UA144102U - Восьмироторний авіаційний транспортний засіб вертикального зльоту-посадки за о.о. нахабою - Google Patents

Abstract

Восьмироторний авіаційний транспортний засіб вертикального зльоту-посадки за О.О. Нахабою, вирішує задачу створення і подальшої оптимізації більш компактної та більш досконалої моделі мультироторної безпілотної авіаційної системи із більшою питомою тягоозброєністю, покращеними льотними характеристиками, із можливістю ідеально плавного вертикального зльоту і посадки, із можливістю нерухомого зависання у повітрі, із можливістю "ювелірно" точного маневрування у автоматичному режимі на різних висотах в будь-яких погодних і сезонних умовах, із можливістю більш безпечного та безаварійного польоту із багатократним резервуванням функціонально-важливих елементів, а саме - розробка більш компактного, більш надійного та більш відмовостійкого авіаційного транспортного засобу полікоптерної (октакоптерної) схеми із можливістю плавного вертикального зльоту-посадки зі звичайного, тротуару, високоточного маневрування та горизонтального польоту у межах звичайних міських кварталів, та головне транспортного засобу, котрий зможе продовжувати безпечний політ при аварійній відмові хоча б одного повітряного гвинта вертикального зльоту. Для можливості руху на високих швидкостях та на малих висотах, необхідно максимально покращити аеродинамічні властивості корпусу даного літального апарата. Для безпеки руху у межах міських кварталів розробити таку конструкцію корпусу, що включає закриття небезпечних повітряних гвинтів спеціальним кожухом та захисними решітками. Для збільшення відмовостійкості необхідно розробити можливість використання запасних дублюючих синхронно працюючих автопілотів із системою швидкого перемикання з одного автопілота на інший.

Description

Корисна модель належить до транспортної галузі, а саме до авіаційної техніки, і може бути використана для транспортування пасажирів, вантажів та спецтехніки на малих висотах (для високоточного маневрування у межах щільно населених міських кварталів).

Останні 30 років відмічається різке збільшення кількості автотранспорту у містах України. Це призвело до значного перевантаження доріг автомобільними транспортними засобами, збільшення кількості дорожніх заторів і як наслідок - до значного зниження пропускної здатності доріг. У свою чергу екстренні муніципальні служби (пожежна служба, поліція, швидка медична допомога, невідкладна реанімаційна допомога, служба газу, служба водоканалу) для ефективного і навіть нормального режиму своєї роботи потребують переміщення на швидкості 100 км/годину і більше.

Даним задачам найбільш відповідає авіаційний транспорт, бо по-перше він має максимальну свободу переміщення у трьох вимірах, з іншого боку має можливість переміщення із пункту А у пункт Б по прямій лінії на досить великій швидкості. Але нажаль умови міських кварталів не дозволяють використовувати гелікоптери, бо для них необхідні гелікоптерні майданчики, котрими більшість українських міських кварталів не устатковані.

У зв'язку із цим виникла реальна необхідність розробки принципово нового покоління авіаційних транспортних засобів, які здатні літати у межах міста із можливостями гелікоптера зі швидкістю 0-500 км/годину, але які на відміну від своїх попередників будуть мати більш точне маневрування, здатність до абсолютно стабільного та нерухомого зависання на малих висотах, здатністю до максимально плавного вертикального зльоту та посадки безпосередньо з доріг, тротуарів, та звичайних автомобільних паркувальних майданчиків, котрими устатковані сучасні міста України у достатньої кількості. Для цього горизонтальні розміри такого транспорту не повинні перевищувати 2-3 метри та гвинти повинні бути закритими (безпечно захованими) під корпусом даного літального апарата.

Як найближчий аналог вибрано гелікоптер, квадрокоптер, гексакоптер та октакоптер (1-5).

Гелікоптер має також функцію вертикального зльоту-посадки; але головним недоліком гелікоптеру є більш великі габарити (за рахунок хвостового гвинта), небезпечні для міських кварталів відкриті гвинти, що не дозволяють йому безпечно паркуватися на звичайних автомобільних дорогах та стоянках, та вимагають наявності спеціальних гелікоптерних

Зо майданчиків та вертодромів. Квадрокоптер та гексакоптер ще більш близькі за конструкцією та перевагами до запропонованої корисної моделі на відміну від гелікоптера є більш компактними без небезпечного та великогабаритного хвостового гвинта, але на відміну від запропонованої моделі октакоптерної схеми мають недостатню відмовостійкість при відмові навіть одного повітряного гвинта. Октакоптери класичної схеми із дволопатевими повітряними гвинтами на відміну від квадрокоптерів та гексакоптерів мають достатню відмовостійкість, але є недостатньо компактними та мають низьку питому вантажопідйомність, тобто при відносно невеликій вантажопідйомності мають занадто великі розміри та габарити транспортного засобу.

В основу корисної моделі поставлена задача створення і подальшої оптимізації більш компактної та більш досконалої моделі мультироторної безпілотної авіаційної системи із більшою питомою тягоозброєністю, покращеними льотними характеристиками, із можливістю ідеально плавного вертикального зльоту і посадки, із можливістю нерухомого зависання у повітрі, із можливістю "ювелірно" точного маневрування у автоматичному режимі на різних висотах в будь-яких погодних і сезонних умовах, із можливістю більш безпечного та безаварійного польоту із багатократним резервуванням функціонально-важливих елементів, а саме - розробка більш компактного, більш надійного та більш відмовостійкого авіаційного транспортного засобу полікоптерної (октакоптерної) схеми із можливістю плавного вертикального зльоту-посадки зі звичайного тротуару, високоточного маневрування та горизонтального польоту у межах звичайних міських кварталів та, головне, транспортного засобу, котрий зможе продовжувати безпечний політ при аварійній відмові хоча б одного повітряного гвинта вертикального зльоту. Для можливості руху на високих швидкостях та на малих висотах, необхідно максимально покращити аеродинамічні властивості корпусу даного літального апарата. Для безпеки руху у межах міських кварталів розробити таку конструкцію корпусу, що включає закриття небезпечних повітряних гвинтів спеціальним кожухом та захисними решітками. Для збільшення відмовостійкості необхідно розробити можливість використання запасних дублюючих синхронно працюючих автопілотів із системою швидкого перемикання з одного автопілота на інший.

Поставлена задача вирішується тим, що рама даного літального апарата виконана із перфорованої дюралюмінієвої труби і складається із восьми радіально розбіжних променів від центру до периферії, у центральній частині рами зверху розміщено пластиковий контейнер для 60 автопілота із антеною СРБ/СіІопазз/СсайПШео, електроніки для керування літальним апаратом

(приймач сигналів радіокерування), та іншої електроніки цільової нагрузки(бортових відеокамер, передавачів МУі-Рі, відео-аудіосигналів), у центральній частині рами знизу розміщено акумуляторний відсік, де розташовані силові батареї для живлення регуляторів ходу електродвигунів та невеликий акумулятор для незалежного живлення електромереж автопілота, під акумуляторним відсіком розташована кабіна для вантажів та пасажирів (для експериментальних тварин), знизу до кожного із 8 променів перпендикулярно прикріплено по одній опорі, виконаній із перфорованої дюралюмінієвої трубки, таким чином уся конструкція літального апарата стоїть на Землі на восьми опорах, що виконують функцію шасі, на кінці кожного із восьми променів зверху встановлено безколекторний електродвигун збільшеної у 2-4 рази потужності, тобто у 2-4 разів більше потужності, необхідної для обертання звичайного дволопатевого гвинта (наприклад для октакоптера із довжиною променів 50 см та призначеного для експлуатації дволопатевих повітряних гвинтів довжиною 11 дюймів встановлено двигуни із потужністю 400 Ватт замість 100-150 Ватт), на вали даних електродвигунів із збільшеною потужністю замість дволопатевих гвинтів встановлено шестилопатеві гвинти (при необхідності зменшення максимальної удільної тяги ротора встановлюють чотирилопатеві гвинти, для збільшення питомої тяги встановлюють восьмилопатеві гвинти), при цьому замість одного восьмилопатевого гвинта можна встановити на один вал чотири звичайних дволопатевих гвинта, замість одного шестилопатевого - три звичайних дволопатевих гвинта, та замість одного чотирилопатевого гвинта два звичайних дволопатевих гвинта, кут атаки гвинтів найбільший у центральних частинах лопатей та поступово знижується і найменший на їх периферії, дані гвинти заховані під захисними решітками для уникнення зіткнень повітряних гвинтів із іншими об'єктами при польотах в умовах густонаселених кварталів мегалополісу, для подачі струму на обмотки електродвигунів встановлено регулятори ходу потужністю у 3-4 рази більше максимальної потужності використовуваного електродвигуна (наприклад для електродвигуна потужністю 400 Ватт використовуються регулятори хода із максимальною потужністю 1200-1600

Ватт, або 60-80 ампер максимальної сили струму при напрузі 22 вольта, замість 20 ампер максимальної сили струму при напрузі 22 вольта), на кінці кожного із восьми променів знизу встановлено потужні світлодіоди білого світла (потужністю 3-5 Ватт), направлені донизу для підсвітки того, що знаходиться під літальним апаратом у нічний час, також на рамі встановлено

Зо ще кілька потужних світлодіодів білого світла (потужністю 3-5 Ватт) направлені допереду для підсвітки того, що знаходиться спереду літального апарата у нічний час, на задній частині задніх променів рами встановлені червоні світлодіодні габаритні вогні у вигляді світлодіодних стрічок, на передній частині передніх променів рами встановлені сині світлодіодні габаритні вогні у вигляді світлодіодних стрічок для обозначення задньої та передньої частин літального апарата у нічний час, усі силові компоненти (силові електрокабелі, силові акумулятори, регулятори ходу та електродвигуни) з'єднані між собою за допомогою пайки, для забезпечення більш надійного електроживлення при великій силі струму, уся електропроводка розміщена в середині перфорованих дюралюмінієвих труб рами даного літального апарата, для захисту проводки від снігу та дощу, та для покращення аеродинамічних властивостей рами із захованою проводкою та значно меншим аеродинамічним супротивом, автопілот та електроніка для радіозв'язку розташована у герметичному пластиковому корпусі, передаючі та приймальні антени виведені назовні і розташовані на задніх та нижніх частинах рами полікоптера, барометричний альтиметр автопілота обов'язково прикритий шматочком поролону 5хбх10 мм (для його захисту від повітряних потоків гвинтів та для більш коректної реєстрації повітряного тиску та барометричної висоти без помилкових коливань тиску, пов'язаних із роботою повітряних гвинтів), для збільшення відмовостійкості та безпеки польоту використовуються додаткові дублюючі синхронно працюючі автопілоти, при некоректній роботі основного автопілота входи ШІМ- сигналів на регуляторах ходу відключаються від ШІМ-виходів некоректно працюючого автопілота та перемикаються транзисторними ключами на ШіІМ-виходи запасного коректно працюючого автопілота, для безперебійного потрапляння правильних сигналів широтноїмпульсної модуляції (ШІМ) від правильно працюючого автопілота на ШІМ-входи регуляторів ходу електродвигунів.

Запропонований пристрій складається із рами, виконаної із перфорованої дюралюмінієвої труби, відсіку для автопілота та електроніки для зв'язку, кабіни, восьми електродвигунів збільшеної у 2-4 рази потужності, тобто у 2-4 разів більше потужності, необхідної для обертання звичайного дволопатевого гвинта (наприклад для октакоптера із довжиною променів 50 см та призначеного для експлуатації дволопатевих повітряних гвинтів довжиною 11 дюймів встановлено двигуни із потужністю 400 Ватт замість 100-150 Ватт, це необхідно для обертання додаткових лопатей). На вали даних електродвигунів із збільшеною потужністю замість 60 дволопатевих гвинтів встановлено шестилопатеві гвинти (при необхідності зменшення максимальної питомої тяги ротора встановлюють чотирилопатеві гвинти, для збільшення питомої тяги встановлюють восьмилопатеві гвинти), при цьому замість одного восьмилопатевого гвинта можна встановити на один вал чотири звичайних дволопатевих гвинта, замість одного шестилопатевого - три звичайних дволопатевих гвинта, та замість одного чотирилопатевого гвинта два звичайних дволопатевих гвинта. Встановлення додаткових 2, 4, або б лопатей того ж діаметра на один вал більш потужного електродвигуна дозволяє, не збільшуючи габарити літального апарата у 2-4 рази збільшити тягу даного ротору і таким чином збільшити питому тягу ротора, що дозволяє підвищити компактність літального апарата у кілька разів. Але такий спосіб збільшення удільної тяги на відміну від її збільшення за рахунок збільшення діаметра гвинта маг один недолік - із збільшенням кількості лопатей того ж діаметра максимальна швидкість, до якої зможуть розігнати літальний апарат такі багатолопатеві ротори не буде збільшена, а буде такою ж самою, як при експлуатації звичайного дволопатевого ротора такого ж діаметра (наприклад для ротора діаметром 11 дюймів при швидкості обертання 8000 обертів за хвилину максимальна швидкість дорівнює приблизно 60 км/годину, для ротора 18 дюймів при швидкості обертання 5000 обертів за хвилину максимальна швидкість дорівнює 72 км/годину, і т.д.). Але для умов густонаселеного кварталу мегалополісу швидкості 60, або 72 км/годину більше ніж достатньо, при необхідності можна збільшити максимальну швидкість таких багатолопатевих роторів до 700-900 км/годину, для цього необхідно збільшити діаметр лопатей, швидкість обертання, потужність електродвигунів та розміри літального апарата приблизно до розмірів невеликого двомісного гвинтокрила, що не є проблемою, але не є метою даної корисної моделі. Кут атаки гвинтів найбільший у центральних частинах лопатей та поступово знижується і найменший на їх периферії. Дані гвинти заховані під захисними решітками для уникнення зіткнень повітряних гвинтів із іншими об'єктами при польотах в умовах густонаселених кварталів мегалополісу. Для подачі струму на обмотки електродвигунів встановлено регулятори ходу потужністю у 3-4 рази більше максимальної потужності використовуваного електродвигуна (наприклад для електродвигуна потужністю 400 Ватт використовуються регулятори ходу із максимальною потужністю 1200-1600 Ватт, або 60-80 ампер максимальної сили струму при напрузі 22 вольта, замість 20 ампер максимальної сили струму при напрузі 22 вольта). Таке збільшення максимальної потужності транзисторних ключів

Зо регуляторів ходу суттєво не впливає на вагу літального апарата, але вкрай необхідне для можливості збільшення швидкості набору висоти і головне для збільшення швидкості спуску повністю завантаженого літального апарата і швидкого гальмування і зависання на кінці такого швидкого затяжного спуску, коли необхідно короткочасно підвищити силу струму і сумарну електричну потужність на обмотках електродвигунів у 3-4 рази за номінальну. Якщо такі швидкі спуски і швидкі гальмування у Землі робити на регуляторах ходу звичайної (номінальної), не збільшеної у 3-4 рази потужності, то при спробі різко загальмувати швидкий спуск (кероване падіння) полікоптера із-за перевантаження транзисторні ключі не витримують і вигорають, що призводить до миттєвої зупинки роторів до падіння і ушкодження полікоптера. Якщо не використовувати великі прискорення та гальмування і не використовувати великі швидкості підйому та спуску, то необхідно витрачати у 3-4 рази більше часу на такі маневри і відповідно більше електроенергії силових акумуляторних батарей. На кінці кожного із восьми променів знизу встановлено потужні світлодіоди білого світла (потужністю 3-5 Ватт), направлені донизу для підсвітки того, що знаходиться під літальним апаратом у нічний час, також на рамі встановлено ще кілька потужних світлодіодів білого світла (потужністю 3-5 Ватт) направлені допереду для підсвітки того, що знаходиться спереду літального апарата у нічний час. На задній частині задніх променів рами встановлені червоні світлодіодні габаритні вогні у вигляді світлодіодних стрічок. На передній частині передніх променів рами встановлені сині світлодіодні габаритні вогні у вигляді свіглодіодних стрічок для обозначення задньої та передньої частин літального апарата у нічний час. Усі силові компоненти (силові електрокабелі, силові акумулятори, регулятори ходу та електродвигуни) з'єднані між собою за допомогою пайки, для забезпечення більш надійного електроживлення при великій силі струму. Уся електропроводка розміщена всередині перфорованих дюралюмінієвих труб рами даного літального апарата, для захисту проводки від снігу та дощу, та для покращення аеродинамічних властивостей рами із захованою проводкою та значно меншим аеродинамічним супротивом. Автопілот та електроніка для радіозв'язку розташована у герметичному пластиковому корпусі, передаючі та приймальні антени виведені назовні і розташовані на задніх та нижніх частинах рами полікоптера.

Барометричний альтиметр автопілота обов'язково прикритий шматочком поролону 5х5х10 мм (для його захисту від повітряних потоків гвинтів та для більш коректної реєстрації повітряного тиску та барометричної висоти без помилкових коливань тиску, пов'язаних із роботою бо повітряних гвинтів). Для збільшення відмовостійкості та безпеки польоту використовуються додаткові дублюючі синхронно працюючі автопілоти, при некоректній роботі основного автопілота входи ШІМ-сигналів на регуляторах ходу відключаються від ШІМ-виходів некоректно працюючого автопілота та перемикаються транзисторними ключами на ШІМ-виходи запасного коректно працюючого автопілота, для безперебійного потрапляння правильних сигналів широтноїмпульсної модуляції (ШІМ) від правильно працюючого автопілота на ШІМ-входи регуляторів ходу електродвигунів.

Центральна частина даного літального апарата, виконана із композитного матеріалу з'єднана із вісьмома променями, виконаними із перфорованої дюралюмінієвої труби, на котрих встановлені електродвигуни, на котрі встановлені багатолопатеві гвинти, обмотки електродвигунів з'єднані пайкою із регуляторами ходу, котрі у свою чергу з'єднані потужними конекторами із силовою акумуляторною батареєю, ШІМ-входи регуляторів ходу через транзисторні багатоканальні комутатори з'єднані із двома синхронно працюючими автопілотами (основним і резервним) таким чином, що при нормальній (штатній) роботі основного автопілота транзисторні багатоканальні комутатори з'єднують ШІМ-виходи основного автопілота із ШІМ- входами регуляторів ходу, при відхиленні від нормальної роботи основного автопілота транзисторні багатоканальні комутатори автоматично або по команді пілота відмикають ШІМ- входи регуляторів ходу електродвигунів від ШІМ-виходів некоректно працюючого автопілота і перемикають їх на ШІМ-виходи коректно працюючого резервного автопілота. Вісім багатолопатевих роторів вертикального зльоту- посадки, що обертають вісім електродвигунів дозволяють здійснювати плавний вертикальний зліт-посадку з будь-якого місця та виконувати ювелірно точне маневрування на малих висотах (у межах міських кварталів) - тобто забезпечують транспортний засіб функціями гелікоптера, при цьому для руху вверх - рівномірно збільшується швидкість обертання усіх восьми роторів, для руху вниз - рівномірно зменшується швидкість обертання усіх восьми роторів, для розвороту вліво - збільшується швидкість обертання роторів, що обертаються вліво, для розвороту вправо збільшується швидкість обертання роторів, що обертаються вправо, для руху вперед - збільшується швидкість обертання задніх двох роторів, для руху назад - збільшується швидкість обертання передніх двох роторів, для руху вліво - збільшується швидкість правих двох роторів, для руху вправо - збільшується швидкість лівих двох роторів.

Зо На Фіг. 1 представлено схему запропонованої корисної моделі при використанні шестилопатевих повітряних гвинтів, де: 1 - центральна частина рами літального апарата; 2 - кабіна літального апарата;

З - промені літального рами літального апарата; 4 - опори (шасі) рами літального апарата; 5 - двигуни (електродвигуни) літального апарата; 6 - багатолопатеві повітряні гвинти (ротори) літального апарата.

На Фіг. 2 представлено схему запропонованої корисної моделі при використанні восьмилопатевих повітряних гвинтів, де: 1 - центральна частина рами літального апарата; 2 - кабіна літального апарата;

З - промені рами літального апарата; 4 - опори (шасі) рами літального апарата; 5 - двигуни (електродвигуни) літального апарата; 6 - багатолопатеві повітряні гвинти (ротори) літального апарата.

На Фіг. З представлено схему запропонованої корисної моделі при використанні чотирьохлопатевих повітряних гвинтів, де: 1 - цен гральна частина рами літального апарата; 2 - кабіна літального апарата;

З - промені літального рами літального апарата; 4 - опори (шасі) рами літального апарата; 5 - двигуни (електродвигуни) літального апарата; 6 - багатолопатеві повітряні гвинти (ротори) літального апарата.

На Фіг. 4 представлено фотографію експериментального безпілотно-пасажирського полікоптера октакоптерної схеми НАУ ПКФ "Аврора" для експериментальних польотів лабораторних тварин (щурів) при використанні восьмилопатевих повітряних гвинтів, знизу у кабіні знаходиться жива експериментальна тварина (білий щур) масою 350 грамів. Для більшої наглядності на даній фотографії у даному експериментальному полікоптері (полікоптерному флаєрі) снято захисні кожухи гвинтів.

Корисна модель здійснюється наступним чином. Стоячи на шасі (на восьми підставках) на землі, вмикають вісім гвинтових двигунів вертикального зльоту-посадки та, плавно збільшуючи їх оберти, здійснюють плавний вертикальний зліт на необхідну висоту, далі на безпечній висоті збільшують частоту обертів задніх двигунів, що приводить до нахилу транспортного засобу вперед та забезпечує поступальний рух вперед із точки А у точку В, на підльоті до меж точки Б вирівнюють швидкості задніх та передніх двигунів та здійснюють плавну вертикальну посадку безпосередньо у пункт призначення. При необхідності летіти вліво -3більшують оберти правих двигунів і літальний апарат нахиляється вліво і одразу летить вліво. При необхідності летіти вправо - збільшують оберти лівих двигунів і літальний апарат нахиляється вправо і одразу летить вправо. При необхідності летіти назад - збільшують оберти передніх двигунів і літальний апарат нахиляється назад і одразу летить назад. При необхідності розвороту літального апарата за годинниковою стрілкою - збільшують оберти двигунів, що обертаються за годинниковою стрілкою. При необхідності розвороту літального апарата проти годинникової стрілки - збільшують оберти двигунів, що обертаються проти годинникової стрілки.

Запропоновані нові технічні рішення та безпілотна модель запропонованого нового авіаційного транспорту НАУ ІПІКФ "Аврора" у масштабі 1:100 успішно апробовані на базі відділу безпілотних літальних апаратів "Національного Авіаційного Університету" у присутності комісії із керівників підрозділів НАУ, у ході льотних випробувань визнані такими, що відповідають поставленим цілям та задачам даної корисної моделі, відповідають основним вимогам сучасної експериментальної авіаційної техніки, можуть бути корисними у подальших нових перспективних наукових розробках у галузі авіації, галузі транспорту і зв'язку, та у галузі медицини.

Запропонований транспортний засіб має такі переваги: - має можливість більш плавного вертикального зльоту та посадки безпосередньо з тротуарів, доріг та звичайних автомобільних паркувальних майданчиків, та не потребує спеціальних гелікоптерних майданчиків; - має закриті та заховані під корпусом (безпечні для пішоходів) гвинти, що дозволяє його безпечно використовувати в умовах густонаселених міських кварталів; - має можливість абсолютно стабільного і нерухомого зависання та ювелірно точного

Зо маневрування на малих висотах, що дозволяє безпечно використовувати даний транспортний засіб в умовах звичайних українських міських кварталів та проводити його зарядку електроенергією зі звичайних автозаправочних станцій; - можливість використання даного виду транспорту для проведення агротехнічних робіт полив (орошіння) та обробка хімікатами рослин сільськогосподарського та технічного призначення на полях безпосередньо з повітря на більш малих висотах (від 50 см), ніж це можливо із звичайних літаків та гелікоптерів, що забезпечить більш точне та більш економічне використання води, хімікатів, реагентів і т.д.; - можливість повністю забезпечити потреби екстрених муніципальних служб, як у швидкості, так і у маневреності; - можливість проведення будь-яких висотних рятувальних робіт (гасіння пожеж та евакуація постраждалих з верхніх поверхів хмарочосів та інших висотних будинків); - полікоптерна схема представляє класичний перехід кількості у нову якість (відповідність першому закону діалектики), тобто, використовуючи 3, 4, 6, 8, 12 або більше гвинтів, ми не отримуємо трикрилий, чотирикрилий, шестикратний або восьмикратний гелікоптер, а отримуємо принципово новий вид транспортного засобу із принципово новими властивостями, котрих жодний одногвинтовий гелікоптер не мав, а саме - ідеально плавний вертикальний зліт та посадку, можливість абсолютно нерухомого зависання (навіть в умовах вітра),ювелірно точне маневрування навіть на малих висотах в складних умовах густонаселених кварталів; - наявність у полікоптерній схемі 50 956 роторів, що обертаються за часовою стрілкою, та 50 95 їх антагоністів, що обертаються проти часової стрілки віддзеркалює принцип єдності та боротьби протилежностей (відповідність другому закону діалектики), і саме така антагоністична взаємодія діаметрально протилежних за функцією роторів забезпечує транспортному засобу стабілізацію по обертанню, без чого ідеально нерухоме зависання (нова якість) було би неможливим; - конструкція полікоптера забезпечує досить плавну протидію силі гравітації, тобто забезпечує "функціональну антигравітацію" що доводить відповідність третьому закону діалектики - заперечення, тобто сила тяги двигунів полікоптера, що протилежна за вектором силі гравітації заперечує заперечення вертикального зльоту тіл, що знаходяться під дією гравітаційного поля Землі;

- їз збільшенням кількості роторів крім вантажопід'ємності збільшується точність маневрування та відмовостійкість такого літального апарата; - політ експериментальної живої істоти (щура) на полікоптерному транспорті на висоту 700 метрів є цілком безпечним для даної істоти; - розгерметизація кабіни полікоптера на висоті 700 метрів не створює жодної шкоди здоров'ю експериментальної живої істоти (щура); - політ полікоптера у автоматичному режимі більш точний, більш зручний та більш безпечний, ніж політ у режимі ручного керування, тобто відхилення літального апарата за тангажем, креном, рисканням при автоматичному режимі керування у десятки разів менші, ніж при ручному режимі керування, що пов'язано із недоліками людини-пілота у порівнянні із електронним автопілотом; - за рівнем шкідливих механічних впливів на організм експериментальних тварин (перевантаження прискорення, коливання, вібрації) полікоптерний транспорт в десятки разів безпечніший і менш шкідливий для пасажирів, ніж автомобільний транспорт, що має особливе значення при доставці у майбутньому пацієнтів нейрохірургічного, політравматологічного, кардіологічного та реанімаційного профілю у тяжкому і вкрай тяжкому станах у операційні та реанімаційні відділення лікарень і медичних центрів. Тобто при відповідному доопрацюванні, можливо в майбутньому ставити питання про розробку і будівництво пасажирських полікоптерних флаєрів для повністю безпечного повітряного перевезення людей. - головною рухаючою силою повітряного гвинта - є механічний імпульс, тобто кінетична енергія (Ек-туг/2), що гвинт отримує при зіткненні із молекулами повітря при його обертанні, а не градієнт тисків повітря над і під гвинтом, тобто природа рухаючої (підйомної) сили повітряного гвинта - механічна (гравітаційна). - оскільки природа сили тяги повітряних гвинтів полікоптера і гвинтокрила подібна природі сили гравітації, і відрізняється від неї тільки протилежним вектором, можна вважати і полікоптер, і гвинтокрил "функціонально антигравітаційними" транспортними засобами, а їх політ можна описати наступними математичними формулами: С-М-т/Н?г-ті-м2/2 - для польотів над універсальним астрономічним тілом із масою М літального апарата масою т, та т:-д-т!:- м2/2 - для польотів над планетою Земля літального апарата масою т (де т": - маса усіх молекул

Зо повітря (або іншого робочого тіла), із котрими відбувається зіткнення роторів (пропелерів, гвинтів) літального апарата, С - гравітаційна константа). - при класичній схемі мікшування ШІМ-сигналів (без використання додаткових алгоритмів компенсації аварійно вимкненого двигуна), у квадрокоптері та у гексакоптері для аварійного некерованого падіння із багатократним опрокиненням у повітрі - достатньо відмови одного з чотирьох (для квадрокоптера), або одного з шести (для гексакоптера) ротора. - при класичній схемі мікшування ШІМ-сигналів (без використання додаткових математичних алгоритмів компенсації аварійно вимкненого двигуна), октакоптер може продовжувати нормальний політ при відмові двох із восьми роторів, тільки при відмові третього - відбувається некероване падіння із багатократним опрокиненням у повітрі. - для гарантовано безаварійних польотів, особливо при польотах над мегалополісом, мультироторний літальний апарат повинен мати не менше 8 роторів, бо при меншій їх кількості (6, 4, 3), відмова лише одного ротора призводить до неминучого аварійного падіння літального апарата із значними його ушкодженнями, та можливістю нанесення шкоди жителям міста та їх майну. - для забезпечення більш стабільної роботи всіх обмоток електродвигунів та, як наслідок, для забезпечення більш точного, більш стабільного та безаварійного польоту мультироторного літального апарата (особливо в умовах перевантаження вантажем та в умовах проливного дощу) необхідне з'єднання силових електрокабелей електродвигунів із джерелом живлення за допомогою пайки. - при з'єднанні силових електрокабелей електродвигунів із джерелом живлення за допомогою конекторів (навіть якісних із позолоченими контактами) при підвищенні вологості повітря, або навіть при невеликому дощі відбуваються іскріння таких конекторних контактів, перегрів у ділянці конекторного з'єднання, значне зниження потужності однієї із З груп обмоток та перегрів працюючих 2 груп, що призведе до нестабільної роботи та перегріву електродвигуна, зниженню обертів даного ротора та нахилу полікоптера у бік такого неповноцінно працюючого двигуна, нестабільному польоту, що нерідко закінчується екстреною аварійною посадкою із частковим пошкодженням літального апарата. - для корректної та стабільної роботи барометричного альтиметра, необхідно розташовувати автопілот у негерметичному захисному корпусі (наприклад із тонкого пластику), бо для уникнення потрапляння повітряних потоків від гвинтів полікоптера, та повітряних потоків віддзеркалених від поверхні Землі безпосередньо на отвори бародатчику, для досягнення даної задачі також необхідно обов'язково прикривати отвори бародатчика шматочком поролону або шматочком іншого м'якого пористого матеріалу. - з економічної точки зору є можливість використання рами полікоптера, виготовленої із перфорованої дюралюмінієвої квадратної труби, що така ж легка, як і карбонова труба, але у рази дешевше, та на відміну від карбонової труби у 2-3 рази рідше ламається при падіннях полікоптера, що приводить до зменшення собівартості полікоптера та у 2-3 рази зменшує витрати під час його льотної експлуатації. - куполоподібне крило дозволяє створювати знижений тиск над крилом і підвищений тиск під крилом, таким чином, дозволяє створювати градієнт тисків, що дозволяє у режимі зависання полікоптера економити певну кількість енергії джерел живлення (до 4095 енергії), використовуючи ефект Коанди, що дозволяє створювати ефект повітряної подушки на будь- яких висотах, незалежно від близькості від пласких поверхонь. - враховуючи сучасні реалії української дорожньо-транспортної інфраструктури, полікоптери можуть дозволити без ремонту доріг, без будівництва аеродромів та вертодромів у найближчі часи отримати ідеально швидке, ідеально-маневрене та невимогливе до інфраструктури транспортування пасажирів та вантажів, що у свою чергу дозволить повністю вирішити проблему екстреного транспортування хворих із невідкладною патологією з місця виникнення хвороби безпосередньо до медичних центрів вищих рівнів надання медичної допомоги. - полікоптерна схема дозволяє повністю відмовитись від складної механічної системи автомату перекосу несучих гвинтів гелікоптера, що робить полікоптери набагато простішими та дешевшими у будуванні та дозволяє зекономити ресурс джерела енергії, на відміну від класичних гелікоптерів. - використання багатолопатевих гвинтів дозволяє збільшити у 2-4 рази питому тягу роторів, без збільшення розмірів літального апарата; - використання регуляторів хода із збільшеною потужністю дозволяє безпечно без перевантаження і вигорання транзисторних ключів збільшити прискорення (гальмування) літального апарата, та збільшити швидкість підйому та спуску, що дозволяє зменшити витрати часу та електроенергії на такі проміжні (неосновні) маневри і у результаті більше часу і енергії залишити на корисний горизонтальний політ для виконання основної задачі польоту; - більш прості, легкі, надійні та стійкі шасі, із меншим аеродинамічним супротивом при горизонтальному польоті; - використання габаритних світлодіодних вогнів та потужних світлодіодів білого світла, дозволяє успішно використовувати такий літальний апарат в умовах смерек та темряви; - використання поряд із основним одного і більше резервних автопілотів і системи перемикання ШІМ-входів регуляторів ходу на ШІМ-виході потрібного коректно працюючого автопілота дозволяє у рази збільшити відмовостійкість літального апарата при самих небезпечних аварійних ситуаціях із відмовою автопілота і системи керування літальним апаратом.

Джерела інформації: 1. Вертолеть, расчет и проектированиє. Том 2. Колебания и динамическая прочность Миль

М.Л., Некрасов А.В., Браверман А.С. и др. - М.: Машиностроение, 1967. - С. 424. 2. Азродинамика и динамика вертолета. Пейн П.Р. Гос. науч.тех. и адат. - ОБОРОНГИЗ, 1963. - С. 491. 3. Вертолетьі. Расчет интегральньїх азродинамических характеристик и летно-технических данньїх. Вильдгрубе Л.С. - Издательство: Машиностроение, 1977. - С. 151. 4. Оцаадгосоріег сопігої ивіпд ап оп-боага мідео зувієт м/йй ой-роага ргосеззіпуд. Возпак

Маїєх2. Маїко Огадо. Віагіс Зазо. НКоброїйс5 апа Ашопотоив бузіетв, Арг 2012. - 60 (4). - Р. 657- 667. 5. Оріїтігайоп-разей іегаїме Ієагтпіпуд ог ргесізе диадгосорієг іга|есіогу ігасКіпд. ЗспоеїЇїд

Апдеїа Р. Миеїег Рабіап І. Б'Апагєа Напйаєїо. Ашопотоив Нобоїв5, Ацо 2012. - 33(1-2). - Р. 103-

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Восьмироторний авіаційний транспортний засіб вертикального зльоту-посадки, який відрізняється тим, що рама даного літального апарата виконана із перфорованої дюралюмінієвої труби і складається із восьми радіально розбіжних променів від центру до периферії, у центральній частині рами зверху розміщено пластиковий контейнер для автопілоту

   60 із антеною СРБ/Сіопазз/СайЦіео, електроніки для керування літальним апаратом (приймач сигналів радіокерування), та іншої електроніки цільового завантаження (бортових відеокамер, передавачів МУі-Рі, відео-, аудіосигналів), у центральній частині рами знизу розміщено акумуляторний відсік, де розташовані силові батареї для живлення регуляторів ходу електродвигунів та невеликий акумулятор для незалежного живлення електромереж автопілота, під акумуляторним відсіком розташована кабіна для вантажів та пасажирів (для експериментальних тварин), знизу до кожного із 8 променів перпендикулярно прикріплено по одній опорі, виконаній із перфорованої дюралюмінієвої трубки, таким чином уся конструкція літального апарата стоїть на землі на восьми опорах, що виконують функцію шасі, на кінці кожного із восьми променів зверху встановлено безколекторний електродвигун збільшеної у 2-4 рази потужності, тобто у 2-4 рази більше потужності, необхідної для обертання звичайного дволопатевого гвинта (наприклад для октакоптера із довжиною променів 50 см та призначеного для експлуатації дволопатевих повітряних гвинтів довжиною 11 дюймів встановлено двигуни із потужністю 400 Ватт замість 100-150 Ватт), на вали даних електродвигунів із збільшеною потужністю замість дволопатевих гвинтів встановлено шестилопатеві гвинти (при необхідності зменшення максимальної удільної тяги ротора встановлюють чотирилопатеві гвинти, для збільшення питомої тяги встановлюють восьмилопатеві гвинти), при цьому замість одного восьмилопатевого гвинта можна встановити на один вал чотири звичайних дволопатевих гвинта, замість одного шестилопатевого - три звичайних дволопатевих гвинта та замість одного чотирилопатевого гвинта - два звичайних дволопатевих гвинта, кут атаки гвинтів найбільший у центральних частинах лопатей та поступово знижується і найменший на їх периферії, дані гвинти заховані під захисними решітками для уникнення зіткнень повітряних гвинтів із іншими об'єктами при польотах в умовах густонаселених кварталів мегалополісу, для подачі струму на обмотки електродвигунів встановлено регулятори ходу потужністю у 3-4 разів більше максимальної потужності використовуваного електродвигуна (наприклад для електродвигуна потужністю 400 Ватт використовуються регулятори ходу із максимальною потужністю 1200-1600 Ватт або 60-80 ампер максимальної сили струму при напрузі 22 вольта, замість 40 ампер максимальної сили струму при напрузі 22 вольта), на кінці кожного із восьми променів знизу встановлено потужні світлодіоди білого світла (потужністю 3-5 Ватт), направлені донизу для підсвітки того, що знаходиться під літальним апаратом у нічний час, також на рамі встановлено Зо ще кілька потужних світлодіодів білого світла (потужністю 3-5 Ватт), направлені допереду для підсвітки того, що знаходиться спереду літального апарата у нічний час, на задній частині задніх променів рами встановлені червоні світлодіодні габаритні вогні у вигляді світлодіодних стрічок, на передній частині передніх променів рами встановлені сині світлодіодні габаритні вогні у вигляді світлодіодних стрічок для означення задньої та передньої частин літального апарата у нічний час, усі силові компоненти (силові електрокабелі, силові акумулятори, регулятори ходу та електродвигуни) з'єднані між собою за допомогою пайки, для забезпечення більш надійного електроживлення при великій силі струму, уся електропроводка розміщена у середині перфорованих дюралюмінієвих труб рами даного літального апарата, для захисту проводки від снігу та дощу та для покращення аеродинамічних властивостей рами із захованою проводкою та значно меншим аеродинамічним супротивом, автопілот та електроніка для радіозв'язку розташовані у герметичному пластиковому корпусі, передаючі та приймальні антени виведені назовні і розташовані на задніх та нижніх частинах рами полікоптера, барометричний альтиметр автопілота обов'язково прикритий шматочком поролону 5хбх10 мм (для його захисту від повітряних потоків гвинтів та для більш коректної реєстрації повітряного тиску та барометричної висоти без ложних (хибних, помилкових) коливань тиску, пов'язаних із роботою повітряних гвинтів), для збільшення відмовостійкості та безпеки польоту використовуються додаткові дублюючі синхронно працюючі автопілоти, при некоректній роботі основного автопілота входи ШИМ-сигналів на регуляторах ходу відключаються від ШИМ-виходів некоректно працюючого автопілота та перемикаються транзисторними ключами на ШИМ-виходи запасного коректно працюючого автопілота, для безперебійного потрапляння правильних сигналів широтноіїмпульсної модуляції від правильно працюючого автопілота на ШИМ-входи регуляторів ходу електродвигунів.

   Кк ї Я кий коли х . 1 в І ШИЯ ють, й. й - З в НИ ше Ше р ц к ке: за п У Її г хї пивний рей є х Ше ч - хі , і і і - ра дина ра з ш- г - ч ь 4 Я . ра Ї х ро - ре х о ХМ и і З г ; р шт р У шу уза о ; й ; а Ме в у й р х ра ше З щі нн ра А х ши ще й х й х і і зр р я б Ц х ре К Б і Кк х ї У 7 й х г / х Й ів й х дк Мей - о , зх хе ГУ й КОС и ки ва тк КО: й

   Я. Х й Кс К: 5. і б зи коту а вав ня з ОТАК й у у я В х й тим те щ і Й в ану чи ее й сао М кн оз НН а ни я А А ждав Ки і у і і у 3 май х А й хі Й

   Фіг. 1 л ит с й «7 Я и и мечі З 6 хо сту с фани -й виш У Кл У ї ОХ о дк ра ще й 7 у М рана нау, но с І З Кк Пи К х че 1 у в Б ч ра сл з Ка - ма у ЧИ х ЯК Бо шо, Др ї | я р сь Чину: у, К м й я іч У й чи шу / А щ іа г й х т т й Ж й - й Кз Х с і З Шо Ко Ж щі Ше | й ща о Х дя ть : ; сто

   Що. ф ще СКК дит чо ис Й и Ко я Шк » нн ре я вч пан о не» зе д нн ра че я У а а д сн вен р ке Й / Бе пи

   Фіг. 2 с- и сти 4 КОХ 7 Я ох й Кй 4 ШИ р - пе 2 зчляння У. ре Бі М КК 7 ча Й жі Ме нин З в | А че К КУ» я З м о Її ЩО Бе 5-3 я ДК ше Й Ь ра й во а с й й ть с ран у з о й о ж: ооо я и сі чех С - І ОК ий --т К х т Б я" вс ро ч З . КЕ і я й й я г» й У б в нн й ли я Кк й Са в Я ж Я х г у й я А Ка У їй і х Ії і уд ХХ -й х и І Я а й ща ан й іх і п і: шк щі - ж х а Й дня Кк с А й -Ж- о ЧИ ро / і Шькя й Ї ТС» й / ЧО: др нь я ще ДО іа ра і ї ва вч ра х 1 у ння ваше х - дян ПЗ ху я рон ж М. Й пий т. СЛ я КУ Ко Сх шк З ЩЕ - й 5 що ання --3 на й ля у. ж се в а. ж пе ее Ок ОО п ПО с о. о. с шу ї ОО КК КК В ОК КО ОКО ев о сс: - с с ХО КОКО КЕ КК КК Кв ОК В МОХ ОКО КК Я КВ ОВ ОК бе М КО п. КЕ де о її на с о КО ОА ХХ МУК ЕН М З я ОО ОО 0: 000 й -5 вий ДЦ МЕ Ох З ОО щ Зоо я Б ке Ов с 5 Б ЦБ юю с о ОВ о ВОК кв оо В ОО КАМ МОВ о. о КОЖ ах С: сов ях Де с кава» хх й Ко Б ОО ОВ, СО Жа о ОО о ШИ М ОО 00 "г АН ен ее КО ьо з СО Б НЕ я ОКХ т Е ее о В хх Я по «5 Ко Й я. оч в. ЦО в и о. ше. Б її. 7 Ве що СО Ей Ен - ЕН КК В, Манн ке щК а ххх УК о В о ОК ох В Й КК я ЖК ХУ . ОКХ 5 Ох Ме Я ОХ М Б й п ше А о. ч з а ши оон я о БЖ З У : о Ме в |) Сеня ча шо ов що с ще: і Є є. - ШИ Кс Ве ОККО К ВВ УКХ Зоні КО 7. ВУ ЕК а й: хх Є с й хз ЗООМВНеЄ ще зе ОА: МИЙ Бах ок мі. Б ОХ я сш де КК СС - МВ в хе Кв ав оайЙ зн дк КК «Б. ДК «5 ХО с М і пом Ме ши Є Б, «С не КК я Я ВМО 4 що М юю ОК 8 Зк «ВХ її че. ЕЕ З й , нив с КК с Й зей ко ККУ. бо зе с Я хо кЬ МОЖ с. а шо он х ОВ иа їй Збеаеннос о. ЖК а ВО МО КК де Ко ОК о ОО МОМ ХХ ОК КВ ЗК хх М ОКО М Зх о а Вс с п ОО ши я ОО она Ка її. се ОХ її с Ва М КЕ ех о о. я Ох ОХ КО ОК КАК ОК ОКХ ОККО ХХ КК о. о. . Ха о и, с» М Оса М ОКХ ХХ ОКА ОБО ОО В В ЕКО т в. о с с п о. . с о. ОК КК Ка ОЗ В ОХ У У М в т . г - ск с ССС 0. З см оС с Міністерство р і озвитку економіки, торгівлі Я сим ; торгівлі та сільського господарства України, ру кого, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП "Український і і й інститут інтелектуальної і ьної власності" її ; вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601