RU2657659C1 - Method of emergency landing of quadcopter - Google Patents
Method of emergency landing of quadcopter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657659C1 RU2657659C1 RU2017105473A RU2017105473A RU2657659C1 RU 2657659 C1 RU2657659 C1 RU 2657659C1 RU 2017105473 A RU2017105473 A RU 2017105473A RU 2017105473 A RU2017105473 A RU 2017105473A RU 2657659 C1 RU2657659 C1 RU 2657659C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quadcopter
- quadrocopter
- emergency
- electric motors
- flight
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/04—Helicopters
- B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D25/00—Emergency apparatus or devices, not otherwise provided for
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области авиации, а именно к летательным аппаратам (ЛА) вертикального взлета и посадки («мультикоптер»).The invention relates to the field of aviation, namely to aircraft (LA) of vertical take-off and landing ("multicopter").
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен ЛА вертикального взлета и посадки (см. патент Российской Федерации RU 143505 на полезную модель, Патентообладатель: Арсентьев Д.А., опубл. 27.07.2014).The prior art aircraft of vertical take-off and landing (see the patent of the Russian Federation RU 143505 for a utility model, Patentee: Arsentiev D.A., publ. 07.27.2014).
ЛА включает два двигателя, каждый из которых механически связан с одним из двух несущих винтов. Синхронная работа обоих двигателей обеспечивается блоком управления - бортовым компьютером, что позволит как синхронизировать работу обоих двигателей, так и учесть возможные особенности эксплуатации ЛА в зависимости от климата, времени года и т.п.The aircraft includes two engines, each of which is mechanically connected to one of the two rotors. The synchronous operation of both engines is provided by the control unit - the on-board computer, which will allow both to synchronize the operation of both engines and take into account possible features of aircraft operation depending on climate, season, etc.
Управление по тангажу производится за счет перераспределения тяги между двумя несущими винтами по сигналу от бортового компьютера на соответствующий двигатель, а также на сервоприводы рулей управления, которыми оснащены каналы винтов. Управление по крену регулируется по сигналу от бортового компьютера на сервоприводы рулей управления. Сочетая описанное выше управление по тангажу и крену, обеспечивают управление по курсу. При продолжительном (более нескольких секунд) отклонении центра тяжести выдается команда на перераспределение тяги между двигателями. Также двигатели используются для управления ЛА на резком маневре, обеспечив быстрое перераспределение тяги за короткий промежуток времени.Pitch control is carried out due to the redistribution of traction between two main rotors by a signal from the on-board computer to the corresponding engine, as well as to the servo-drives of the control wheels with which the screw channels are equipped. The roll control is controlled by a signal from the on-board computer to the servo drives of the steering wheels. Combining the pitch and roll controls described above provide heading control. With a prolonged (more than several seconds) deviation of the center of gravity, a command is issued to redistribute the thrust between the engines. Engines are also used to control the aircraft in a sharp maneuver, providing quick redistribution of thrust in a short period of time.
Недостатком известного технического решения является использование только двух двигателей и двух винтов, что не обеспечивает аварийную посадку при возникновении аварийной (нештатной) ситуации на одном из двигателей (его отказе), система парашютного типа не предотвращает аварию, а лишь смягчает ее последствия, а также невозможность аварийной посадки с помощью парашюта при малых высотах полета.A disadvantage of the known technical solution is the use of only two engines and two screws, which does not provide an emergency landing in the event of an emergency (emergency) situation on one of the engines (its failure), the parachute type system does not prevent the accident, but only mitigates its consequences, as well as the impossibility emergency landing with a parachute at low altitudes.
Из уровня техники известен аэромобиль (см. патент Российской Федерации RU 147731 на полезную модель, Патентообладатель: Арсентьев Д.А., опубл. 20.11.2014).An aeromobile is known from the prior art (see patent of the Russian Federation RU 147731 for a utility model, Patentee: Arsentiev D.A., published on November 20, 2014).
Аэромобиль включает планер, силовую установку с винтами вертикального взлета и посадки, средства управления полетом, винты управления полетом с приводом от электрических двигателей, бортовой компьютер и, по меньшей мере, два маршевых винта.The aircraft includes a glider, a power plant with vertical take-off and landing propellers, flight controls, electric motor-driven flight propellers, an on-board computer and at least two propellers.
Маршевые двигатели обеспечивают необходимую подъемную силу и стабилизацию по тангажу и крену. Каждый из электрических двигателей винтов управления полетом подключен к «своему» генератору, передающему электрическую энергию в распределитель питания. Распределитель питания, в свою очередь, передает электрическую энергию прямо на электрические двигатели, которые приводят в движение винты управления полетом, режимы работы которых обеспечивают выравнивание центра тяжести и стабилизацию аэромобиля в воздухе. При отказе одного из двигателей винтов управления полетом, а также одного из двигателей привода маршевых винтов становится возможным аварийное питание электрических двигателей от накопленного заряда из аккумулятора. Например, в этот момент станет возможна работа электрических двигателей в экстренном режиме, когда мощность кратковременно (на 3÷5 сек) повышается в 1,5÷2 раза, для выравнивания ЛА относительно плоскости. Также в течение нештатного режима аппарат сможет безопасно активировать парашютную систему спасения.Marching engines provide the necessary lifting force and stabilization in pitch and roll. Each of the electric motors of the flight control screws is connected to its “own” generator, which transfers electric energy to the power distributor. The power distributor, in turn, transfers electrical energy directly to electric motors, which drive the flight control screws, the operating modes of which provide alignment of the center of gravity and stabilization of the aircraft in the air. In the event of failure of one of the engines of the flight control screws, as well as one of the engines of the propellers for propulsion, it becomes possible to emergency power the electric motors from the accumulated charge from the battery. For example, at this moment it will be possible to operate electric motors in an emergency mode, when the power briefly (by 3–5 sec) increases by 1.5–2 times to align the aircraft with respect to the plane. Also, during an emergency mode, the device will be able to safely activate the parachute rescue system.
Недостатками известного технического решения являются: использование системы спасения парашютного типа, которая не предотвращает аварию, а лишь смягчает ее последствия, а также невозможность аварийной посадки с помощью парашюта при малых высотах полета.The disadvantages of the known technical solutions are: the use of a parachute-type rescue system that does not prevent an accident, but only mitigates its consequences, as well as the impossibility of an emergency landing with a parachute at low altitudes.
Из уровня техники известен ЛА вертикального взлета и посадки (см. патент Российской Федерации RU 140653 на полезную модель, Патентообладатель: ООО «ДиалКом», опубл. 20.05.2014).The prior art aircraft of vertical take-off and landing (see patent of the Russian Federation RU 140653 for utility model, Patentee: LLC DialKom, publ. 05.20.2014).
ЛА вертикального взлета и посадки оборудуется системой аварийной посадки, состоящей из блока управления, парашюта, исполнительного механизма отстрела парашюта, аварийного радиомаяка, аварийного светового маяка, аварийного маяка инфракрасного диапазона и ультразвукового зуммера.Aircraft of vertical take-off and landing is equipped with an emergency landing system consisting of a control unit, a parachute, an executive mechanism for shooting a parachute, an emergency beacon, an emergency light beacon, an emergency infrared beacon and an ultrasonic buzzer.
Недостатками известного технического решения являются: использование системы спасения парашютного типа, которая не предотвращает аварию, а лишь смягчает ее последствия, невозможность аварийной посадки с помощью парашюта при малых высотах полета, а также невозможность аварийной посадки при использование при возникновении аварийной (нештатной) ситуации на одном из двух электродвигателей.The disadvantages of the known technical solutions are: the use of a parachute-type rescue system, which does not prevent an accident, but only mitigates its consequences, the impossibility of an emergency landing with a parachute at low altitudes, and the impossibility of an emergency landing when used in an emergency (emergency) situation on one of two electric motors.
Из уровня техники известен «летающий мотоцикл» (см. патент Российской Федерации RU 108016 на полезную модель, Патентообладатель: Злобин А.А., опубл. 10.09.2010).The prior art is known as a "flying motorcycle" (see patent of the Russian Federation RU 108016 for a utility model, Patentee: Zlobin AA, publ. 09/10/2010).
Летающий мотоцикл обладает системой спасения парашютного типа, содержит крестообразную раму, 4 симметричных пропеллера и двигатель, система управления имеет электронно-цифровой блок, обеспечивающий автоматический контроль за положением аппарата в воздухе по горизонтали и вертикали путем подачи управляющих сигналов моторам, использующий данные от электронных датчиков и вычисляющий скорость вращения для каждого отдельного пропеллера, и компенсирующий внешние воздействия, обеспечивающий передачу исполнительных команд на моторы с управляющих устройств мотоцикла; управляющие устройства располагаются на руле.The flying motorcycle has a parachute-type rescue system, contains a cruciform frame, 4 symmetrical propellers and an engine, the control system has an electronic-digital unit that provides automatic control of the position of the device in the air horizontally and vertically by supplying control signals to motors using data from electronic sensors and calculating the rotation speed for each individual propeller, and compensating for external influences, ensuring the transfer of executive commands to the motors with control motorcycle augmentation devices; control devices are located on the steering wheel.
Недостатками известного технического решения являются: пропеллеры большого размера и массы не могут быть быстро остановлены при аварии, что усложняет задачу стабилизации аппарата в воздухе, отказ хотя бы одного пропеллера из четырех, а также любых других элементов конструкции, обеспечивающих работу пропеллера, ведет к аварии; система спасения парашютного типа не предотвращает аварию, а лишь смягчает ее последствия, а также невозможность аварийной посадки с помощью парашюта при малых высотах полета.The disadvantages of the known technical solution are: propellers of large size and mass cannot be quickly stopped during an accident, which complicates the task of stabilizing the device in the air, the failure of at least one of the four propellers, as well as any other structural elements that ensure the operation of the propeller, leads to an accident; The parachute-type rescue system does not prevent an accident, but only mitigates its consequences, as well as the impossibility of an emergency landing with a parachute at low altitudes.
Из уровня техники известен летающий мотоцикл по проекту Aero-Х Hoverbike (http://aerofex.com/theaerox/), содержащий двигатель внутреннего сгорания и два пропеллера для обеспечения тяги, а также систему управления на отклоняемых аэродинамических рулях.A flying motorcycle according to the Aero-X Hoverbike project (http://aerofex.com/theaerox/) is known from the prior art, containing an internal combustion engine and two propellers for providing traction, as well as a control system on deflectable aerodynamic wheels.
Недостатком известного технического решения является: двухпропеллерная схема с применением двигателя внутреннего сгорания является неустойчивой, отказ одного двигателя или любое нарушение в работе пропеллеров ведет к немедленной раскрутке ЛА в воздухе и делает невозможным его спасение; пропеллеры большого диаметра и массы усложняют стабилизацию ЛА, пропеллеры не могут быть быстро остановлены при аварии.A disadvantage of the known technical solution is: a two-propeller circuit using an internal combustion engine is unstable, failure of one engine or any violation in the operation of the propellers leads to the immediate spin-up of the aircraft in the air and makes it impossible to save it; large diameter and mass propellers complicate aircraft stabilization; propellers cannot be quickly stopped in an accident.
Из уровня техники известен летающий мотоцикл по проекту «МА hoverbike helicopter» (http://www.hover-bike.com/MA/product/hoverbike-helicopter/), обладающий, в разных конфигурациях, двумя или четырьмя пропеллерами.The flying motorcycle according to the project “MA hoverbike helicopter” (http://www.hover-bike.com/MA/product/hoverbike-helicopter/) is known in the prior art, having, in different configurations, two or four propellers.
Недостатком известного технического решения является: отказ двигателя или любое нарушение в работе пропеллеров ведет к немедленной раскрутке ЛА в воздухе и делает невозможным его спасение. Пропеллеры большого диаметра и массы усложняют стабилизацию аппарата в воздухе, они не могут быть быстро остановлены при аварии.A disadvantage of the known technical solution is: engine failure or any violation in the operation of the propellers leads to the immediate promotion of the aircraft in the air and makes it impossible to save it. Large diameter and mass propellers complicate the stabilization of the device in the air; they cannot be quickly stopped in an accident.
Из уровня техники известен летательный аппарат под названием «Moller M200G Volantor» (US) (http://www.moller.com/), содержащий платформу, фюзеляж, восемь роторно-поршневых двигателей Ванкеля, восемь пропеллеров в кольцевом ободе, кабину, сиденье пилота.The prior art aircraft known as the "Moller M200G Volantor" (US) (http://www.moller.com/), containing a platform, a fuselage, eight Wankel rotary piston engines, eight propellers in an annular rim, a cabin, a seat the pilot.
Недостатком известного технического решения является: отказ единой топливной системы с баком для питания всех двигателей приводит к остановке всех двигателей сразу, а посадка на авторотации невозможна в силу малого диаметра пропеллеров и тормозящих сил в двигателях, что не обеспечивает безопасности полета через резервирование. Высокая сложность управления двигателями, необходимость постоянно выдерживать высокие обороты для сохранения оптимального режима работы двигателя. Данная система увеличивает массу аппарата, снижает его надежность, добавляет лишний обслуживаемый узел у каждого мотора. Совокупность недостатков системы движителя приводит к раскачкам ЛА даже в безветрие с перспективой потери стабилизации и аварии.A disadvantage of the known technical solution is: failure of a single fuel system with a tank for powering all engines leads to a stop of all engines at once, and autorotation is impossible due to the small diameter of the propellers and braking forces in the engines, which does not ensure flight safety through redundancy. High complexity of engine management, the need to constantly maintain high speeds to maintain optimal engine operation. This system increases the mass of the device, reduces its reliability, adds an extra serviced node for each motor. The set of shortcomings of the propulsion system leads to aircraft buildup even in calm with the prospect of loss of stabilization and accident.
Из уровня техники известен летательный аппарат (см. http://www.e-volo.com/, заявка US 2015012154 на изобретение, опубл. 08.01.2015, Заявитель: VOLO GMBH Е [DE].The aircraft is known from the prior art (see http://www.e-volo.com/, application US 2015012154 for an invention, published 08.01.2015, Applicant: VOLO GMBH E [DE].
ЛА содержит 16 горизонтально расположенных электродвигателей с пропеллерами, кабину пилота и аккумуляторную батарею в ней, а также систему спасения всего аппарата парашютного типа.The aircraft contains 16 horizontally arranged electric motors with propellers, a cockpit and a battery in it, as well as a rescue system for the entire parachute-type apparatus.
Винты неподвижно закреплены на осях электродвигателей. Изменение высоты полета, поворот и горизонтальное движение обеспечивается исключительно за счет уменьшения или увеличения оборотов двигателей. Положение и направление полета автоматически поддерживают несколько независимых и взаимно контролируемых компьютеров (резервирование), управляя индивидуальной скоростью вращения каждого двигателя. ЛА содержит датчики положения для управления ориентацией ЛА, один блок обработки сигнала, предназначенный для автоматического управления ориентацией на основе данных измерений, поступающих от датчика ориентации, регулируя скорость мотора для ориентации по горизонту, блок обработки сигнала строится как процессор цифровых сигналов, микроконтроллер, FPGA цифровой контроллер, аналоговый процессор, аналоговый компьютер или аналоговый контроллер.The screws are fixedly mounted on the axes of the electric motors. Change in flight altitude, rotation and horizontal movement is provided exclusively by reducing or increasing engine speed. The position and direction of flight are automatically supported by several independent and mutually controlled computers (redundancy), controlling the individual rotation speed of each engine. The aircraft contains position sensors for controlling the orientation of the aircraft, one signal processing unit designed to automatically control the orientation based on measurement data from the orientation sensor, adjusting the motor speed for horizontal orientation, the signal processing unit is built as a digital signal processor, microcontroller, FPGA digital controller, analog processor, analog computer, or analog controller.
Недостатком известного технического решения является: зависимая энергосистема, где все двигатели питаются от одной батареи с большой протяженностью силовой проводки от единственной батареи к двигателям, что не обеспечивает безопасности полета через резервирование, т.к. отказ батареи ведет к отказу всех двигателей сразу, а посадка на авторотации невозможна в силу малого диаметра пропеллеров и тормозящих сил в электродвигателях привода. Система спасения парашютного типа не предотвращает аварию, а лишь смягчает ее последствия.A disadvantage of the known technical solution is: dependent power system, where all engines are powered by one battery with a large length of power wiring from a single battery to the engines, which does not ensure flight safety through redundancy, because battery failure leads to a failure of all engines at once, and landing on autorotation is impossible due to the small diameter of the propellers and braking forces in the drive motors. The parachute-type rescue system does not prevent an accident, but only mitigates its consequences.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Техническим результатом заявленного изобретения является: обеспечение безопасности полета квадрокоптера путем стабилизации полета квадрокоптера по горизонтали при возникновении аварийной (нештатной) ситуации.The technical result of the claimed invention is: ensuring flight safety of the quadrocopter by stabilizing the flight of the quadrocopter horizontally in the event of an emergency (contingency) situation.
Технический результат достигается тем, что:The technical result is achieved by the fact that:
- до старта в бортовой летный компьютер квадрокоптера закладывается программа с предельными (пороговыми) значениями параметров, являющимися предвестниками аварийных (нештатных) ситуаций, возникающих на электродвигателях и несущих винтах;- before the start, a program with limit (threshold) parameter values is put into the quadrocopter's on-board flight computer, which are harbingers of emergency (abnormal) situations that occur on electric motors and rotors;
- во время полета квадрокоптера при возникновении аварийных (нештатных) ситуаций на одном из четырех независимо работающих электродвигателей или несущих винтов, например, при поломке несущего винта или отказа электродвигателя, расположенных по два, по обе стороны симметрично относительно центра тяжести и продольной оси квадрокоптера, сигнал ошибки с неисправного электродвигателя или несущего винта фиксируется контроллерами и/или датчиками и мгновенно поступает на бортовой летный компьютер с процессором, который по заданной программе перед стартом определяет соответствующую неисправность, выдает команду (сигнал) управления на мгновенное отключение противоположного относительно центра тяжести и продольной оси квадрокоптера электродвигателя и равномерное перераспределение и увеличение тяги к другой паре работающих исправно, противоположных относительно центра тяжести и продольной оси квадрокоптера, электродвигателей, при этом два оставшихся работающих исправно электродвигателя выводятся бортовым летным компьютером на максимальный режим работы, обеспечивающий компенсацию потерь двух других электродвигателей, осуществляя при этом преобразование квадрокоптера в режим бикоптера (X→ВI), стабилизацию квадрокоптера в воздухе по горизонту и аварийную плавную посадку (снижение) квадрокоптера по вертикали, обеспечивая тем самым безопасность снижения квадрокоптера, исключая раскрутку, заваливание (смещение) в разные стороны и падение квадрокоптера. Управляемость при этом частично теряется.- during the flight of the quadrocopter in case of emergency (abnormal) situations on one of four independently operating electric motors or rotors, for example, when the rotor breaks or the motor fails, located on two, symmetrically on both sides of the center of gravity and the longitudinal axis of the quadrocopter, the signal errors from a faulty electric motor or rotor are recorded by the controllers and / or sensors and instantly goes to the on-board flight computer with a processor, which according to a given program before starting, it determines the corresponding malfunction, issues a control command (signal) to instantly turn off the electric motor opposite to the center of gravity and the longitudinal axis of the quadrocopter, and evenly redistribute and increase traction to another pair of working properly, opposite to the center of gravity and the longitudinal axis of the quadrocopter, electric motors, while two the remaining working electric motors are displayed on-board flight computer to the maximum operating mode, providing compensation of losses of two other electric motors, while transforming the quadrocopter into bicopter mode (X → ВI), stabilizing the quadcopter in the air horizontally and emergency smooth landing (lowering) of the quadcopter vertically, thereby ensuring the safety of the quadcopter reduction, excluding spin-up, blockage ( offset) in different directions and the fall of the quadrocopter. Manageability is partially lost.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by the drawings, which show the following.
На фиг. 1 - структурная схема квадрокоптера;In FIG. 1 is a block diagram of a quadrocopter;
На фиг. 2 - пример реализации квадрокоптера.In FIG. 2 - an example implementation of a quadrocopter.
На фигуре 1 обозначено следующее:In figure 1, the following is indicated:
11-14 - электродвигатели несущих винтов;1 1 -1 4 - rotor motors;
21-24 - контроллеры;2 1 -2 4 - controllers;
3 - бортовой летный компьютер;3 - on-board flight computer;
4 - высокочувствительные датчики.4 - highly sensitive sensors.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Для осуществления безопасности полета (см. фиг. 1) бортовой летный компьютер (3) с процессором по заданной программе определяет соответствующую неисправность квадрокоптера (отказ одного из четырех электродвигатели (11-14) или поломку одного из четырех несущих винтов) и выдает сигнал (команду) управления на автоматическое мгновенное преобразование квадрокоптера в режим бикоптера (X→ВI) путем перераспределения (увеличения вдвое) тяги к двум противоположным относительно центра тяжести и продольной оси квадрокоптера исправно работающим электродвигателям несущих винтов, увеличивая при этом скорость работы электродвигателей несущих винтов. Активация бортового летного компьютера (3) при возникновении неисправности - аварийной (нештатной) ситуации происходит мгновенно, а неисправность - поломка одного из четырех несущих винтов или отказ одного из четырех электродвигателей (11-14) не ведет к раскрутке, опрокидыванию, заваливанию (смещению) в разные стороны и падению квадрокоптера. Потерянная тяга и крутящий момент вследствие возникающей неисправности автоматически перераспределяется на исправную противоположную симметричную относительно центра тяжести и продольной оси квадрокоптера исправно работающую пару электродвигателей, осуществляя плавную аварийная посадку квадрокоптера по вертикали.To ensure flight safety (see Fig. 1), the on-board flight computer (3) with the processor, according to the specified program, determines the corresponding quadcopter malfunction (failure of one of four electric motors (1 1 -1 4 ) or breakdown of one of the four rotors) and gives a signal (command) of control for automatic instant conversion of the quadrocopter into bicopter mode (X → ВI) by redistributing (doubling) the thrust to two electrons that are working correctly opposite the center of gravity and the longitudinal axis of the quadrocopter rotor motors, while increasing the speed of the rotor motors. Activation of the on-board flight computer (3) in the event of a malfunction - an emergency (emergency) situation occurs instantly, and a malfunction - a breakdown of one of the four rotors or a failure of one of the four electric motors (1 1 -1 4 ) does not lead to spin-up, rollover, blockage ( offset) in different directions and the fall of the quadrocopter. Lost traction and torque due to a malfunction automatically redistributes to a working opposite symmetrical relative to the center of gravity and the longitudinal axis of the quadrocopter, a properly working pair of electric motors, making a smooth emergency landing of the quadrocopter vertically.
Для управления полетом, стабилизации и безопасности полета на борту квадрокоптера устанавливаются высокочувствительные датчики (4) (например, барометр, гироскоп, акселерометр), контроллеры двигателей ESC (21-24), бортовой летный компьютер (3), независимо работающие электродвигатели (11-14) несущих винтов, а также сонар и камера.For flight control, stabilization and flight safety, highly sensitive sensors (4) are installed on board the quadrocopter (for example, a barometer, gyroscope, accelerometer), ESC engine controllers (2 1 -2 4 ), on-board flight computer (3), independently working electric motors (1 1 -1 4 ) rotors, as well as a sonar and a camera.
Бортовой летный компьютер (3) выполнен на базе процессора и выполнен с возможностью управления электродвигателями (11-14) несущих винтов (скоростями вращения несущих винтов) так, чтобы обеспечить устойчивое положение квадрокоптера по горизонту во время полета и безопасность полета.The on-board flight computer (3) is made on the basis of the processor and is configured to control the rotor motors (1 1 -1 4 ) of the rotors (rotor speeds of the rotors) so as to ensure a stable horizontal position of the quadrocopter during flight and flight safety.
Контроллеры ESC (21-24) несущих винтов электрически соединены обратной связью с бортовым летным компьютером (3) и выполнены с возможностью:The ESC controllers (2 1 -2 4 ) of the rotors are electrically connected by feedback to the on-board flight computer (3) and are configured to:
- управления параметрами электродвигателей (11-14) несущих винтов;- control of the parameters of the electric motors (1 1 -1 4 ) of the rotors;
- автоматического контроля за положением квадрокоптера путем подачи управляющих сигналов (команд) электродвигателям (11-14) несущих винтов, используя данные от высокочувствительных датчиков (4);- automatic control of the position of the quadrocopter by supplying control signals (commands) to the electric motors (1 1 -1 4 ) of the rotors, using data from highly sensitive sensors (4);
- управления скоростями вращения каждого отдельного независимого несущего винта;- control of the rotation speeds of each individual independent rotor;
- контроля соответствия заданному режиму работы.- monitoring compliance with a given mode of operation.
Безопасность полета квадрокоптера повышается за счет:Quadrocopter flight safety is enhanced by:
- использования высокочувствительных датчиков (4), электрически связанных с бортовым летным компьютером (3), на основании показаний которых процессор бортового летного компьютера (3) по заданной программе рассчитывает необходимую тягу индивидуально для каждого независимого электродвигателя (11-14) несущих винтов;- the use of highly sensitive sensors (4), electrically connected to the on-board flight computer (3), based on the readings of which the processor of the on-board flight computer (3) calculates the required thrust individually for each independent electric motor (1 1 -1 4 ) of the rotors;
- резервирования контроллеров ESC (21-24) электродвигателей (11-14) несущих винтов;- redundancy of ESC controllers (2 1 -2 4 ) of electric motors (1 1 -1 4 ) of rotors;
- задания в бортовом летном компьютере (3) предельных значений параметров, являющихся предвестниками аварийной (нештатной) ситуации с возможностью преобразования квадрокоптера в режим бикоптера (X→ВI) по команде (сигналу) управления от бортового летного компьютера (3), в результате которого два оставшихся из четырех работающих исправно электродвигателей несущих винтов выводятся бортовым летным компьютером (3) на режим работы, обеспечивающий компенсацию потерь двух других электродвигателей несущих винтов;- setting in the on-board flight computer (3) the limit values of the parameters that are the precursors of an emergency (emergency) situation with the possibility of converting the quadrocopter to the bicopter mode (X → ВI) by the command (signal) of control from the on-board flight computer (3), as a result of which two the remaining of the four main rotor motors that are working properly are output by the on-board flight computer (3) to the operating mode, which provides compensation for the losses of two other rotor motors;
- стабилизации квадрокоптера по горизонту путем равномерного распределения тяги (увеличение тяги в два раза) к двум работающим исправно электродвигателям несущих винтов.- stabilization of the quadrocopter along the horizon by uniform distribution of thrust (doubled thrust) to two main rotor motors that are working properly.
Синхронная работа электродвигателей (11-14) несущих винтов обеспечивается контроллерами ESC (21-24), взаимосвязанными с бортовым летным компьютером (3) и высокочувствительными датчиками (4). Использование четырех независимых друг от друга электродвигателей (11-14) несущих винтов с контроллерами (21-24) обеспечивает резервирование силовой установки при возникновении неисправности - аварийной (нештатной) ситуации. Это делает ненужным установку каких-либо дополнительных систем спасения (например, парашюта) для квадрокоптера.The synchronous operation of the rotor motors (1 1 -1 4 ) is provided by ESC controllers (2 1 -2 4 ), interconnected with the on-board flight computer (3) and highly sensitive sensors (4). The use of four independent from each other electric motors (1 1 -1 4 ) rotors with controllers (2 1 -2 4 ) provides redundancy of the power plant in the event of a malfunction - an emergency (emergency) situation. This makes it unnecessary to install any additional rescue systems (for example, a parachute) for the quadrocopter.
Цель отказоустойчивости и безопасности полета квадрокоптера достигается во всем диапазоне высот полета, т.е. квадрокоптер может работать на любой высоте и с любой допустимой нагрузкой. Электродвигатели (11-14) несущих винтов обеспечивают быстрое (мгновенное) перераспределение тяги за короткий промежуток времени.The goal of fault tolerance and flight safety of a quadrocopter is achieved in the entire range of flight altitudes, i.e. quadrocopter can work at any height and with any permissible load. Electric motors (1 1 -1 4 ) of the rotors provide quick (instant) traction redistribution in a short period of time.
Для увеличения продолжительности полета квадрокоптер оснащен гибридной силовой установкой PFE на базе линейного генератора, работающего на любом топливе, в том числе водороде. Гибридная схема взаимозаменяемая: можно использовать гибрид или исключительно АКБ в зависимости от решаемых задач.To increase the flight duration, the quadrocopter is equipped with a PFE hybrid propulsion system based on a linear generator operating on any fuel, including hydrogen. The hybrid scheme is interchangeable: you can use a hybrid or only a battery, depending on the tasks.
На данный момент изготовлен опытный образец, проведены испытания и демонстрация возможностей квадрокоптера в Инновационном Центре Сколково, показан контрольный взлет с нагрузкой. Испытания опытного образца подтвердили надежность и безопасность полета квадрокоптера.At the moment, a prototype has been manufactured, tests and demonstration of the capabilities of a quadrocopter at the Skolkovo Innovation Center have been carried out, a control take-off with a load is shown. Tests of the prototype confirmed the reliability and safety of the flight of the quadrocopter.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить: аналоги с совокупностью существенных признаков, тождественных существенным признакам заявленного способа аварийной посадки квадрокоптера, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish: analogues with a set of essential features that are identical to the essential features of the claimed method of emergency landing of a quadrocopter are absent, which indicates the compliance of the claimed method with the condition of patentability "novelty".
Результаты поиска известных решений с целью выявления существенных признаков, совпадающих с отличительными от аналогов существенными признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники, а также не установлена известность влияния отличительных существенных признаков на указанный авторами технический результат. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The search results for known solutions in order to identify significant features that coincide with the distinctive features of the claimed method, showed that they do not follow explicitly from the prior art, and also did not establish the popularity of the influence of distinctive features on the technical result indicated by the authors. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Несмотря на то, что заявленное изобретение показано и описано со ссылкой на его определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны в нем без отклонения от сущности и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения с учетом описания и чертежей.Although the claimed invention is shown and described with reference to certain preferred embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and content can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention, which are defined by the appended the claims taking into account the description and drawings.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105473A RU2657659C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Method of emergency landing of quadcopter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105473A RU2657659C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Method of emergency landing of quadcopter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657659C1 true RU2657659C1 (en) | 2018-06-14 |
Family
ID=62620261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017105473A RU2657659C1 (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Method of emergency landing of quadcopter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657659C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3103463A1 (en) * | 2019-11-21 | 2021-05-28 | Safran | Emergency landing management method in a VTOL aircraft with four opposing rotors in pairs and associated VTOL aircraft |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2266845C2 (en) * | 2003-12-18 | 2005-12-27 | Гроховский Рудольф Львович | Method of emergency landing of helicopter |
| RU2313476C1 (en) * | 2006-08-23 | 2007-12-27 | Рудольф Львович Гроховский | Method of emergency landing of helicopter |
| US9008942B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-04-14 | Airbus Helicopters | Method of managing an engine failure on a multi-engined aircraft having a hybrid power plant |
| US20160023755A1 (en) * | 2014-05-05 | 2016-01-28 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | System and method for control of quadrotor air vehicles with tiltable rotors |
| US20160311526A1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-10-27 | David Geise | Multirotor flying vehicle |
-
2017
- 2017-02-21 RU RU2017105473A patent/RU2657659C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2266845C2 (en) * | 2003-12-18 | 2005-12-27 | Гроховский Рудольф Львович | Method of emergency landing of helicopter |
| RU2313476C1 (en) * | 2006-08-23 | 2007-12-27 | Рудольф Львович Гроховский | Method of emergency landing of helicopter |
| US9008942B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-04-14 | Airbus Helicopters | Method of managing an engine failure on a multi-engined aircraft having a hybrid power plant |
| US20160023755A1 (en) * | 2014-05-05 | 2016-01-28 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | System and method for control of quadrotor air vehicles with tiltable rotors |
| US20160311526A1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-10-27 | David Geise | Multirotor flying vehicle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3103463A1 (en) * | 2019-11-21 | 2021-05-28 | Safran | Emergency landing management method in a VTOL aircraft with four opposing rotors in pairs and associated VTOL aircraft |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2556055C2 (en) | Method for rendering assistance to pilot of single-engine rotary-wing aircraft in autorotation mode | |
| KR102444161B1 (en) | An assistance method for assisting a single-engined rotary-wing aircraft during engine failure | |
| US10046853B2 (en) | Hybrid gyrodyne aircraft employing a managed autorotation flight control system | |
| US10377500B2 (en) | Electrified aircraft and method of controlling regenerative electric power of electrified aircraft | |
| US9914536B2 (en) | Method of activating an electric motor in a hybrid power plant of a multi-engined aircraft, and an aircraft | |
| JP6425969B2 (en) | helicopter | |
| CN102458983B (en) | For the high-lift system of aircraft, aerocraft system and the propeller aero with high-lift system | |
| US8170728B2 (en) | Rotorcraft control system | |
| US9193453B2 (en) | Method of driving rotation of a rotorcraft rotor by anticipating torque needs between two rotary speed setpoints of the rotor | |
| CN110127041B (en) | System and method for rotorcraft spin-entry assist | |
| CN111942577B (en) | Gravity center balancing method of unmanned aerial vehicle and unmanned aerial vehicle | |
| CN104176247A (en) | Four-rotor unmanned aerial vehicle with engine for directly driving rotor | |
| US9902486B2 (en) | Transition arrangement for an aircraft | |
| CN105923147B (en) | A kind of fixed-wing unmanned plane landing control method | |
| US20180065738A1 (en) | Autorotation initiation system | |
| US20190291883A1 (en) | Flying vehicle emergency procedures | |
| EP3764189B1 (en) | Takeoff / landing stability augmentation by active wind gust sensing | |
| RU2657659C1 (en) | Method of emergency landing of quadcopter | |
| RU147731U1 (en) | AIRCRAFT | |
| WO2020250010A1 (en) | Operating method for a convertible uav | |
| EP3326911B1 (en) | Rotor speed control using a feed-forward rotor speed command | |
| RU2681464C1 (en) | Small-sized vertical take-off/landing aircraft with an increased flight distance | |
| CN106915465A (en) | One kind combination aircraft and its mode of taking off | |
| WO2023136014A1 (en) | Control device for vertical take-off and landing aircraft | |
| CN218917984U (en) | Flight controller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200222 |