft and engine, generator 7 , a system of wings 8, as well as a stabilizer 9 and correcting profiled plates 10. Figure 2 shows a top view of an unmanned aerial vehicle, which shows the general layout of the aircraft and the swept arrangement of the wing at. Figure 3 presents a front view of the aircraft and shows the V-shaped arrangement of the wings 8 of the aircraft.

После запуска основного двигателя 1 его воздушные винты 3 направляют поток воздуха на корректирующие пластины 10 и крылья 8. Все крылья жестко связаны с фюзеляжем 4 и имеют превышение каждого предыдущего крыла относительно последующего на 5÷15% от величины хорды крыла. Первое, второе и третье крылья 8 за счет увеличения общей площади и повышения скорости потока, обтекающего крылья по всей длине при включении электродвигателей 2, работающих от генератора 7, повышают совокупную подъемную силу аппарата, что позволяет уменьшить длину крыльев 8. Генератор 7 связан с валом поршневого двигателя 1 и имеет возможность отключаться от него при помощи системы управления 6, когда электродвигатели 2 не работают. Изменение положения основного двигателя 1 в вертикальной плоскости на углы ±15° при одновременном изменении положения корректирующих пластин 10 в горизонтальной и вертикальной плоскостях при одновременном изменении положения стабилизатора 9 относительно горизонтальной оси с подключением дополнительных двигателей 2 позволяют самолету совершать маневры в пространстве, недоступные существующим аппаратам. Так, минимальная скорость полета до 20 км/час обеспечивается путем работы только дополнительных двигателей 2, работающих от генератора 7, режим вертикального висения самолета возможен при одновременной работе дополнительных двигателей 2 и стабилизатора 9, режим «парашютирования», т.е. снижения высоты полета аппарата при сохранении горизонтального положения фюзеляжа 4, обеспечивается одновременным управлением стабилизатора 9, положением основного двигателя 1 и положением корректирующих пластин 10. Максимальная скорость (до 150 км/час) достигается при одновременной работе основного двигателя 1 и дополнительных двигателей 2, работающих от аккумуляторов. При резких разворотах самолета или порыве бокового ветра крылья 8 с отрицательной стреловидностью не позволяют самолету входить в штопор. При останове двигателя 1 или при его работе на режимах глубокого дросселирования при одновременном управлении стабилизатором 9 самолет совершает «парашютирование» с возможностью мягкой посадки на хвостовую часть фюзеляжа 4. За счет повышенного уровня подъемной силы крыльев 8 и соответствующей тяговооруженности для такого самолета не требуется катапульта при старте.After starting the main engine 1, its propellers 3 direct the air flow to the correction plates 10 and wings 8. All wings are rigidly connected to the fuselage 4 and have an excess of each previous wing relative to the next by 5 ÷ 15% of the size of the wing chord. The first, second and third wings 8 by increasing the total area and increasing the flow velocity flowing around the wings along the entire length when the electric motors 2 are powered by a generator 7 increase the total lifting force of the apparatus, which allows to reduce the length of the wings 8. The generator 7 is connected to the shaft piston engine 1 and has the ability to disconnect from it using the control system 6 when the electric motors 2 are not working. Changing the position of the main engine 1 in the vertical plane by angles of ± 15 ° while changing the position of the correction plates 10 in the horizontal and vertical planes while changing the position of the stabilizer 9 relative to the horizontal axis with the connection of additional engines 2 allows the aircraft to make maneuvers in space inaccessible to existing vehicles. So, the minimum flight speed of up to 20 km / h is ensured by the operation of only additional engines 2 operating from generator 7, the vertical hovering mode of the aircraft is possible with the simultaneous operation of additional engines 2 and stabilizer 9, the "parachuting" mode, i.e. reducing the flight altitude of the device while maintaining the horizontal position of the fuselage 4, is ensured by the simultaneous control of the stabilizer 9, the position of the main engine 1 and the position of the correction plates 10. The maximum speed (up to 150 km / h) is achieved with the simultaneous operation of the main engine 1 and additional engines 2 operating from batteries. During sharp turns of the aircraft or a gust of crosswind, wings 8 with a negative sweep prevent the aircraft from entering a tailspin. When the engine 1 is stopped or when it is operating in deep throttle modes while controlling the stabilizer 9, the aircraft makes "parachuting" with the possibility of soft landing on the rear of the fuselage 4. Due to the increased level of the lifting force of the wings 8 and the corresponding thrust ratio, such an aircraft does not require a catapult at start up.

Claims

1. An unmanned aerial vehicle containing a power plant, two or more wings, a fuselage and a stabilizer, characterized in that the wings are mounted on the fuselage in series with the excess of the previous wing over the next one by 5 ÷ 10% of the wing chord, the distance between the trailing edge the previous wing and the leading edge of the subsequent wing is 5–15% of the wing chord, the wings are straight or with negative sweep up to 20 °, the power plant contains a main engine equipped with one or two stuffy screws and mounted on the fuselage with the ability to rotate in a vertical plane at an angle of ± 15 °, and 2 ÷ 4 additional engines mounted on the first wing and also equipped with screws.

2. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that between the main engine and the first wing are placed on the fuselage correcting profiled plates in horizontal and vertical planes, mounted with the possibility of rotation by an angle of ± 15 °.

3. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the stabilizer is configured to deviate relative to the horizontal axis to (-30) ÷ (-40) °.