RU2530906C1 - Drone - Google Patents
Drone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530906C1 RU2530906C1 RU2013146599/11A RU2013146599A RU2530906C1 RU 2530906 C1 RU2530906 C1 RU 2530906C1 RU 2013146599/11 A RU2013146599/11 A RU 2013146599/11A RU 2013146599 A RU2013146599 A RU 2013146599A RU 2530906 C1 RU2530906 C1 RU 2530906C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wing
- annular wing
- radius
- max
- profile
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортирования, а именно к беспилотным летательным аппаратам вертикального взлета с кольцевым крылом.The invention relates to the field of transportation, namely to unmanned aerial vehicles of vertical take-off with an annular wing.
Из уровня техники известны беспилотные летательные аппараты (БПЛА) различных схем. Кроме аппаратов традиционных схем (самолетная, вертолетная), существуют так называемые аппараты вертикального взлета и посадки с вентилятором в канале (Ducted Fan VTOL UAV) в качестве несущей системы. Характерными аналогами являются аппараты iSTAR фирмы Allied Aerospace, T-Hawk фирмы Honeywell, IAV фирмы BAE Systems Inc.The prior art unmanned aerial vehicles (UAVs) of various schemes. In addition to the traditional devices (aircraft, helicopter), there are so-called vertical take-off and landing devices with a fan in the channel (Ducted Fan VTOL UAV) as a carrier system. Typical analogues are iSTAR devices from Allied Aerospace, T-Hawk from Honeywell, IAV from BAE Systems Inc.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является беспилотный летательный аппарат, состоящий из кольцевого крыла, вентилятора-движителя, центрального тела и, по меньшей мере, четырех независимых аэродинамических рулей (см. патент EP 2193994, кл. B64C 39/02, опубл. 09.06.2010).The closest in technical essence to the claimed invention is an unmanned aerial vehicle, consisting of an annular wing, a fan-propulsion, a central body and at least four independent aerodynamic rudders (see patent EP 2193994, class B64C 39/02, publ. 06/09/2010).
Общими недостатками известных устройств являются невысокий КПД, недостаточная мощность, плохая управляемость и малая аэродинамическая стабильность БПЛА.Common disadvantages of the known devices are low efficiency, insufficient power, poor controllability and low aerodynamic stability of UAVs.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в улучшении аэродинамических характеристик БПЛА и, как следствие, в повышении эффективности его работы. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в беспилотном летательном аппарате, состоящем из кольцевого крыла, вентилятора-движителя, центрального тела и, по меньшей мере, четырех независимых аэродинамических рулей, внутренняя поверхность кольцевого крыла включает цилиндрический участок диаметром Dвд и длиной Lцил=(0.45÷0.55)Dвд, хорда кольцевого крыла составляет bкк=(1.1÷1.25)Dвд, максимальная толщина профиля кольцевого крыла составляет hmax=(0.145÷0.18)Dвд, a расстояние от крайней передней точки кольцевого крыла до начала цилиндрического участка составляет Lнос=(0.145÷0.165)hmax, при этом внутри цилиндрического участка расположен вентилятор-движитель, состоящий из входного направляющего аппарата, рабочего колеса и спрямляющего аппарата, входной направляющий аппарат состоит из радиальных аэродинамических элементов, соединяющих кольцевое крыло и центральное тело и имеющих симметричный профиль с хордой постоянной величины, рабочее колесо выполнено таким образом, что средняя линия профилей его лопаток изогнута по дуге окружности, величина хорды bрк описывается линейной функцией от радиуса, угол установки профилей θрк описывается кубической функцией от радиуса, величина прогиба fрк описывается полиномом пятой степени от радиуса, величина толщины профиля cрк описывается линейной функцией от радиуса, а спрямляющий аппарат выполнен таким образом, что средняя линия профилей его лопаток изогнута по дуге окружности, величины хорды bса и толщины cса профиля постоянны, угол установки профилей θса описывается кубической функцией от радиуса, а величина прогиба fрк описывается полиномом пятой степени от радиуса. Центральное тело предпочтительно выполнено цилиндрическим с диаметром Dцп=0.35Dвд, а его длина составляет Lцт=(1.75÷1.95)Dвд. Расстояние от начала цилиндрического участка кольцевого крыла до точки максимальной толщины профиля предпочтительно составляет Lhmax=(0.18÷0.23)hmax. Высота от крайней передней точки кольцевого крыла до цилиндрического участка предпочтительно составляет hнос=(0.65÷0.8)hmax. Диаметр кольцевого крыла на выходе предпочтительно составляет Dвых=(1.05÷1.19)Dвд. Отношение числа радиальных аэродинамических элементов входного направляющего аппарата nвна к числу лопаток рабочего колеса nрк предпочтительно составляет 7/5.The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result consists in improving the aerodynamic characteristics of the UAV and, as a consequence, in increasing the efficiency of its operation. The problem is solved and the technical result is achieved in that the unmanned aircraft, consisting of the annular wing-propulsion fan, central body and at least four independent aerodynamic control surfaces, the inner surface of the annular wing includes a cylindrical portion diameter D tm and length L cyl = (0.45 ÷ 0.55) D vd , chord of the annular wing is b kk = (1.1 ÷ 1.25) D vd , the maximum thickness of the profile of the annular wing is h max = (0.145 ÷ 0.18) D vd , and the distance from the extreme front point of the annular wings of the start of the cylindrical portion is L nose = (0.145 ÷ 0.165) h max , wherein the inside of the cylindrical portion is fan-propulsion, consisting of inlet guide vanes, the impeller and the flow straightener, the input guide apparatus consists of radial aerodynamic elements, connecting annular wing and the central body and having a symmetric profile with a chord of constant magnitude, the impeller is designed so that its center line curved vane profile of a circular arc, the magnitude of the chord b pk credited with a linear function of the radius angle of the profiles θ pk is described by a cubic function of radius, the magnitude of the deflection f pk is described by a polynomial of the fifth power of the radius, the value profile thickness c pk is described by a linear function of the radius, and flow straightener device is configured such that the average line profiles its blades are bent along an arc of a circle, the values of the chord b ca and thickness c ca of the profile are constant, the angle of installation of the profiles θ ca is described by a cubic function of the radius, and the magnitude of the deflection f pk is described by the polynomial to the extent of the radius. The central body is preferably made cylindrical having a diameter D = 0.35D qn tm, and its length is L qm = (1.75 ÷ 1.95) D tm. The distance from the beginning of the cylindrical portion of the annular wing to the point of maximum profile thickness is preferably L hmax = (0.18 ÷ 0.23) h max . The height from the extreme front point of the annular wing to the cylindrical section is preferably h nose = (0.65 ÷ 0.8) h max . The diameter of the annular wing at the outlet is preferably D o = = (1.05 ÷ 1.19) D in . The ratio of radial aerodynamic n elements of the input guide apparatus of the BHA to the number of impeller blades preferably pk n is 7/5.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого БПЛА;Figure 1 presents a General view of the proposed UAV;
на фиг.2 - поперечное сечение кольцевого крыла и центрального тела с характерными размерами;figure 2 is a cross section of the annular wing and the Central body with characteristic dimensions;
на фиг.3 - общий вид вентилятора-движителя;figure 3 - General view of the fan propulsion;
на фиг.4 - общий вид радиальных аэродинамических элементов входного направляющего аппарата;figure 4 is a General view of the radial aerodynamic elements of the input guide apparatus;
на фиг.5 - то же, что на фиг.4, вид сбоку;figure 5 is the same as in figure 4, side view;
на фиг.6 - сечение А-А по фиг.5;figure 6 is a section aa in figure 5;
на фиг.7 - общий вид лопасти рабочего колеса;Fig.7 is a General view of the impeller blades;
на фиг.8 - то же, что на фиг.7, вид сбоку;Fig.8 is the same as in Fig.7, a side view;
на фиг.9 - сечение А-А по фиг.8;Fig.9 is a section aa in Fig.8;
на фиг.10 - общий вид лопасти спрямляющего аппарата;figure 10 is a General view of the blade rectifier;
на фиг.11 - то же, что на фиг.10, вид сбоку;figure 11 is the same as in figure 10, side view;
на фиг.12 - сечение А-А по фиг.11.in Fig.12 is a section aa in Fig.11.
Предлагаемый БПЛА состоит из кольцевого крыла 1, вентилятора-движителя, в состав которого входят входной направляющий аппарат 2, рабочее колесо 3 и спрямляющий аппарат 4, центральное тело 5, в котором размещается полезная нагрузка, и четыре или более независимых аэродинамических рулей 6. Указанные элементы имеют описанную ниже оптимальную аэродинамическую компоновку.The proposed UAV consists of an
Кольцевое крыло 1 является телом вращения с несимметричным профилем, содержащим цилиндрический участок, в котором расположен вентилятор-двигатель. Относительная длина этого участка составляетThe
где Lцил - размерная длина цилиндрического участка, аwhere L cyl is the dimensional length of the cylindrical section, and
Dвд - внешний диаметр вентилятора-движителя или диаметр цилиндрического участка крыла 1.D vd - the outer diameter of the fan-propeller or the diameter of the cylindrical section of the
Центральное тело 5 выполнено цилиндрическим с диаметром Dцт=0.35Dвд. Его относительная длина составляетThe central body 5 is cylindrical with a diameter D VD ct = 0.35D. Its relative length is
где Lцт - размерная длина центрального тела.where L ct is the dimensional length of the central body.
Геометрия кольцевого крыла 1 представлена на фиг.2.The geometry of the
Диаметр кольцевого крыла на выходе предпочтительно составляет Dвых=(1.05÷1.19)Dвд.The diameter of the annular wing at the outlet is preferably D o = = (1.05 ÷ 1.19) D in .
Безразмерная хорда кольцевого крыла составляетThe dimensionless chord of the annular wing is
где bкк - размерная хорда кольцевого крыла.where b kk is the dimensional chord of the annular wing.
Безразмерная максимальная толщина профиля кольцевого крыла составляетThe dimensionless maximum annular wing profile thickness is
где hmax - размерная максимальная толщина профиля кольцевого крыла.where h max - dimensional maximum thickness of the profile of the annular wing.
Безразмерное расстояние от крайней передней точки кольцевого крыла до начала цилиндрического участка составляетThe dimensionless distance from the extreme front point of the annular wing to the beginning of the cylindrical section is
где Lнос - размерное расстояние от крайней передней точки кольцевого крыла.where L nose is the dimensional distance from the extreme front point of the annular wing.
Безразмерная высота от крайней передней точки кольцевого крыла до цилиндрического участка составляетThe dimensionless height from the extreme front point of the annular wing to the cylindrical section is
где hнос - размерная высота от крайней передней точки кольцевого крыла.where h nose is the dimensional height from the extreme front point of the annular wing.
Безразмерное расстояние от начала цилиндрического участка до точки максимальной толщины профиля составляетThe dimensionless distance from the beginning of the cylindrical section to the point of maximum profile thickness is
где Lhmax - размерное расстояние до точки максимальной толщины. Безразмерный диаметр кольцевого крыла на выходе составляетwhere L hmax is the dimensional distance to the point of maximum thickness. The dimensionless diameter of the annular wing at the outlet is
где Dвых - размерный диаметр кольцевого крыла на выходе.where D o - the dimensional diameter of the annular wing at the exit.
Геометрия вентилятора-движителя представлена на фиг.3. Отношение числа радиальных аэродинамических элементов входного направляющего аппарата nвна к числу лопаток рабочего колеса nрк составляет 7/5.The geometry of the fan-propulsion is shown in Fig.3. The ratio of the number of radial aerodynamic elements of the input guide vn to the number of impeller vanes n pk is 7/5.
Входной направляющий аппарат 2 состоит из радиальных аэродинамических элементов, выполняющих роль распорок и соединяющих кольцевое крыло 1 и центральное тело 5. Указанные элементы (см. фиг.4-6) имеют симметричный профиль с хордой постоянной величины, что позволяет выравнивать поток перед рабочим колесом 3 на различных режимах полета и приводит к увеличению тяги вентилятора-движителя.The
В рабочем колесе 3 (фиг.7-9) профили лопастей имеют среднюю линию, изогнутую по дуге окружности. Распределение величины хорды
где r - текущий радиус рабочего колеса,where r is the current radius of the impeller,
Rрк - внешний радиус рабочего колеса.R pk - the outer radius of the impeller.
Зависимость угла установки профилей θрк от радиуса описывается кубической функциейThe dependence of the angle of installation of the profiles θ pk on the radius is described by a cubic function
Зависимость величины прогиба
Зависимость толщины профиля
В спрямляющем аппарате 4 (фиг.10-12) для его лопастей величина хорды
Зависимость величины угла установки профилей θса от радиуса описывается кубической функциейThe dependence of the angle of installation of the profiles θ CA on the radius is described by a cubic function
Зависимость величина прогиба
Экспериментально было показано, что такие геометрические параметры вентилятора-движителя обеспечивают создание необходимой тяги. Для того чтобы транспортировать необходимый вес полезной нагрузки, БПЛА может быть соответствующим образом промасштабирован с сохранением вышеприведенных соотношений, при этом изменится мощность, потребляемая вентилятором-движителем, и потребное число оборотов.It was experimentally shown that such geometric parameters of the fan-propulsion provide the necessary traction. In order to transport the required payload weight, the UAV can be scaled accordingly while maintaining the above ratios, and the power consumed by the propulsion fan and the required number of revolutions will change.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013146599/11A RU2530906C1 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Drone |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013146599/11A RU2530906C1 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Drone |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2530906C1 true RU2530906C1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53381822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013146599/11A RU2530906C1 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Drone |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2530906C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617014C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-04-19 | Светослав Владимирович Занегин | Aircraft |
RU2759060C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-11-09 | Сергей Федорович Таранов | Reusable transport apparatus |
RU215859U1 (en) * | 2022-11-29 | 2022-12-30 | Сергей Александрович Мосиенко | UNMANNED COLEOPTER |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2193994A2 (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-09 | Honeywell International Inc. | UAV ducted fan swept and lean stator design |
RU2428355C1 (en) * | 2010-05-12 | 2011-09-10 | Открытое акционерное общесто "Московский вертолетный завод им. М.Л. Миля" | Airborne surveillance system |
RU130955U1 (en) * | 2012-12-24 | 2013-08-10 | Михаил Дмитриевич Косткин | UNMANNED AERIAL VEHICLE |
-
2013
- 2013-10-18 RU RU2013146599/11A patent/RU2530906C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2193994A2 (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-09 | Honeywell International Inc. | UAV ducted fan swept and lean stator design |
RU2428355C1 (en) * | 2010-05-12 | 2011-09-10 | Открытое акционерное общесто "Московский вертолетный завод им. М.Л. Миля" | Airborne surveillance system |
RU130955U1 (en) * | 2012-12-24 | 2013-08-10 | Михаил Дмитриевич Косткин | UNMANNED AERIAL VEHICLE |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617014C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-04-19 | Светослав Владимирович Занегин | Aircraft |
WO2017180020A1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | Светослав Владимирович ЗАНЕГИН | Aircraft |
RU2759060C1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-11-09 | Сергей Федорович Таранов | Reusable transport apparatus |
RU215859U1 (en) * | 2022-11-29 | 2022-12-30 | Сергей Александрович Мосиенко | UNMANNED COLEOPTER |
RU217115U1 (en) * | 2022-11-29 | 2023-03-17 | Сергей Александрович Мосиенко | UNMANNED AERIAL VEHICLE - COLEOPTER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11780573B2 (en) | VTOL aircraft using rotors to simulate rigid wing dynamics | |
US11987352B2 (en) | Fluid systems that include a co-flow jet | |
US10988245B2 (en) | Segmented duct for tilting proprotors | |
Pereira | Hover and wind-tunnel testing of shrouded rotors for improved micro air vehicle design | |
EP2671798B1 (en) | Helicopter with a transverse duct | |
EP2151381B1 (en) | Ducted fan lip shaping for an unmanned aerial vehicle | |
EP3254961A1 (en) | Fluid systems that include a co-flow jet | |
EP3587270A1 (en) | Fluid systems that prevent the formation of ice | |
WO2014209198A4 (en) | Propulsion system for an aerial vehicle | |
CN103328826A (en) | Propeller for ventilator, with a variable blade angle | |
RU2530906C1 (en) | Drone | |
US10669026B2 (en) | Lift cell modules and lift pods | |
US8998126B2 (en) | Lift generating device | |
US10577092B2 (en) | Rotor head, a rotor, and a rotorcraft | |
EP3118113A1 (en) | Bleed air driven lift fan | |
US20180281938A1 (en) | Low noise rotor blade design | |
US20130315733A1 (en) | Passive thrust enhancement using circulation control | |
CN107554776B (en) | Duct wing section unmanned aerial vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181019 |