RU76888U1

RU76888U1 - UNMANNED AERIAL VEHICLE

Info

Publication number: RU76888U1
Application number: RU2008127110/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Годунов; Геннадий Васильевич Трубников; Константин Дмитриевич Карпов; Антон Николаевич Драненков; Сергей Васильевич Амелин
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Транзас"
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2008-10-10

Abstract

Полезная модель направлена на повышение продолжительности и высотности полета БЛА при высоком соотношении веса полезной нагрузки и взлетного веса, а также на улучшение его эксплуатационных характеристик. Высокие аэродинамические качества БЛА обусловлены конструкцией фюзеляжа, применением крыла с большим удлинением, соотношением площади крыла и площади оперения, чистотой поверхности обшивки фюзеляжа и крыла. Большая продолжительность полета обеспечивается также за счет использования трубчатых лонжеронов в качестве дополнительных топливных баков. Увеличенная высотность полета обеспечивается применением двигателя, не требующего наддува. Использование быстроразъемных соединений лонжеронов крыла, хвостовых балок, хвостового оперения и шасси уменьшает время перевода БЛА из транспортного положения в рабочее состояние.The utility model is aimed at increasing the duration and altitude of UAV flight with a high ratio of payload weight and take-off weight, as well as improving its operational characteristics. The high aerodynamic qualities of UAVs are due to the design of the fuselage, the use of a wing with high elongation, the ratio of the wing area to the plumage area, and the cleanliness of the fuselage and wing skin. Longer flight times are also ensured through the use of tubular spars as additional fuel tanks. The increased altitude of the flight is ensured by the use of an engine that does not require a boost. The use of quick couplings of wing spars, tail beams, tail unit and landing gear reduces the time of UAV transfer from the transport position to the operational state.

9 з.п. ф-лы, 2 ил.9 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам и может быть использована для создания воздушной платформы с целевой нагрузкой при большом времени и дальности автономного и/или дистанционно управляемого полета в районе или по маршруту.The utility model relates to unmanned aerial vehicles and can be used to create an air platform with a target load for a long time and range of autonomous and / or remotely controlled flight in an area or along a route.

Беспилотный летательный аппарат (БЛА) входит в состав беспилотного многоцелевого комплекса, который с помощью выбранных средств целевой нагрузки БЛА способен решать задачи по сбору и обработке информации об объектах и районах в целях обеспечения потребителей данными, необходимыми для успешного решения различных задач в ходе их служебной и хозяйственной деятельности. Первостепенное значение при конструктивном исполнении БЛА имеет время, дальность полета и соотношение веса полезной нагрузки и взлетного веса БЛА.An unmanned aerial vehicle (UAV) is part of an unmanned multipurpose complex, which, using the selected means of the target load of the UAV, is able to solve the tasks of collecting and processing information about objects and areas in order to provide consumers with the data necessary to successfully solve various problems during their official and economic activity. Of paramount importance in the design of the UAV is time, range, and the ratio of the weight of the payload and the take-off weight of the UAV.

Известны конструкции БЛА среднего класса массой от 20 до 100 кг с одно- и двухбалочной хвостовой частью (см., например, «Взлет. Национальный аэрокосмический журнал», 1-2.2008 (37-38) январь - февраль, С.22-24). Двигатель у БЛА с однобалочной хвостовой частью расположен в носовой части, что снижает возможности аппаратуры целевой нагрузки по обзору в передней полусфере.Known designs of middle-class UAVs weighing from 20 to 100 kg with a single and double girder tail (see, for example, “Take-off. National Aerospace Journal”, 1-2.2008 (37-38) January - February, S.22-24) . The engine for a UAV with a single-beam tail is located in the bow, which reduces the capabilities of the target load equipment for viewing in the front hemisphere.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату является БЛА «Типчак» с двухбалочной хвостовой частью (см., «Взлет. Национальный аэрокосмический журнал», 1-2.2008 (37-38) январь - февраль, С.23).The closest to the present invention in terms of technical nature and the achieved result is the Fitchak UAV with a two-beam tail section (see, “Takeoff. National Aerospace Journal”, 1-2.2008 (37-38) January – February, p.23).

Конструкция БЛА «Типчак» обеспечивает достаточно хорошее, порядка 14/50, соотношение веса полезной нагрузки и взлетного веса. Однако при этом время полета не превышает двух часов. Это обусловлено низкой несущая способность крыла, что не позволяет обеспечить высокое аэродинамическое качество и соответственно большую продолжительность полета.The design of the Tipchak UAV provides a fairly good, about 14/50, ratio of payload weight and take-off weight. However, the flight time does not exceed two hours. This is due to the low bearing capacity of the wing, which does not allow for high aerodynamic quality and, accordingly, a longer flight duration.

Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в улучшении летно-технических характеристик БЛА среднего класса.The task, which the real utility model is aimed at, is to improve the flight performance of a middle class UAV.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, заключается в увеличении продолжительности и высотности полета БЛА при высоком соотношении веса полезной нагрузки и взлетного веса, а также в улучшении его эксплуатационных характеристик.The technical result achieved by using this utility model is to increase the duration and altitude of the UAV flight with a high ratio of payload to take-off weight, as well as to improve its operational characteristics.

Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата решается тем, что в беспилотном летательном аппарате, содержащим фюзеляж с двухбалочной хвостовой частью, винтомоторную установку толкающего типа, крыло, горизонтальное и вертикальное хвостовое оперение, рулевые машинки и шасси, силовая часть фюзеляжа выполнена в виде металлической фермы и содержит отсек с бортовым радиоэлектронным оборудованием (БРЭО) и отсек с основным топливным баком, к силовой части фюзеляжа прикреплены: в носовой части - ферма, содержащая отсек с целевой нагрузкой, в хвостовой части - моторная рама, на которой установлена винтомоторная установка, сверху в средней части - лонжероны крыльев, снизу спереди - переднее шасси, снизу в средней части - основное шасси, лонжероны выполнены трубчатыми с возможностью их использования в качестве дополнительного топливного бака, хвостовые балки выполнены в виде металлических труб и прикреплены к лонжеронам сверху, вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей с рулями направления и размещено на концах хвостовых балок, между которыми размещено горизонтальное оперение, выполненное в виде стабилизатора с рулем высоты, обшивка фюзеляжа состоит из переднего обтекателя, основного обтекателя и капота двигателя и выполнена с возможностью доступа через съемные части к блокам целевой нагрузки, блокам БРЭО и двигателя, а в верхней части основного обтекателя расположен люк, который закрывает отсек с парашютом, находящийся над топливным баком.The problem is achieved with the achievement of the above technical result is solved by the fact that in an unmanned aerial vehicle containing a fuselage with a two-beam tail, propeller type propeller, wing, horizontal and vertical tail, steering machines and landing gear, the power part of the fuselage is made in the form of a metal truss and contains a compartment with on-board electronic equipment (avionics) and a compartment with a main fuel tank, attached to the power part of the fuselage: in the bow - a truss containing tsek with the target load, in the rear part is the motor frame on which the propulsion system is mounted, from the top in the middle part - wing spars, from the bottom front - the front chassis, from the bottom in the middle part - the main chassis, the spars are made tubular with the possibility of their use as an additional of the fuel tank, the tail beams are made in the form of metal pipes and attached to the side members from above, the vertical tail is made in the form of two inclined keels with rudders and placed at the ends of the tail beams, between which housed the horizontal tail made in the form of a stabilizer with elevator, the fuselage skin consists of a front fairing, a main fairing and an engine hood and is made with access through removable parts to target load units, avionics and engine blocks, and is located in the upper part of the main fairing a hatch that closes the parachute compartment located above the fuel tank.

Технический результат достигается также тем, что:The technical result is also achieved by the fact that:

крепления лонжеронов крыла, хвостовых балок, хвостового оперения и шасси выполнены быстроразъемными;fastenings of wing spars, tail beams, tail unit and landing gear are quick disconnect;

крыло имеет прямоугольную форму с профилем П-301М;the wing has a rectangular shape with a profile P-301M;

обшивка выполнена методом вакуумного формования из композитного материала, состоящего из стеклоткани, связующего вещества и наполнителя в виде пенопласта или пенополистирола, а толщина обшивки составляет от 1 до 2-х мм;the casing is made by vacuum molding of a composite material consisting of fiberglass, a binder and a filler in the form of foam or polystyrene foam, and the thickness of the casing is from 1 to 2 mm;

БЛА осуществляет взлет - по самолетному, посадку - по самолетному, а аварийную посадку - на парашюте;The UAV takes off - by plane, landing - by plane, and emergency landing - by parachute;

переднее шасси снабжено самоориентирующимся поворотным колесом или выполнено управляемым синхронно с рулем направления;the front chassis is equipped with a self-orientating swivel wheel or is made controlled synchronously with the rudder;

рулевые машинки управляют элеронами и закрылками крыла, рулем высоты, рулями направления и регулятором газа двигателя;steering cars control ailerons and wing flaps, elevator, rudders and engine gas regulator;

винтомоторная установка оснащена бензиновым двухтактным двухцилиндровым оппозитным двигателем внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, при этом воздух для охлаждения поступает через воздухозаборники, расположенные на крышке капота двигателя, и воздуховодные каналы, расположенные в фюзеляже, а выхлопные трубы находятся под фюзеляжем;the rotor engine is equipped with an air-cooled gasoline two-stroke two-cylinder boxer opposed internal combustion engine, while cooling air enters through the air intakes located on the engine hood cover and the air ducts located in the fuselage, and the exhaust pipes are under the fuselage;

в качестве движителя винтомоторной установки используют карбоновые или деревянные двух- или трехлопастные пропеллеры;as a propeller propeller use carbon or wooden two- or three-bladed propellers;

люк парашютного отсека оснащен электромагнитным замком, который открывается по команде, поступающей от БРЭО, или самопроизвольно при отказе питания.the hatch of the parachute compartment is equipped with an electromagnetic lock, which opens upon command from the avionics, or spontaneously in case of power failure.

Технический результат обеспечивается совокупностью указанных конструктивных отличительных признаков, которые обеспечивают высокие аэродинамические характеристики заявляемого БЛА и возможность взятия на борт большого количества топлива, что приводит к увеличению продолжительности полета. Увеличение высотного потолка достигается применением двигателя, не требующего дополнительного наддува. Использование быстроразъемных соединений лонжеронов крыла, хвостовых балок, хвостового оперения и шасси уменьшает время перевода БЛА из транспортного положения в рабочее состояние.The technical result is ensured by the combination of these design distinctive features, which provide high aerodynamic characteristics of the inventive UAV and the ability to take on board a large amount of fuel, which leads to an increase in flight duration. An increase in the height of the ceiling is achieved by using an engine that does not require additional boost. The use of quick couplings of wing spars, tail beams, tail unit and landing gear reduces the time of the UAV transfer from the transport position to the operational state.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлено:The invention is illustrated by drawings, on which:

на фиг.1 - внешний вид БЛА;figure 1 - the appearance of the UAV;

на фиг.2 - конструкция БЛА со снятыми обтекателями.figure 2 - design of a UAV with removed fairings.

Беспилотный летательный аппарат содержит (см. фиг.1) фюзеляж 1 с двумя хвостовыми балками 5. Силовая часть фюзеляжа выполнена (см. фиг.2) в виде металлической фермы 20 и содержит отсек 13 с БРЭО и отсек 14 с основным топливным баком. К силовой части фюзеляжа прикреплены: в носовой части - ферма с отсеком 12 целевой нагрузки, в хвостовой части - моторная рама 15, на которой установлен двигатель 16 и пропеллером 17, сверху в средней части - лонжероны 28 крыльев, снизу спереди - переднее шасси 11, снизу в средней части - основное шасси 10.The unmanned aerial vehicle contains (see Fig. 1) the fuselage 1 with two tail beams 5. The power part of the fuselage is made (see Fig. 2) in the form of a metal truss 20 and contains a compartment 13 with avionics and a compartment 14 with the main fuel tank. The following parts are attached to the power part of the fuselage: in the fore part - a truss with compartment 12 of the target load, in the rear part - the motor frame 15, on which the engine 16 and the propeller 17 are mounted, from the top in the middle part - the spars of 28 wings, from the bottom front - the front chassis 11, bottom in the middle part - the main chassis 10.

Лонжероны 28 выполнены трубчатыми с возможностью их использования в качестве дополнительного топливного бака.Spars 28 are made tubular with the possibility of their use as an additional fuel tank.

Хвостовые балки 5 выполнены в виде металлических труб и прикреплены к лонжеронам 28 сверху с помощью быстросъемных кронштейнов крепления 21. Крыло 2 имеет прямоугольную форму с профилем П-301М и состоит из левой и правой консоли крыла, которые снабжены элеронами 3 и закрылками 4. Консоли крыла имеют законцовки 23. Узел 22 крепления лонженонов крыла выполнен в виде быстроразъемного трубчатого соединения, что позволяет перевести ДЛА из транспортного положения в рабочее состояние за время не более 15 мин.The tail beams 5 are made in the form of metal pipes and are attached to the side members 28 from above using quick-detachable mounting brackets 21. Wing 2 has a rectangular shape with a profile P-301M and consists of a left and right wing console, which are equipped with ailerons 3 and flaps 4. Wing consoles have endings 23. Node 22 of the mounting of the side members of the wing is made in the form of a quick disconnect tubular connection, which allows you to translate the DLA from the transport position to the working state in a period of not more than 15 minutes.

Крыло оснащено механизацией, выполненной в виде выдвижных щелевых закрылок 4, раздельных с элеронами 3. Цифровые рулевые машинки 34 расположены в непосредственной близости от управляемых рулевых поверхностей. Рулевыми машинками управляются закрылки, элероны, руль высоты, рули направления и регулятор газа двигателя.The wing is equipped with mechanization, made in the form of retractable slotted flaps 4, separate with ailerons 3. Digital steering machines 34 are located in the immediate vicinity of the steering surfaces. Steering machines are controlled by flaps, ailerons, elevator, rudders and engine gas regulator.

Вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей 8 с рулями направления 9 и размещено на концах хвостовых балок 5, между которыми установлено горизонтальное оперение, выполненное в виде стабилизатора 6 с рулем высоты 7. Наклон килей 8 обеспечивает компенсацию реактивного момента, возникающего при работе двигателя.The vertical tail is made in the form of two inclined keels 8 with rudders 9 and placed at the ends of the tail beams 5, between which a horizontal tail is installed, made in the form of a stabilizer 6 with a height elevator 7. The inclination of the keels 8 compensates for the reactive moment that occurs when the engine is running.

Обшивка фюзеляжа 1 состоит из носового обтекателя 24, основного обтекателя 25 и капота двигателя 19 и выполнена с возможностью доступа через съемную часть 24 к отсеку с целевой нагрузкой, через люк 32 к отсеку с БРЭО и через крышку капота 26 к двигателю 16. В верхней части основного обтекателя 25 расположен люк 31, который закрывает отсек 27 с парашютом, находящийся над топливным баком 14. Замок открытия люка парашютного отсека удерживается в закрытом положении электромагнитным реле, открытие которого осуществляется по команде от БРЭО. В случае аварийного пропадания питания замок открывается самопроизвольно.The fuselage skin 1 consists of a nose fairing 24, a main fairing 25 and an engine hood 19 and is configured to access through the removable part 24 to the compartment with the target load, through the hatch 32 to the compartment with avionics and through the hood cover 26 to the engine 16. In the upper part main fairing 25 is a hatch 31, which closes the compartment 27 with a parachute located above the fuel tank 14. The lock for opening the hatch of the parachute compartment is held in the closed position by an electromagnetic relay, the opening of which is carried out by a command from the avionics. In the event of an emergency power failure, the lock opens spontaneously.

Обшивка БЛА выполнена методом вакуумного формования из композитного материала, состоящего из стеклоткани, связующего вещества и наполнителя в виде пенопласта или пенополистирола. Толщина обшивки составляет от 1 до 2-х мм. Это обеспечивает малый вес обшивки, достаточную прочность и гладкость внешней поверхности обшивки.UAV sheathing is made by vacuum molding of a composite material consisting of fiberglass, a binder and a filler in the form of foam or polystyrene foam. The thickness of the skin is from 1 to 2 mm. This provides a small weight of the skin, sufficient strength and smoothness of the outer surface of the skin.

БЛА оснащен бензиновым двухтактным двухцилиндровым оппозитным двигателем внутреннего сгорания. Винтомоторная установка - толкающего типа Охлаждение двигателя - воздушное. Воздухозаборники 18 расположены по боковым сторонам крышки 26 капота двигателя, а воздуховодные каналы расположенные в фюзеляже. Для улучшения охлаждения двигателя воздуховодные каналы, изготовлены из стеклопластика, армированного углеволокном. Выхлопные трубы двигателя расположены в нижней части фюзеляжа и не требуют дополнительного охлаждения. В качестве топлива используется смесь бензина и масла. Зажигание в двигателе - батарейного типа и расположено вне двигателя. В качестве движителя используются карбоновые или деревянные двух- или трехлопастные пропеллеры 17.The UAV is equipped with a gasoline two-stroke two-cylinder boxer internal combustion engine. Propeller installation - push type Engine cooling - air. The air intakes 18 are located on the sides of the engine hood cover 26, and the air ducts are located in the fuselage. To improve engine cooling, the air ducts are made of fiberglass reinforced with carbon fiber. Engine exhaust pipes are located at the bottom of the fuselage and do not require additional cooling. A mixture of gasoline and oil is used as fuel. The ignition in the engine is battery type and is located outside the engine. As the propulsor, carbon or wooden two- or three-blade propellers 17 are used.

Высокие аэродинамические качества БЛА обусловлены выбранной формой фюзеляжа, применением крыла с большим удлинением, соотношением площади крыла и площади оперения, чистотой поверхности обшивки фюзеляжа и крыла и подтверждены его продувкой в аэродинамической трубе. Размах крыла заявляемого БЛА больше примерно на 40%, чем у прототипа. Соотношение веса топлива к общей массе заявляемого БЛА составляет 19,6/50, по сравнению с 4,2/50 у прототипа, что обеспечивает длительность полета заявляемого БЛА до 10 часов.The high aerodynamic qualities of UAVs are due to the chosen form of the fuselage, the use of a wing with a large elongation, the ratio of the wing area to the plumage area, the cleanliness of the fuselage and wing skin and are confirmed by its blowing in the wind tunnel. The wing span of the claimed UAV is approximately 40% greater than that of the prototype. The ratio of fuel weight to the total mass of the claimed UAV is 19.6 / 50, compared with 4.2 / 50 of the prototype, which ensures a flight duration of the claimed UAV up to 10 hours.

Конструкция БЛА обеспечивает его полет с креном до 90 град и со скороподъемностью до 8 м/сек. БЛА способен летать, взлетать и садиться при встречном ветре до 15 м/сек, боковом - до 9 м/сек и попутном - до 5 м/сек.The design of the UAV ensures its flight with a roll of up to 90 degrees and with a climb rate of up to 8 m / s. A UAV is capable of flying, taking off and landing in a headwind up to 15 m / s, side - up to 9 m / s and incidental - up to 5 m / s.

Высотный потолок составляет 4000 м, что достигается использованием двигателя, не требующего дополнительного наддува.The high ceiling is 4000 m, which is achieved by using an engine that does not require additional boost.

Таким образом, заявляемый БЛА среднего класса обладает повышенной длительностью и высотностью полета, а также высокими эксплуатационными характеристиками. Изготовление БЛА может быть выполнено с использованием известных технологий.Thus, the claimed UAV middle class has an increased duration and altitude, as well as high performance. UAV manufacturing can be performed using known technologies.

Claims

1. An unmanned aerial vehicle containing a fuselage with a two-beam tail section, a propeller-driven propulsion system, a wing, horizontal and vertical tail units, steering machines and landing gear, characterized in that the power part of the fuselage is made in the form of a metal truss and contains a compartment with on-board electronic equipment (Avionics) and the compartment with the main fuel tank, are attached to the power part of the fuselage: in the bow there is a truss containing the compartment with the target load, in the tail part there is a motor frame on which A propeller-engine installation was installed, from the top in the middle part - wing spars, from the bottom front - the front chassis, from the bottom in the middle part - the main chassis, the spars are made tubular with the possibility of their use as an additional fuel tank, the tail beams are made in the form of metal pipes and attached to the spars from above, the vertical tail is made in the form of two inclined keels with rudders and is placed at the ends of the tail beams, between which the horizontal tail is made, made in the form of a stabilizer ator with elevator, the fuselage skin consists of a front fairing, a main fairing and an engine hood and is made with access through removable parts to target load units, avionics and engine blocks, and a hatch is located in the upper part of the main fairing that closes the compartment with a parachute, located above the fuel tank.

2. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the fastenings of the wing spars, tail beams, tail unit and landing gear are quick disconnect.

3. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the wing has a rectangular shape with a profile P-301M.

4. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the casing is made by vacuum molding of a composite material consisting of fiberglass, a binder and a filler in the form of foam or polystyrene foam, and the thickness of the casing is from 1 to 2 mm.

5. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the UAV takes off - by plane, landing - by plane, and emergency landing - by parachute.

6. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the front landing gear is equipped with a self-orientating swivel wheel or is executed synchronously with the rudder.

7. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the steering machines control the ailerons and wing flaps, elevator, rudders and engine gas regulator.

8. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the propeller-driven installation is equipped with an air-cooled gasoline two-stroke opposed two-cylinder opposed internal combustion engine, while the cooling air enters through the air intakes located on the engine hood cover and the air ducts located in the fuselage and the tailpipes are under the fuselage.

9. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that carbon or two- or three-bladed propellers are used as propeller for the propeller-engine installation.

10. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the hatch of the parachute compartment is equipped with an electromagnetic lock that opens upon command from the avionics, or spontaneously in case of power failure.