RU2763896C1 - Multipurpose unmanned aerial vehicle - Google Patents

Multipurpose unmanned aerial vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2763896C1
RU2763896C1 RU2021122244A RU2021122244A RU2763896C1 RU 2763896 C1 RU2763896 C1 RU 2763896C1 RU 2021122244 A RU2021122244 A RU 2021122244A RU 2021122244 A RU2021122244 A RU 2021122244A RU 2763896 C1 RU2763896 C1 RU 2763896C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hull
unmanned aerial
wing
flight
aerial vehicle
Prior art date
Application number
RU2021122244A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Бердников
Сергей Николаевич Куканков
Original Assignee
Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" filed Critical Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации"
Priority to RU2021122244A priority Critical patent/RU2763896C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763896C1 publication Critical patent/RU2763896C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to the field of aviation, in particular to unmanned aerial vehicles (UAVs), and can be used in the development of UAV designs using the "flying wing" aerodynamic scheme. The nose of the UAV is raised above the surface of the hull, on it there is a horizontal wing with a tail, at the tips of which two engines are located in the swivel nacelles. In the bow there is a satellite navigation system, a communication and control system, optical observation devices in the visible and infrared ranges, in the lower and upper hemispheres, a small-sized radar (SSR), and a laser rangefinder. In the tail section there are two inclined keels with vertical tail. The upper surface of the body is a solar battery connected to a battery in the body, there is also a closed cargo compartment. At the bottom, the hull is equipped with multi-wheeled non-retractable chassis.
EFFECT: lift force, maneuverability and controllability in flight are increased. The possibility of using the ground effect in flight, prolonged stay in the air and replenishment of energy reserves in flight is provided.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), и может быть использовано при разработке конструкций БПЛА с использованием аэродинамической схемы «летающее крыло», которые могут найти широкое применение, в частности, при мониторинге земной и водной поверхности, грузоперевозках, разведке, поиске, в условиях чрезвычайных ситуаций для обеспечения эффективного управления и получения оперативной информации.The invention relates to the field of aviation, in particular to unmanned aerial vehicles (UAVs), and can be used in the development of UAV designs using the "flying wing" aerodynamic scheme, which can be widely used, in particular, in monitoring the earth and water surface, cargo transportation , reconnaissance, search, in emergency situations to ensure effective management and obtaining operational information.

Известен беспилотный летательный аппарат (патент RU №107126 от 2011 г.), включающий фюзеляж, крыло с органами управления, двигатель и винт, крыло выполнено из условия использования аэродинамической схемы «летающее крыло», при этом фюзеляж расположен в носовой части БПЛА в контакте с передней кромкой крыла, а двигатель - в хвостовой части БПЛА в контакте с задней кромкой крыла.Known unmanned aerial vehicle (patent RU No. 107126 of 2011), including a fuselage, a wing with controls, an engine and a propeller, the wing is made from the condition of using the aerodynamic scheme "flying wing", while the fuselage is located in the bow of the UAV in contact with leading edge of the wing, and the engine - in the tail section of the UAV in contact with the trailing edge of the wing.

Недостатком этого устройства является наличие фюзеляжа, как элемента, не участвующего в создании подъемной силы, при этом фюзеляж создает дополнительные потери на трение - увеличивает лобовое сопротивление летательного аппарата, что ухудшает взлетно-посадочные характеристики БПЛА (увеличивает длину разбега). Использование толкающего винта обуславливает необходимость высокоточной балансировки аппарата.The disadvantage of this device is the presence of the fuselage, as an element that is not involved in the creation of lift, while the fuselage creates additional friction losses - it increases the drag of the aircraft, which worsens the takeoff and landing characteristics of the UAV (increases the takeoff run). The use of a pushing screw necessitates high-precision balancing of the apparatus.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является беспилотный летательный аппарат короткого взлета и посадки (патент RU №2606216 от 2015 г.), содержащий крыло прямой стреловидности, выполненное из условия использования аэродинамической схемы «летающее крыло», силовую установку, включающую двигатель с воздушным винтом, и органы управления, крыло в носовой части оснащено силовой установкой и органами управления, выполненными в виде переднего горизонтального оперения и переднего вертикального оперения, при этом силовая установка, переднее горизонтальное оперение и переднее вертикальное оперение размещены над верхней поверхностью крыла на опоре с возможностью обдува воздушным винтом верхней поверхности крыла и органов управления.The closest in technical essence to the claimed invention is a short takeoff and landing unmanned aerial vehicle (RU patent No. screw, and controls, the wing in the bow is equipped with a power plant and controls made in the form of front horizontal tail and front vertical tail, while the power plant, front horizontal tail and front vertical tail are placed above the upper surface of the wing on a support with the possibility of blowing propeller of the upper surface of the wing and controls.

Недостатком этого устройства является то что, при выполнение короткого взлета и посадки, осуществляемых на больших углах атаки, уменьшается скорость летательного аппарата и ухудшаются характеристики его маневренности - устойчивости и управляемости. Для удержания летательного аппарата на наименьшей скорости требуется наибольшее значение подъемной силы. Однако увеличение коэффициента подъемной силы путем увеличения угла атаки возможно только до критического значения угла атаки. Увеличение угла атаки свыше критического приводит к срыву потока на верхней поверхности крыла и к резкому уменьшению коэффициента подъемной силы, что недопустимо.The disadvantage of this device is that when performing a short takeoff and landing, carried out at high angles of attack, the speed of the aircraft decreases and the characteristics of its maneuverability - stability and controllability - deteriorate. To keep the aircraft at the lowest speed, the highest value of lift is required. However, an increase in the lift coefficient by increasing the angle of attack is possible only up to the critical value of the angle of attack. An increase in the angle of attack above the critical one leads to a stall on the upper surface of the wing and to a sharp decrease in the lift coefficient, which is unacceptable.

Задачей изобретения является создание конструкции беспилотного летательного аппарата, которая обеспечит возможность повышения подъемной силы, повышения маневренности и управляемости в полете летательного аппарата, возможности использования в полете экранного эффекта, возможностью длительного нахождения в воздухе и совершение длительных перелетов с применением электродвигателей и пополнения запасов электроэнергии в полете, возможностью доставки различных видов полезной нагрузки в заданную точку маршрута.The objective of the invention is to create a design of an unmanned aerial vehicle, which will provide the possibility of increasing the lifting force, increasing the maneuverability and controllability of the aircraft in flight, the possibility of using the screen effect in flight, the possibility of a long stay in the air and making long flights using electric motors and replenishing electricity reserves in flight , the ability to deliver various types of payload to a given point on the route.

Требуемый технический результат достигается тем, что многоцелевой беспилотный летательный аппарат, содержит крыло прямой стреловидности, выполненное по схеме «летающее крыло» (3), силовую установку с воздушным винтом (9), носовая часть беспилотного летательного аппарата приподнята над поверхностью корпуса, на ней расположено горизонтальное крыло (2), имеющее горизонтальное оперение, на законцовках которого в поворотных гондолах (1) располагаются два электродвигателя с воздушным винтом, в носовой части расположена система спутниковой связи и навигации GPS/ГЛОНАСС (7), система управления, приборы оптического наблюдения (8) в видимом и инфракрасном диапазонах, в нижней и верхней полусфере, малогабаритная РЛС (9), лазерный дальномер, в хвостовой части корпуса расположены два наклонных киля (6) с вертикальным оперением, верхняя поверхность корпуса представляет собой солнечную батарею (5), соединенную с аккумулятором находящимся в корпусе беспилотного летательного аппарата, там же находится закрытый грузовой отсек (4), внизу корпус снабжен многоколесными не убираемыми шасси (11) защищенными обтекателями (10).The required technical result is achieved by the fact that the multi-purpose unmanned aerial vehicle contains a forward-swept wing made according to the "flying wing" scheme (3), a power plant with a propeller (9), the nose of the unmanned aerial vehicle is raised above the surface of the hull, on it is located a horizontal wing (2) with a horizontal tail, on the tips of which in the rotary nacelles (1) there are two electric motors with a propeller, in the bow there is a satellite communication and navigation system GPS / GLONASS (7), a control system, optical observation devices (8 ) in the visible and infrared ranges, in the lower and upper hemisphere, a small-sized radar (9), a laser rangefinder, in the tail part of the body there are two inclined keels (6) with vertical tail, the upper surface of the body is a solar battery (5) connected to battery located in the body of the unmanned aerial vehicle, there is also closed cargo compartment (4), at the bottom of the body is equipped with multi-wheel non-retractable landing gear (11) with protected fairings (10).

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 представлен многоцелевой беспилотный летательный аппарат, включающий в свой состав:The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a multi-purpose unmanned aerial vehicle, which includes:

1 - поворотные гондолы с двигателями;1 - rotary nacelles with engines;

2 - горизонтальное крыло;2 - horizontal wing;

3 - корпус крыла;3 - wing body;

4 - грузовой отсек;4 - cargo compartment;

5 - солнечная батарея;5 - solar battery;

6 - наклонный киль;6 - inclined keel;

7 - система спутниковой связи и навигации GPS/ГЛОНАСС;7 - satellite communication and navigation system GPS/GLONASS;

8 - приборы оптического наблюдения.8 - optical observation devices.

На Фиг. 2 представлен вид справа на многоцелевой беспилотный летательный аппарат, где:On FIG. 2 is a right side view of a multipurpose unmanned aerial vehicle, where:

1 - поворотные гондолы с двигателями;1 - rotary nacelles with engines;

2 - горизонтальное крыло;2 - horizontal wing;

3 - корпус крыла;3 - wing body;

6 - наклонный киль;6 - inclined keel;

7 - система спутниковой связи и навигации GPS/ГЛОНАСС;7 - satellite communication and navigation system GPS/GLONASS;

8 - приборы оптического наблюдения;8 - optical observation devices;

9 - малогабаритная РЛС;9 - small-sized radar;

10 - обтекатели шасси;10 - chassis fairings;

11 - многоколесные не убираемые шасси.11 - multi-wheel non-retractable landing gear.

Изобретение работает следующим образом: взлет многоцелевого беспилотного летательного аппарата осуществляется за счет разворота в вертикальное положение поворотных гондол с двигателями (1) на взлетном режиме двигателя. При наборе двигателями мощности достаточной для отрыва, летательный аппарат осуществляет взлет в вертикальном положении. Далее за счет поворота гондол с двигателями (1) и механизации крыла придается горизонтальное движение, создается дополнительная подъемная сила от перепада давлений на верхней и нижней поверхности крыла за счет обдува воздушным винтом верхней поверхности крыла.The invention works as follows: takeoff of a multi-purpose unmanned aerial vehicle is carried out by turning the rotary nacelles with engines (1) into a vertical position in the takeoff engine mode. When the engines gain enough power to take off, the aircraft takes off in a vertical position. Further, due to the rotation of the nacelles with engines (1) and the mechanization of the wing, a horizontal movement is given, an additional lift force is created from the pressure difference on the upper and lower surfaces of the wing due to the blowing of the upper surface of the wing with a propeller.

Такой взлет осуществляется при отсутствии взлетно-посадочных полос достаточной протяженности. При наличии взлетно-посадочных полос взлет осуществляется с разбегом при горизонтальном расположении поворотных гондол с двигателями (1) для экономии заряда аккумуляторных батарей. В режиме крейсерского полета обдув верхней поверхности крыла и органов управления позволяет существенно улучшить маневренность летательного аппарата за счет повышения эффективности органов управления по тангажу, крену и рысканью в широком диапазоне углов атаки.Such a takeoff is carried out in the absence of runways of sufficient length. In the presence of runways, takeoff is carried out with a takeoff run with a horizontal arrangement of rotary nacelles with engines (1) to save battery power. In the cruising flight mode, blowing the upper surface of the wing and controls can significantly improve the maneuverability of the aircraft by increasing the efficiency of the controls in pitch, roll and yaw in a wide range of angles of attack.

В процессе полета существует возможность придания многоцелевому беспилотному летательному аппарату, в зависимости от решаемых задач, различных параметров движения. Высоту и скорость полета для эффективного применения средств наблюдения, поражения и осуществления полета до выполнения задачи или исчерпания энергетических ресурсов. Для увеличения дальности и длительности полета летательный аппарат выполненный по схеме «летающее крыло» может использовать экранный эффект - эффект резкого увеличения подъемной силы крыла и других аэродинамических характеристик летательного аппарата при полете вблизи экранирующей поверхности (воды, земли и др.)During the flight, it is possible to give a multi-purpose unmanned aerial vehicle, depending on the tasks being solved, various motion parameters. Altitude and speed of flight for the effective use of means of observation, destruction and flight until the mission is completed or energy resources are exhausted. To increase the range and duration of the flight, an aircraft made according to the “flying wing” scheme can use the screen effect - the effect of a sharp increase in the wing lift and other aerodynamic characteristics of the aircraft when flying near a screening surface (water, earth, etc.)

Посадка с коротким пробегом осуществляется за счет поворота поворотных гондол с двигателями (1) в вертикальное положение и уменьшения оборотов двигателей. Наличие многоколесных неубираемых шасси (11) защищенных обтекателями (10) позволяют осуществлять посадку, как на обычные, так и заснеженные площадки и воду. При посадке на снег многоколесные не убираемые шасси (11) работают как лыжи, а от механического повреждения защищены обтекателями (10). При посадке на воду многоколесные не убираемые шасси (11) работают как дополнительные поплавки.Landing with a short run is carried out by turning the rotary nacelles with engines (1) into a vertical position and reducing engine speed. The presence of multi-wheeled non-retractable landing gear (11) protected by fairings (10) makes it possible to land on both ordinary and snow-covered sites and water. When landing on snow, multi-wheel non-retractable landing gear (11) work like skis, and are protected from mechanical damage by fairings (10). When landing on water, the multi-wheel non-retractable landing gear (11) act as additional floats.

В процессе полета многоцелевого беспилотного летательного аппарата имеется возможность осуществления визуального наблюдения по маршруту полета с помощью приборов оптического наблюдения (8) в видимом и инфракрасном диапазонах, в нижней и верхней полусфере, радиолокационного наблюдения малогабаритной РЛС (9), определением дальности до обнаруженных объектов с помощью лазерного дальномера. Изображение обнаруженных объектов и их координаты через систему спутниковой связи и навигации GPS/ГЛОНАСС (7) передаются на пункт управления, который через систему управления управляет параметрами полета и применением полезной нагрузки, размещаемой в закрытом грузовом отсеке (4). В качестве полезной нагрузки могут выступать средства поражения, различные виды малогабаритных боеприпасов, средства обнаружения, сбрасываемые датчики, гидроакустические буи и т.п., средства постановки пассивных и сбрасываемые станции активных помех и другие известные средства.During the flight of a multi-purpose unmanned aerial vehicle, it is possible to carry out visual observation along the flight route using optical observation devices (8) in the visible and infrared ranges, in the lower and upper hemisphere, radar surveillance of a small-sized radar station (9), determining the range to detected objects using laser rangefinder. The image of the detected objects and their coordinates are transmitted via the GPS/GLONASS satellite communication and navigation system (7) to the control point, which controls the flight parameters and the use of the payload placed in the closed cargo compartment (4) through the control system. The payload can be means of destruction, various types of small-sized ammunition, detection means, drop sensors, sonar buoys, etc., means of setting passive and drop stations of active jamming, and other known means.

Полет летательного аппарата осуществляется с помощью двух электродвигателей с воздушным винтом. Питание электродвигателей осуществляется от солнечной батареи (5) на верхней поверхности корпуса и аккумуляторной батареи, находящейся в корпусе беспилотного летательного аппарата. Во время полета имеется возможность зарядки аккумуляторной батареи.The flight of the aircraft is carried out using two electric motors with a propeller. The electric motors are powered by a solar battery (5) on the upper surface of the body and a battery located in the body of the unmanned aerial vehicle. During the flight, it is possible to charge the battery.

Claims (1)

Многоцелевой беспилотный летательный аппарат, содержащий крыло прямой стреловидности, выполненное по схеме «летающее крыло», силовую установку с воздушным винтом, отличающийся тем, что носовая часть беспилотного летательного аппарата приподнята над поверхностью корпуса, на ней расположено горизонтальное крыло, имеющее оперение, на законцовках которого в поворотных гондолах располагаются два двигателя, в носовой части расположена система спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, система связи и управления, приборы оптического наблюдения в видимом и инфракрасном диапазонах, в нижней и верхней полусферах, малогабаритная РЛС, лазерный дальномер, в хвостовой части корпуса расположены два наклонных киля с вертикальным оперением, верхняя поверхность корпуса представляет собой солнечную батарею, соединенную с аккумулятором, находящимся в корпусе беспилотного летательного аппарата, там же находится закрытый грузовой отсек, внизу корпус снабжен многоколесными неубираемыми шасси.A multi-purpose unmanned aerial vehicle containing a forward-swept wing made according to the "flying wing" scheme, a power plant with a propeller, characterized in that the nose of the unmanned aerial vehicle is raised above the surface of the hull, a horizontal wing is located on it, having an empennage, on the tips of which two engines are located in the rotary nacelles, in the bow there is a GPS / GLONASS satellite navigation system, a communication and control system, optical observation devices in the visible and infrared ranges, in the lower and upper hemispheres, a small-sized radar, a laser rangefinder, in the tail part of the hull there are two inclined keel with vertical tail, the upper surface of the hull is a solar battery connected to a battery located in the hull of an unmanned aerial vehicle, there is also a closed cargo compartment, at the bottom of the hull is equipped with multi-wheel fixed landing gear.
RU2021122244A 2021-07-26 2021-07-26 Multipurpose unmanned aerial vehicle RU2763896C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122244A RU2763896C1 (en) 2021-07-26 2021-07-26 Multipurpose unmanned aerial vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122244A RU2763896C1 (en) 2021-07-26 2021-07-26 Multipurpose unmanned aerial vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763896C1 true RU2763896C1 (en) 2022-01-11

Family

ID=80040116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021122244A RU2763896C1 (en) 2021-07-26 2021-07-26 Multipurpose unmanned aerial vehicle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763896C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070034739A1 (en) * 2003-10-27 2007-02-15 Urban Aeronautics Ltd. Ducted fan VTOL vehicles
RU2613629C2 (en) * 2015-07-22 2017-03-21 Закрытое акционерное общество "Институт телекоммуникаций" Drone aircraft (versions)
US20170203839A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Aurora Flight Sciences Corporation Hybrid Propulsion Vertical Take-Off and Landing Aircraft
WO2017163157A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-28 Leonardo Spa Tail-less unmanned aerial vehicle
RU2708782C1 (en) * 2019-01-10 2019-12-11 Дмитрий Сергеевич Дуров Unmanned aircraft-helicopter-missile carrier
RU199511U1 (en) * 2020-04-28 2020-09-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Unmanned aerial vehicle vertical takeoff and landing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070034739A1 (en) * 2003-10-27 2007-02-15 Urban Aeronautics Ltd. Ducted fan VTOL vehicles
RU2613629C2 (en) * 2015-07-22 2017-03-21 Закрытое акционерное общество "Институт телекоммуникаций" Drone aircraft (versions)
US20170203839A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Aurora Flight Sciences Corporation Hybrid Propulsion Vertical Take-Off and Landing Aircraft
WO2017163157A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-28 Leonardo Spa Tail-less unmanned aerial vehicle
RU2708782C1 (en) * 2019-01-10 2019-12-11 Дмитрий Сергеевич Дуров Unmanned aircraft-helicopter-missile carrier
RU199511U1 (en) * 2020-04-28 2020-09-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Unmanned aerial vehicle vertical takeoff and landing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3033272B1 (en) Convertiplane with new aerodynamic and technical solutions which make the aircraft safe and usable
CN105620735B (en) High-speed multi-rotor vertical take-off and landing aircraft
RU2548444C2 (en) Airborne vehicle
US8498756B1 (en) Movable ground based recovery system for reuseable space flight hardware
US20160318609A1 (en) System and method for flying trucks
US20130313359A1 (en) Aerovehicle system including plurality of autogyro assemblies
US7735775B2 (en) Wing-in-ground-effect craft
DK3233634T3 (en) Aerodynamically shaped, active towing body
CN104364154A (en) Aircraft, preferably unmanned
CN108945434B (en) Ground effect aircraft
US20220097812A1 (en) Hybrid aquatic unmanned aerial and submersible vehicle
CN105667783A (en) Tiliting fixed-wing water unmanned plane with power structure
CN106672231A (en) Unmanned aerial vehicle
US10661623B2 (en) Multi-modal flying airplane and underwater glider
RU2674742C1 (en) Aircraft rocket complex with unmanned attack helicopter-airplane
RU181026U1 (en) Multipurpose Unmanned Aerial Vehicle
CN102424110A (en) Variable wing miniature amphibious aircraft
RU2763896C1 (en) Multipurpose unmanned aerial vehicle
CN205113714U (en) Dual -purpose unmanned navigation ware device under water in air
CN104192295A (en) Autonomous flight unmanned aerial vehicle without active force and flight mode
CN114802749A (en) Water traction type over-the-horizon detection and communication system and use method
US6845833B2 (en) All-terrain vehicle
CN110683031A (en) Tailstock type supersonic speed unmanned aerial vehicle capable of taking off and landing vertically
RU41295U1 (en) Reconnaissance unmanned aerial vehicle
CN116160810B (en) Sea-air amphibious cross-medium aircraft capable of being put in all regions and flight control method thereof