RU2781442C1 - Method for controlling a multi-rotor flying platform - Google Patents
Method for controlling a multi-rotor flying platform Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781442C1 RU2781442C1 RU2021115486A RU2021115486A RU2781442C1 RU 2781442 C1 RU2781442 C1 RU 2781442C1 RU 2021115486 A RU2021115486 A RU 2021115486A RU 2021115486 A RU2021115486 A RU 2021115486A RU 2781442 C1 RU2781442 C1 RU 2781442C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- rotor
- cells
- possibility
- power plant
- Prior art date
Links
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 33
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Мультироторная летающая платформа относится к области авиации и предназначена для вертикального и горизонтального перемещения в воздушной среде людей и грузов в пилотируемом и беспилотном варианте, а также в качестве подъемного устройства типа «летающий кран».The multi-rotor flying platform belongs to the field of aviation and is designed for vertical and horizontal movement of people and cargo in the air in a manned and unmanned version, as well as as a lifting device of the "flying crane" type.
Способ управления мультироторной летающей платформой предназначен для повышения безопасности эксплуатации мультироторной летающей платформы.The method of controlling a multi-rotor flying platform is designed to improve the safety of operation of a multi-rotor flying platform.
В настоящее время широкое распространение получили мультироторные летающие машины, или мультикоптеры. Currently, multirotor flying machines, or multicopters, are widely used.
Мультироторная летающая платформа состоит из нескольких роторных ячеек, которые, могут непосредственно присоединяться к полезной нагрузке или собираться в сборки с помощью фермы.A multi-rotor flying platform consists of several rotor cells that can be directly attached to the payload or assembled using a truss.
Наиболее часто используемой схемой в настоящий момент является квадрокоптер, когда летающая платформа имеет четыре подъемные ячейки. Малоразмерные летательные аппараты такой конструкции выпускают десятки фирм по всему миру. Однако аппарат большой грузоподъемности способный поднимать людей не так много. Один из них например CityAirbus https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/urban-air-mobility/cityairbus.html. (см. Фиг. 3) рассматривается как аналог.The most commonly used scheme at the moment is a quadrocopter, when the flying platform has four lifting cells. Small-sized aircraft of this design are produced by dozens of companies around the world. However, a heavy-duty vehicle capable of lifting people is not so much. One of them is for example CityAirbus https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/urban-air-mobility/cityairbus.html. (see Fig. 3) is considered as an analogue.
Недостатком указанной конструкции является плохая маневренность в горизонтальной плоскости. Чтобы перемещаться в горизонтальной плоскости необходимо разностью тяги ячеек наклонять весь летательный аппарат.The disadvantage of this design is poor maneuverability in the horizontal plane. To move in a horizontal plane, it is necessary to tilt the entire aircraft by the difference in the thrust of the cells.
Проблема управляемости в горизонтальной плоскости и защита винтов от попадания посторонних предметов решена в патенте RU 2721325, который выбран за прототип. Согласно этому патенту мультироторная летающая платформа выполнена с возможностью вертикального и горизонтального перемещения и включает по крайней мере четыре роторные ячейки, закрепленные с помощью мачт на платформе. Роторные ячейки содержат каждая по два воздушных винта, установленных в ступицах с возможностью встречного вращения от привода силовой установки, и охватывающие винты обечайки. Нижняя часть обечайки закреплена неподвижно на ступице и шарнирно относительно мачты с возможностью изменения угла наклона.The problem of controllability in the horizontal plane and the protection of screws from foreign objects is solved in patent RU 2721325, which is selected as a prototype. According to this patent, a multi-rotor flying platform is movable vertically and horizontally and includes at least four rotor cells fixed with masts on the platform. The rotor cells each contain two propellers installed in the hubs with the possibility of counter-rotation from the drive of the power plant, and the enclosing screws of the shell. The lower part of the shell is fixedly fixed on the hub and pivotally relative to the mast with the possibility of changing the angle of inclination.
Недостатком управления как аналога, так и прототипа является низкая надежность при отказе одной из ячеек. В случае выхода из строя одной подъемной ячейки возникает опрокидывающий момент создаваемый обобщенной подъемной силой оставшимися в работе ячейками и силой тяжести всей платформы. Чтобы скомпенсировать этот момент приходится выключать еще одну ячейку противоположную той, которая вышла из строя. При этом удвоенная нагрузка ложиться на оставшиеся в работе ячейки.The disadvantage of managing both analog and prototype is the low reliability in case of failure of one of the cells. In the event of failure of one lifting cell, an overturning moment occurs, which is created by the generalized lifting force of the cells remaining in operation and the gravity of the entire platform. To compensate for this moment, you have to turn off another cell opposite to the one that failed. In this case, the double load falls on the remaining cells in operation.
Задачей способа управления летающей мультироторной платформы является обеспечение надежности и безопасного полета при отказе одной или нескольких роторных ячеек.The task of the control method of a flying multi-rotor platform is to ensure reliability and safe flight in case of failure of one or more rotor cells.
Положительный эффект обеспечивается благодаря предложенному способу управления мультироторной летающей платформой.The positive effect is provided by the proposed method for controlling a multi-rotor flying platform.
Поставленная задача решается благодаря тому, что способ управления мультироторной летающей платформой с возможностью вертикального и горизонтального перемещения осуществляется посредством привода от силовой установки синхронно или автономно, связанного с не менее чем четырьмя роторными ячейками, закрепленными на платформе посредством мачт с возможностью изменения их длины и угла наклона с пульта управления и содержащими каждая по два воздушных винта встречного вращения и обечайку. Согласно изобретению при выходе из строя любой из роторных ячеек, баланс подъемной силы и центра тяжести платформы обеспечивают изменением пространственного положения работающих роторных ячеек, посредством индивидуального регулирования длины и угла наклона мачты каждой роторной ячейки с одновременным перераспределением мощности силовой установки и увеличением тяги работающих роторных ячеек.The problem is solved due to the fact that the method of controlling a multi-rotor flying platform with the possibility of vertical and horizontal movement is carried out by means of a drive from the power plant synchronously or autonomously, connected to at least four rotor cells fixed on the platform by means of masts with the possibility of changing their length and angle of inclination from the control panel and each containing two counter-rotating propellers and a shell. According to the invention, in the event of failure of any of the rotor cells, the balance of the lifting force and the center of gravity of the platform is provided by changing the spatial position of the operating rotor cells, by individually adjusting the length and angle of the mast of each rotor cell, while redistributing the power of the power plant and increasing the thrust of the operating rotor cells.
Преимуществом предложенного технического решения является возможность продолжить полет при отказе какой-либо подъемной ячейки без необходимости отключения другой ячейки - симметричной относительно общему центру тяжести. Это позволяет обеспечить безопасность платформы за счет сохранения лучшей управляемости. В случае отказа всех ячеек, обеспечивают изменение пространственного положения всех мачт, посредством индивидуального регулирования их длины и угла наклона для освобождения пространства для возможности раскрытия парашютной системы, находящейся в центре тяжести платформы.The advantage of the proposed technical solution is the ability to continue the flight in case of failure of any lifting cell without the need to turn off another cell - symmetrical about the common center of gravity. This allows you to ensure the security of the platform by maintaining better manageability. In case of failure of all cells, they provide a change in the spatial position of all masts, by individually adjusting their length and angle of inclination to free up space for the possibility of opening the parachute system located in the center of gravity of the platform.
На фиг. 1. изображена мультироторная летающая платформа в режиме вертикального взлета со всеми работающими роторными ячейками.In FIG. 1. shows a multi-rotor flying platform in vertical take-off mode with all rotor cells operating.
На фиг. 2. показан вид сверху на платформу.In FIG. 2. shows a top view of the platform.
На фиг. 3 представлен известный аналог - CityAirbus (https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/urban-air-mobility/cityairbus.html)In FIG. 3 shows a well-known analogue - CityAirbus (https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/urban-air-mobility/cityairbus.html)
Мультироторная летающая платформа 1, выполнена с возможностью вертикального и горизонтального перемещения посредством привода от силовой установки (на фиг. не показано). Привод синхронно или автономно связан с роторными ячейками 2, закрепленными на платформе 1 посредством мачт 3. Мачты установлены с возможностью изменения длины и угла их наклона относительно платформы с пульта управления (на фиг. не показано). Роторных ячеек предпочтительно должно быть четное количество и не менее четырех. Каждая роторная ячейка 2 содержит по два воздушных винта 4 встречного вращения, приводимых во вращение, например электродвигателем. Винты защищены обечайкой 5. При уравновешенном положении роторных ячеек 2 платформа 1 имеет центр тяжести 6 расположенный на одинаковом расстоянии от всех работающих ячеек (см. Фиг. 2).
Способ управления мультироторной летающей платформой основан на принципе равновесия, создаваемой подъемной силы, работающими роторными ячейками и центром тяжести платформы.The way to control a multi-rotor flying platform is based on the principle of balance, created by the lifting force, operating rotor cells and the center of gravity of the platform.
Для примера рассмотрим мультироторную летающую платформу с четырьмя ячейками (фиг. 1).For example, consider a multi-rotor flying platform with four cells (Fig. 1).
В штатном режиме вертикального взлета или горизонтального полета на малой скорости все роторные ячейки 2 устанавливают на одинаковом расстоянии R от центра тяжести 6 платформы 1 и работает только штатная система управления на основе поворота ячеек на концах мачт (фиг. 2).In the normal mode of vertical takeoff or horizontal flight at low speed, all
При выходе из строя любой из роторных ячеек, баланс подъемной силы и центра тяжести платформы обеспечивают изменением пространственного положения работающих роторных ячеек, посредством индивидуального регулирования длины и угла наклона мачты каждой роторной ячейки и одновременным перераспределением нагрузки (тяги) на работающих роторных ячейках.In the event of failure of any of the rotor cells, the balance of the lifting force and the center of gravity of the platform is provided by changing the spatial position of the operating rotor cells, by individually adjusting the length and angle of the mast of each rotor cell, and simultaneously redistributing the load (thrust) on the operating rotor cells.
Предложенное техническое решение обеспечивает увеличение надежности и безопасности управления полетом мультироторной летающей платформы.The proposed technical solution provides an increase in the reliability and safety of flight control of a multi-rotor flying platform.
Источники информации:Sources of information:
1. Статья в Интернете: City Airbus https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/urban-air-mobility/ cityairbus.html.1. Online article: City Airbus https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/urban-air-mobility/ cityairbus.html.
2. Патент RU 2721325, МПК B64C 27/20, 2018 г. - прототип2. Patent RU 2721325, IPC B64C 27/20, 2018 - prototype
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781442C1 true RU2781442C1 (en) | 2022-10-12 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547950C1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Измерон-В" (ООО НПП "Измерон-В") | Quadrocopter |
RU2656932C2 (en) * | 2016-08-29 | 2018-06-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Aircraft |
US20200089227A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-19 | Amazon Technologies, Inc. | Six degree of freedom aerial vehicle having reconfigurable propellers |
RU2721325C2 (en) * | 2018-10-12 | 2020-05-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) | Multi-rotor flying platform |
US20200298962A1 (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Airbus Helicopters | Method and a device for moving the center of gravity of an aircraft |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547950C1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Измерон-В" (ООО НПП "Измерон-В") | Quadrocopter |
RU2656932C2 (en) * | 2016-08-29 | 2018-06-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Aircraft |
US20200089227A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-19 | Amazon Technologies, Inc. | Six degree of freedom aerial vehicle having reconfigurable propellers |
RU2721325C2 (en) * | 2018-10-12 | 2020-05-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) | Multi-rotor flying platform |
US20200298962A1 (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Airbus Helicopters | Method and a device for moving the center of gravity of an aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11554865B2 (en) | Vertical take-off and landing (VTOL) aircraft and related methods | |
US10017245B2 (en) | Multirotor flying vehicle | |
US7699260B2 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft using a redundant array of independent rotors | |
JP5421503B2 (en) | Private aircraft | |
US20200108919A1 (en) | Quiet Redundant Rotorcraft | |
EP3483065B1 (en) | Multirotor aircraft with collective for autorotation | |
US5064143A (en) | Aircraft, having a pair of counter rotating rotors | |
KR101502290B1 (en) | Personal aircraft | |
US7143973B2 (en) | Avia tilting-rotor convertiplane | |
US9688396B2 (en) | Ducted oblique-rotor VTOL vehicle | |
US20100301168A1 (en) | System and Process of Vector Propulsion with Independent Control of Three Translation and Three Rotation Axis | |
US10336450B2 (en) | Enhanced net pitching moment multi-wing VTOL compact personal aircraft | |
EP3261925B1 (en) | Tiltrotor with double mobile wing | |
EP3998194A1 (en) | Wing assembly for an aircraft | |
CN115298092A (en) | Aircraft with propeller | |
US20230150659A1 (en) | Twin fuselage tiltrotor aircraft | |
RU2781442C1 (en) | Method for controlling a multi-rotor flying platform | |
US11279478B2 (en) | Tilting closed-wing aircraft | |
WO2005037644A1 (en) | Vtol aircraft | |
EP4294719A1 (en) | Wing assembly for an aircraft | |
RU2721325C2 (en) | Multi-rotor flying platform | |
RU2762441C1 (en) | Vertical take-off and landing aircraft with auxiliary air propellers for flight control | |
CN115123538A (en) | Tilt-rotor aircraft, tilt-rotor control system and system method |