RU2669904C1

RU2669904C1 - Unmanned aerial vehicle - interceptor

Info

Publication number: RU2669904C1
Application number: RU2018105354A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Брусов; Александр Васильевич Волковой; Сергей Валентинович Друзин; Игорь Алексеевич Росляков; Павел Алексеевич Созинов; Игорь Витальевич Трифонов
Original assignee: Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей"
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2018-10-16

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to aircraft technology, in particular unmanned aerial vehicles, designed to intercept and defeat air targets. Unmanned aerial vehicle – interceptor is an aircraft of vertical take-off and landing, made in accordance with aerodynamic scheme "duck", contains fuselage (1), trapezoidal wing (2) with two screw engines (3) with pulling air screws, front horizontal turn tail (4) and two keels (7) with swivel steering wheels (8) on it. Each keel (7) is integrated into a single structure with a take-off support, made in the form of a spatial truss with deflected lateral rods (9). Fuselage is made in the form of a truss structure, integrated with wing spar (2). In fuselage (1) there is a payload, which is rifle complex (10), located along the axis passing through the center of mass of the aircraft.EFFECT: provides a stable movement in the process of guidance and firing.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, в частности беспилотным летательным аппаратам, предназначенным для перехвата и поражения воздушной мишени.The invention relates to aircraft, in particular unmanned aerial vehicles, designed to intercept and destroy an air target.

Возросшее число инцидентов с летающими гражданскими дронами, а также возможность их применения для убийств, терактов и других противоправных действий обуславливает востребованность мер противодействия данному виду беспилотных летательных аппаратов. Проблемой большинства современных решений борьбы с дронами является их высокая стоимость, а также возникновение опасности для людей и объектов, находящихся в точках, куда могут сваливаться потерявшие управление или выведенных из строя беспилотники или их части.The increased number of incidents with flying civilian drones, as well as the possibility of their use for killings, terrorist attacks and other illegal actions, necessitates the need for countermeasures against this type of unmanned aerial vehicles. The problem of most modern solutions to fighting drones is their high cost, as well as the occurrence of danger to people and objects located at points where drones or parts of them that have lost control or are disabled can fall down.

В качестве мер противодействия незаконно запущенным или находящимся на запретных для полетов территориях дронах являются беспилотные летательные аппараты - перехватчики, оснащенные более мощными двигателями, с более защищенным корпусом и устройствами для разрушения других дронов, которые могут автоматически наводиться, например, по шуму двигателей преследуемого дрона или по его изображению в системе "компьютерного зрения" дрона-перехватчика.Unmanned aerial vehicles - interceptors equipped with more powerful engines, with a more protected body and devices for destroying other drones, which can be automatically induced, for example, by the noise of the engines of a pursued drone or according to his image in the "computer vision" system of an interceptor drone.

Известен беспилотный летательный аппарат (далее - БЛА), выполненный в виде свободно несущего моноплана, содержащий фюзеляж, трапециевидное крыло с размещенными на нем двигателями, два киля, снабженные поворотными рулями направления, и размещенную в фюзеляже полезную нагрузку. (Патент РФ №42502, опубл. 2004 г.)Known unmanned aerial vehicle (hereinafter - UAV), made in the form of a free-standing monoplane containing a fuselage, a trapezoidal wing with engines placed on it, two keels equipped with rotary rudders, and a payload placed in the fuselage. (RF patent No. 42502, publ. 2004)

В качестве полезной нагрузки на данном БЛА могут быть размещены телевизионная аппаратура наблюдения, приемно-передающий блок, приемо-передающая антенна, пилотажно-навигационная система и система электроснабжения. Вместе с тем, на данном БЛА не возможно разместить вооружение, например, стрелковый комплекс, для уничтожения воздушных мишеней, таких как дроны, и, следовательно, невозможно использовать данный БЛА в качестве перехватчика. Более того, данный БЛА сам может быть использован в качестве воздушной мишени.As a payload on this UAV, television surveillance equipment, a transmit-receive unit, a transmit-receive antenna, a flight-navigation system and an electric power supply system can be placed. At the same time, it is not possible to place weapons, for example, a rifle complex, on this UAV to destroy air targets, such as drones, and, therefore, it is impossible to use this UAV as an interceptor. Moreover, this UAV itself can be used as an air target.

Одной из основных причин невозможности размещения стрелкового комплекса на БЛА является высокое влияние «отдачи» стрелкового вооружения на характеристики траектории полета БЛА, приводящие к потере его управляемости и невозможности совершения дальнейшего полета в соответствии с поставленными перед ним задачами.One of the main reasons for the impossibility of deploying a small complex on UAVs is the high impact of the “return” of small arms on the characteristics of the UAV flight path, leading to the loss of its controllability and the inability to carry out a further flight in accordance with the tasks assigned to it.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание беспилотного летательного аппарата - перехватчика многоразового использования, эффективно поражающего посредством стрелкового оружия воздушные мишени, при одновременном обеспечении требуемых характеристик его полета.The problem to which the claimed invention is directed, is the creation of an unmanned aerial vehicle - a reusable interceptor, effectively hitting air targets with small arms, while ensuring the required characteristics of its flight.

Технический результат достигается тем, что беспилотный летательный аппарат -перехватчик, выполненный в виде свободно несущего моноплана, содержащий фюзеляж, трапециевидное крыло с размещенными на нем двумя винтовыми двигателями, два киля, снабженные поворотными рулями направления, и размещенную в фюзеляже полезную нагрузку, представляет собой летательный аппарат вертикального взлета и посадки, выполненный по аэродинамической схеме «утка» с закрепленным на фюзеляже передним цельно-поворотным горизонтальным оперением, причем фюзеляж выполнен в виде ферменной конструкции, интегрированной с лонжероном крыла, полезная нагрузка представляет собой стрелковый комплекс, размещенный в фюзеляже вдоль оси, проходящей через центр масс БЛА-П, винтовые двигатели выполнены с тянущими воздушными винтами, а кили расположены на крыльях симметрично относительно продольной оси летательного аппарата в зоне максимального обдува воздушными винтами, причем каждый киль интегрирован в единую конструкцию с взлетно-посадочной опорой, выполненной в виде пространственной фермы с отклоненными друг от друга боковыми стержнями, между которыми размещен киль.The technical result is achieved by the fact that the unmanned aerial vehicle-interceptor, made in the form of a free-standing monoplane, containing the fuselage, the trapezoidal wing with two screw engines placed on it, two keels equipped with rotary rudders, and the payload placed in the fuselage, is an aircraft the apparatus of vertical take-off and landing, made according to the aerodynamic scheme "duck" with the front integral rotary horizontal tail mounted on the fuselage, the fuselage made in the form of a truss integrated with the wing spar, the payload is a shooting complex located in the fuselage along the axis passing through the center of mass of the UAV-P, the screw engines are made with pulling propellers, and the keels are located on the wings symmetrically with respect to the longitudinal axis of the aircraft the device in the zone of maximum airflow with propellers, and each keel is integrated into a single structure with a take-off and landing support, made in the form of a spatial truss with deviated side rods separated from each other, between which a keel is placed.

Предлагаемая концепция БЛА-П вертикального взлета и посадки, обеспечивает мобильность старта и универсальность его базирования, а так же снимает проблемы, связанные с созданием стартовых устройств.The proposed UAV-P concept of vertical take-off and landing ensures mobility of the launch and its universality, as well as removes the problems associated with the creation of launch devices.

Выполнение БЛА-П по аэродинамической схеме «утка» с закрепленным на фюзеляже передним цельно-поворотным горизонтальным оперением обеспечивает БЛА-П хорошую маневренность и управляемость.The implementation of the UAV-P according to the aerodynamic scheme "duck" with the front integral rotary horizontal tail mounted on the fuselage provides the UAV-P with good maneuverability and controllability.

Выбор аэродинамической схемы БЛА-П с передним расположением горизонтального оперения (ПГО) продиктован необходимостью повышения аэродинамического совершенства на основных этапах целевого применения БЛА-П, путем снижения потерь на продольную балансировку, а так же «удобством» размещения средств обнаружения и стрелкового комплекса.The choice of the UAV-P aerodynamic design with the front location of the horizontal tail (PGO) is dictated by the need to increase aerodynamic perfection at the main stages of the UAV-P targeted use, by reducing the loss of longitudinal balancing, as well as the “convenience” of locating detection equipment and the shooting system.

Размещение вооружения внутри фюзеляжа вдоль оси, проходящей через центр масс летательного аппарата, позволяет практически минимизировать моментные возмущения, действующие на БЛА-П от силы отдачи оружия, исключая, тем самым, изменение характеристик траектории полета БЛА-П.The placement of weapons inside the fuselage along the axis passing through the center of mass of the aircraft makes it possible to minimize momentary disturbances acting on the UAV-P from the recoil force of the weapon, thereby eliminating the change in the characteristics of the UAV-P flight path.

Выполнение фюзеляжа в виде ферменной конструкции позволяет произвести в нем установку стандартного стрелкового оружия без каких-либо его специальных конструктивных изменений и дополнительных средств крепления, вдоль оси, проходящей через центр масс летательного аппарата.The execution of the fuselage in the form of a truss allows the installation of a standard small arms without any special design changes and additional means of attachment along the axis passing through the center of mass of the aircraft.

Оснащение БЛА-П двумя тянущими, а не толкающими воздушными винтами обеспечивает балансировку БЛА-П на околонулевых скоростях полета, для которой необходимо, чтобы рулевые поверхности (элероны, элевоны, руль высоты, руль направления) находились в поле скоростей потока воздуха, отбрасываемого воздушным винтом. Расположение винтов на крыле определяется удобством размещения вооружения.Equipping the UAV-P with two pulling rather than pushing propellers ensures balancing of the UAV-P at near-zero flight speeds, for which it is necessary that the steering surfaces (ailerons, elevons, elevators, rudders) are in the velocity field of the air flow rejected by the propeller . The location of the screws on the wing is determined by the convenience of placing weapons.

На фиг. 1 представлен общий вид БЛА-П, на фиг. 2 - вид в плане на БЛА-П, на фиг. 3 представлена схема движения БЛА-П.In FIG. 1 shows a general view of a UAV-P, in FIG. 2 is a plan view of a UAV-P, in FIG. 3 presents a UAV-P motion scheme.

БЛА-П содержит фюзеляж 1, выполненный в виде ферменной конструкции из алюминиевого сплава, интегрированной с лонжероном крыла 2. Крыло 2 - лонжеронно-кесонной схемы трапециевидной формы в плане, среднего удлинения. Конструктивно крыло представляет собой кессон усиленный ферменным лонжероном из алюминиевого сплава, воспринимающий изгибающие и крутящие аэродинамические нагрузки от фюзеляжа и винтомоторной установки. Винтомоторная установка представляет собой два двигателя 3 с тянущими винтами, симметрично расположенные на крыле 2. В передней части фюзеляжа 1 расположено переднее горизонтальное оперение 4, представляющее собой цельно поворотную конструкцию. Органы управления вдоль задней кромки крыла 2 включают в себя элероны 5, расположенные в концевой части крыла, и рули высоты 6, расположенные по центру задней кромки крыла 2. Также на крыле 2 симметрично плоскости XOY и XOZ в зоне максимального обдува воздушными винтами 3 расположены кили 7 с рулями 8 направления. Кили 7 размещены между стержнями 9 пространственной фермы, являющейся взлетно-посадочной опорой. В фюзеляже 1 размещается вооружение 10 и элементы авионики (на чертежах не показаны). Вооружение 10 размещено в фюзеляже 1 вдоль расчетной оси, проходящей через центр масс БЛА-П и крепится к ферменной конструкции фюзеляжа 1 с помощью специальной подвески и демпфера, обеспечивающих при выстреле продольную подвижность и демпфирование.BLA-P contains the fuselage 1, made in the form of a truss of aluminum alloy, integrated with the wing spar 2. Wing 2 - spar-caesonic scheme of a trapezoidal shape in plan, medium elongation. Structurally, the wing is a caisson reinforced with a truss spar made of aluminum alloy, perceiving bending and rotating aerodynamic loads from the fuselage and propeller installation. The rotor-motor installation consists of two engines 3 with pulling screws, symmetrically located on the wing 2. In front of the fuselage 1 there is a front horizontal tail unit 4, which is an integral rotary structure. Controls along the trailing edge of wing 2 include ailerons 5 located in the end part of the wing and rudders of height 6 located in the center of the trailing edge of wing 2. Also on wing 2, keels are located symmetrically to the XOY and XOZ planes in the zone of maximum airflow with propellers 3 7 with rudders 8 directions. The keels 7 are placed between the rods 9 of the spatial farm, which is the take-off and landing support. In the fuselage 1 is placed weapons 10 and avionics elements (not shown in the drawings). Armament 10 is placed in the fuselage 1 along the calculated axis passing through the center of mass of the BLA-P and is attached to the truss structure of the fuselage 1 with the help of a special suspension and damper, which ensure longitudinal mobility and damping during firing.

Предлагаемая концепция БЛА-П вертикального взлета и посадки, обеспечивает мобильность старта и универсальность его базирования, а так же снимает проблемы, связанные с созданием стартовых устройств. Вертикальный старт БЛА-П с последующим переходом в горизонтальный полет возможен как энергетически, так и по условиям продольной и боковой управляемости и балансировки. Взлет БЛА-П осуществляется вертикально (см. фиг. .3) с последующим переходом в горизонтальный полет, посадка также осуществляется вертикально. Особенность компоновки органов управления БЛА-П состоит в том, что они находятся в поле скоростей потока воздуха, отбрасываемого воздушным винтом, и обеспечивают балансировку и управляемость БЛА-П на околонулевых скоростях полета. Элероны 5 обеспечивают БЛА-П управление по крену, рули высоты 6 обеспечивают его управление и балансировку по тангажу на вертикальных режимах полета. Управление и балансировку на горизонтальных режимах полета обеспечивают ПГО 4 и рули высоты 6, а путевую устойчивость, управление и балансировку по рысканию на вертикальных и горизонтальных режимах полета обеспечивают кили 7 с рулями направления 8.The proposed UAV-P concept of vertical take-off and landing ensures mobility of the launch and its universality, as well as removes the problems associated with the creation of launch devices. A vertical launch of the BLA-P with subsequent transition to horizontal flight is possible both energetically and under the conditions of longitudinal and lateral controllability and balancing. BLA-P take-off is carried out vertically (see. Fig. 3) with the subsequent transition to horizontal flight, landing is also carried out vertically. A feature of the layout of the UAV-P control elements is that they are located in the velocity field of the air flow discharged by the propeller and provide balancing and controllability of the UAV-P at near-zero flight speeds. Ailerons 5 provide UAV-P roll control, elevators 6 provide its control and pitch balance in vertical flight modes. Management and balancing on horizontal flight modes are provided by PGO 4 and elevator 6, and yaw stability, control and yaw balancing on vertical and horizontal flight modes are provided by 7 keels with 8 rudders.

При произведении выстрела, прохождение силы «отдачи» размещенного в БЛА-П вооружения через его центр масс позволяет минимизировать моментные возмущения и сохранить путевую устойчивость БЛА-П..When firing, the passage of the “recoil” force of the armament placed in the UAV-P through its center of mass minimizes momentary disturbances and maintains the track stability of the UAV-P ..

Управление полетом БЛА-П осуществляется бортовым пилотажно-навигационным комплексом с использованием вычислительных средств и разнообразного навигационного оборудования. За оператором сохраняется возможность управления БЛА путем изменения (корректирования) программы полета и выдачи разовых команд управления бортовым оборудованием в особых случаях.The flight control of the UAV-P is carried out by an on-board flight and navigation complex using computing tools and a variety of navigation equipment. The operator retains the ability to control the UAV by changing (adjusting) the flight program and issuing one-time commands for controlling onboard equipment in special cases.

Таким образом, предлагаемый БЛА-П, обладая специальной аэродинамической компоновкой и системой аэродинамических органов управления, обеспечивает ему вертикальный взлет и посадку самолетного типа с прямоугольной трансформацией угла тангажа, а также устойчивое движение в процессе наведения и стрельбы с отсутствием практической на «отдачу» стрелкового вооружения.Thus, the proposed UAV-P, having a special aerodynamic layout and a system of aerodynamic controls, provides it with a vertical take-off and landing of an aircraft type with a rectangular transformation of the pitch angle, as well as stable movement in the process of pointing and firing with the absence of practical “recoil” of small arms .

Claims

Unmanned aerial vehicle - an interceptor made in the form of a free-flying monoplane containing a fuselage, a trapezoidal wing with two screw engines placed on it, two keels equipped with rotary rudders, and a payload placed in the fuselage, characterized in that it is an aircraft vertical take-off and landing, performed according to the aerodynamic scheme "duck" with the front integral rotary horizontal tail mounted on the fuselage, and the fuselage is made in the form of a fairy The belt structure is integrated with the wing spar, the payload is a rifle complex located in the fuselage along the axis passing through the center of mass of the aircraft, the propeller engines are made with pulling propellers, and the keels are located on the wings in the zone of maximum airflow of the propellers, each the keel is integrated into a single structure with a take-off support made in the form of a spatial truss with side rods deviated from each other, between which the keel is placed b.