UA148023U - Літальний апарат, конструкція якого трансформується для роботи у широкому діапазоні висот - Google Patents

Abstract

Заявлений літальний апарат, що запускається складеним у внутрішній порожнині балістичного снаряда за допомогою гармати, і який трансформується у безпілотний літальний апарат з корисним навантаженням. Літальний апарат оснащено реактивною рушійною установкою та системою орієнтації та стабілізації, при цьому рушійна установка виконана з можливістю від'єднання від літального апарата, що послідовно трансформується з кінетичного носія у безпілотний літальний апарат.

Description

Корисна модель належить до апаратів, що запускаються з гармати, конструкція яких трансформується з кінетичного носія у безпілотний літальний апарат, корисне навантаження яких може бути використано для моніторингу довкілля у широкому діапазоні висот від ближнього космосу до нижніх шарів атмосфери, а також одночасної, у рамках поточної місії, доставки на визначені висоти викидних модулів з датчиками фізико-хімічних параметрів іоносфери і атмосфери.

Відомий літальний апарат (5 6392213 В1, МПК В64С 3/51, дата публікації: 2002.05.21), призначений для розміщення в оболонці артилерійського снаряда, запуску за його допомогою, розгортання після виходу з нього та придатного для аеродинамічного польоту. Такий літальний апарат пристосований для запуску за допомогою балістичної системи пуску, такої як гармата.

При цьому через певний час після пуску оболонка артилерійського снаряда і літальний апарат, що знаходиться у захисному кожуху розділяються і кожух уповільнюється за допомогою парашута. В подальшому, захисний кожух скидається і літальний апарат здійснює політ за рахунок тяги повітряного гвинта, що приводиться у дію електромотором.

Недоліком такого апарата є те, що він працює у обмеженому діапазоні висот, що не перевищує висоту підйому артилерійського снаряда по балістичній траєкторії. Ще одним недоліком є те, що при використанні такого апарата неможливо здійснювати моніторинг одночасно на декількох висотах.

Відомий трансформовний літальний апарат, що запускається з гармати (05 6260797 ВІ,

МПК вВб4С 3/56, В64С 39/00, дата публікації: 2001.07.17), що являє собою авіаційний літальний апарат, що трансформується з конфігурації балістичного снаряда у конфігурацію літака. При цьому міцна задня частина циліндра використовується і як оболонка артилерійського снаряда, і як фюзеляж літака. Літальний апарат має крила, що розгортаються з циліндра і у різних варіантах виконання має надувну хвостову частину, парашут, який зворотно розгортається з його носової частини, двигун, пов'язаний зі складним пропелером, паливний бак, щонайменше одну посадочну штангу, а також систему керування. Такий апарат має дальність польоту, що може перевищувати 100 морських миль.

Недоліком такого апарата є те, що він працює у обмеженому діапазоні висот, що не перевищує висоту підйому артилерійського снаряда по балістичній траєкторії.

Зо Відомий спосіб керування артилерійсько-ракетним комплексом для виведення у верхні шари атмосфери і приземлення корисного навантаження і елемент артилерійсько-ракетного комплексу для здійснення способу (ПУ 70484 А, МПК Б41БЕ 1/00, дата публікації: 2004.10.15), за яким виведення корисного навантаження у верхні шари атмосфери здійснюють за допомогою артилерійсько-ракетного комплексу. Первісний розгін корисного навантаження забезпечують при близькому до вертикального положенню ствола бойової машини, а після пострілу послідовно, по відповідному алгоритму, здійснюють відділення вузлів, що відпрацювали, потім дорозганяють корисне навантаження, причому момент скидання обтічника і величину тимчасової затримки перед початком дорозгону корисного навантаження вибирають за умови досягнення максимальної висоти польоту. Елемент такого артилерійсько-ракетного комплексу включає бойову машину і активно-реактивні боєприпаси, що складаються з корисного навантаження, двигуна і силового стакана, причому двигун розміщений усередині силового стакана.

Недоліком такого елемента артилерійсько-ракетного комплексу для здійснення способу є те, що його корисне навантаження спускається на парашуті і тому займає довільне кутове положення у просторі. В такому випадку робота телекамер у складі корисного навантаження буде неефективною. Іншим недоліком є те, що корисне навантаження під час спуску на парашуті рухається по некерованій траєкторії.

В основу корисної моделі безпілотного літального апарата, конструкція якого трансформується для роботи у широкому діапазоні висот покладено задачу винайдення такої конструкції апарата, за якої забезпечуються нові та покращуються відомі технічні характеристики, та збільшуються функціональні можливості, а саме розширюється діапазон робочих висот та відстаней, де забезпечується орієнтоване положення корисного навантаження, підвищується час його перебування у повітрі, з'являється можливість, у рамках поточної місії, доставки на визначені висоти викидних модулів з додатковим корисним навантаженням.

Це є дуже актуальним для розширення галузі застосування такого апарата.

Для реалізації цього задуму конструкція апарата, що запускається складеним у внутрішній порожнині балістичного снаряда за допомогою гармати, і який трансформується у безпілотний літальний апарат, містить реактивну рушійну установку, яка здійснює його додатковий розгін, а безпілотний літальний апарат з корисним навантаженням містить систему орієнтації та стабілізації.

Новим у апараті, що запускається складеним у внутрішній порожнині балістичного снаряда за допомогою гармати і який трансформується у безпілотний літальний апарат з корисним навантаженням є те, що він доповнений реактивною рушійною установкою, а безпілотний літальний апарат - системою орієнтації та стабілізації, при цьому реактивна рушійна установка виконана з можливістю від'єднання від безпілотного літального апарата, а корисне навантаження представлене апаратурою для вимірювання фізико-хімічних параметрів атмосфери та іоносфери, приладами спостереження за земною поверхнею, системою запису і передачі інформації.

Завдяки наявності зазначених елементів розширюється діапазон робочих висот та відстаней, де забезпечується орієнтоване положення корисного навантаження, підвищується час його перебування у повітрі.

В окремому варіанті реалізації безпілотного літального апарата він виконаний у вигляді планера.

В іншому варіанті безпілотного літального апарата - у вигляді дельтаплана.

В окремому варіанті реалізації безпілотного літального апарата він виконаний у вигляді аеростата.

В іншому варіанті безпілотного літального апарата він виконаний у вигляді літака.

В окремому варіанті реалізації безпілотного літального апарата він виконаний у вигляді мотодельтаплана.

В іншому варіанті безпілотного літального апарата - у вигляді літака-аеростата.

В окремому варіанті реалізації безпілотного літального апарата він виконаний у вигляді коптера.

Кожен з варіантів виконання безпілотного літального апарата передбачає можливість використання гальмівного пристрою, наприклад парашуту, для уповільнення руху у верхніх шарах атмосфери, можливістю несення викидних модулів з додатковим корисним навантаженням, приймально-передавальної апаратури для управління його роботою та посадочного пристрою для м'якого приземлення.

Зо Безпілотний літальний апарат, конструкція якого трансформується, для роботи у широкому діапазоні висот працює наступним чином.

Суть корисної моделі, що заявлено пояснюється кресленнями фіг. 1-5.

На фіг. 1 схематично зображено безпілотний літальний апарат, розміщений у внутрішній порожнині балістичного снаряда 1, що виконує функцію силового стакана, і закритий зверху головним обтікачем 2. Окремі елементи апарата знаходяться всередині корпусу З і являють собою реактивну рушійну установку 4 та корисне навантаження 5. Корпус З у вихідному положенні спирається через демпфер б на дно силового стакана. Під головним обтікачем 2 розміщений гальмівний пристрій 7, наприклад парашут, що прикріплений до рушійної установки 4.

На фіг. 2 схематично зображено безпілотний літальний апарат після виходу з силового стакана, при цьому він розміщується у корпусі З з головним обтікачем 2, всередині яких знаходяться реактивна рушійна установка, корисне навантаження і гальмівний пристрій. На поверхню корпусу виходять отвори сопел газореактивних двигунів 8.

На фіг. 3 схематично зображено безпілотний літальний апарат, трансформований у безмоторний літальний апарат - планер, що має викидні аеродинамічні несучі поверхні 9, при цьому рушійна установка 4, що відпрацювала, приєднана до корпусу 3.

На фіг. 4 схематично зображено безпілотний літальний апарат, трансформований у безмоторний літальний апарат - дельтаплан, що має викидні аеродинамічні несучі поверхні 10.

На фіг. 5 схематично зображено безпілотний літальний апарат, трансформований у безмоторний літальний апарат - аеростат, що має надувні балони 11.

На фіг. б схематично зображено безпілотний літальний апарат, трансформований у моторний літальний апарат -- літак, а у розрізі - розташовані в корпусі З корисне навантаження 5, що включає викидні модулі з датчиками фізико-хімічних параметрів атмосфери, телекамери, з'єднані електронною апаратурою та посадочний парашут, а також аеродинамічні несучі поверхні 9, двигун 12, пропелер 13, джерело енергії для двигуна 14.

На фіг. 7 схематично зображено безпілотний літальний апарат, трансформований у моторний літальний апарат - коптер, що має корисне навантаження 5, двигун 12, пропелер 13, що обертається у горизонтальній площині, та джерело енергії для двигуна 14.

Безпілотний літальний апарат, трансформований у мотодельтаплан, поєднує у собі викидні аеродинамічні несучі поверхні 9 дельтаплана та двигуна 12, пропелера 13 і джерело енергії для двигуна 14 -- літака, що зображені відповідно на фіг. 4 та фіг. 6.

Безпілотний літальний апарат, трансформований у літак-аеростат, поєднує у собі елементи аеростата та літака, зображених відповідно на фіг. 5 та фіг. 6.

Конструктивно, корпус літального апарата З являє собою трубу, що має отвори для висування аеродинамічних несучих поверхонь 9, задній отвір - для виходу повітря при роботі пропелера 13, при цьому в передню частину корпусу З вставлено реактивну рушійну установку 4, що може бути від'єднала від нього після проходження апогею в окремих режимах роботи апарата.

Конструктивне виконання зазначених інших складових частин апарата загальновідоме в приладобудуванні, машинобудуванні і техніці літальних апаратів.

Безпілотний літальний апарат працює таким чином. За допомогою пострілу з гармати, з'єднані між собою елементи: силовий стакан 1, головний обтікач 2 та розміщені в них корпус З і реактивну рушійну установку 4 прискорюють у напрямку, близькому до вертикального, при цьому демпфер 6 амортизує вплив прискорення на корисне навантаження 5.

Певний час апарат рухається по інерції в напрямку апогею траєкторії, після чого на попередньо визначеній висоті, що, як правило, складає 10-15 км, приводять у дію реактивну рушійну установку 4. Вона витягує приєднані до неї збірку - корпус З з корисним навантаженням 5 і головним обтікачем 2 з силового стакана 1 і вони рухаються угору під дією реактивної тяги.

Затим, після вигоряння палива у рушійній установці 4, вищезазначена збірка продовжує рух по інерції. На цій ділянці траєкторії здійснюють орієнтацію та стабілізацію кутового положення збірки за допомогою газореактивних двигунів 8. Апаратура, що складає корисне навантаження 5, виконує заплановані вимірювання. Підтримання необхідної орієнтації та стабілізації здійснюють як на ділянці траєкторії як до апогею, так і після його проходження. В окремих варіантах роботи рушійну установку 4 після завершення її роботи від'єднують від літального апарата.

При досягненні шарів атмосфери, де можлива робота гальмівного пристрою 7, в окремих варіантах місії його приводять у дію. В окремих варіантах виконання такого гальмівного

Зо пристрою у вигляді парашута, його виконують з можливістю примусового розгортання за допомогою надування трубки, розміщеної по периметру купола, стисненим газом. На цій ділянці польоту, в окремих варіантах місії, від блока з корисним навантаженням 5 відділяють викидні модулі, що також виконують заплановані вимірювання і відправляють інформацію про них по радіоканалу у наземний приймальний пункт. По досягненні зазначеної збірки з елементів 2, 3, 5 більш щільних шарів атмосфери, здійснюють трансформацію її конструкції у один з перелічених вище літальних апаратів. В окремих варіантах виконання місії апарат спрямовують у визначений район посадки. При цьому посадку здійснюють з використанням посадочного пристрою, наприклад парашуту, а в окремих випадках - без його використання, враховуючи механічну стійкість конструкції літального апарата до великих перевантажень.

Таким чином, пропонований літальний апарат за рахунок трансформації своєї конструкції забезпечує його роботу у широкому діапазоні висот від ближнього космосу до нижніх шарів атмосфери, а також одночасної, у рамках поточної місії, доставки на визначені висоти викидних модулів з датчиками фізико-хімічних параметрів іоносфери і атмосфери, що набагато розширює сферу його застосування.

Конструктивне виконання зазначеного вище безпілотного літального апарата, конструкція якого трансформується, для роботи у широкому діапазоні висот від ближнього космосу до нижніх шарів атмосфери загальновідоме в техніці літальних апаратів (див. "Основь проектирования летательньїх аппаратов (транспортньюе системь)". Учебник для технических вузов. В. П. Мишин, В. К. Безвербьй, Б. М. Панкратов и др.; Под ред. В. П. Мишина. - М.:

Машиностроение, 1985. - 360 с.).

Claims (12)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Літальний апарат, що запускається складеним у внутрішній порожнині балістичного снаряда за допомогою гармати, і який трансформується у безпілотний літальний апарат з корисним навантаженням, який відрізняється тим, що літальний апарат оснащено реактивною рушійною установкою та системою орієнтації та стабілізації, при цьому рушійна установка виконана з можливістю від'єднання від літального апарата, що послідовно трансформується з кінетичного носія у безпілотний літальний апарат.

2. Літальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що містить систему орієнтації та стабілізації.

3. Літальний апарат за пп. 1 та 2, який відрізняється тим, що містить гальмівний та посадочний пристрої.

4. Літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що безпілотний літальний апарат, у який він трансформується, додатково містить виконане у вигляді викидних модулів корисне навантаження.

5. Літальний апарат за пп. 1, 2, З та 4, який відрізняється тим, що корисне навантаження представлене апаратурою для вимірювання фізико-хімічних параметрів атмосфери та іоносфери, приладами спостереження за земною поверхнею, системою запису і передачі інформації.

6. Безпілотний літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді планера.

7. Безпілотний літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді дельтаплана.

8. Безпілотний літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді аеростата.

9. Безпілотний літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді літака.

10. Безпілотний літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді мотодельтаплана.

11. Безпілотний літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді літака-аеростата.

12. Безпілотний літальний апарат за пп. 1, 2 та 3, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді коптера.

ї Ї я-У т я Ка В най Н ше . а й Н Щи ж ша Й ння з я ї зе КЗ ї у тк, й І з і й . : еглхі ШИ ний й Ще Х ЗИ 7 у шити ї Й ж мне с лай Я ,хшан ді , ще ! : В БЕ сен сг ї де Я 5 як ї 2 Б с Б : я Я А БЖ: в Ко ; Я БО Ї. Ки ох 1 Зк : В ЕК КРУ : 55 ж ШКІ ! Ска АВК Й ЧЕ ЗОНІ І 15 Б | Я Яд Н Ж: рок З. З це ТА й ОЗ Ноя ! Мох Бей Її. ї щЕ ік ї ле в 51 : г й Ч : ве ИН Б чі В Се рек ї м р Ша ГК Со В р сни, ік Ж Х 12 що Я ді ; же вух се Кк У но й МК. - ие х Моя

; с. ї рий ек | Я що СЯ т мя я : г. ка г Х щиЯ : мя гл і де Бе я суя і 2 7 ШУ Н І 2 пе ща я ! УК Я Н М

БК. "БА

Б. Й ТК. НО ; Ех 5 ще КЕ ' с : п й ! Я їх Ку х ЇХ : я метя Ії о рин ще М : і ще : ке а та : по Ке мк й Я к СК с Б ннчннннння 5 ве Я петилиужиння ій - Бк, укотеек зх Мав ШИ ;

-. а МК, Хо ЧІ ен ще ще У З 5 УЖ вив МОБ ОО аю 3

Фіг. 1

/ з ни Ше 3 . ки з су : і ше / ; і / | у / : Е шШНО з і х ( . лк я І й З Я ' шт К ! І щи 7 й | и 5 : У З х і х і х і чи ' х з я ху 4 х І К- і х ' х : ше ! ше і Фо

Фіг. 2

З Пе пише ; І Є - З р р я- КЕ й 4 що І сип. ши... «НА --.- пана А на Х

Фіг. З ї ро ! : й З ГИ 4 в ра і Ка і ш- нн нн нн ра кт

Фіг. 4 ї 1 -е Ше - ра Ши х ра Шин і - 6 . т ч питтттттттттттт тт питати / че нн й З фіг. 5 Шина

Н б. В ро і я рок і 4 15

-. / ЕД ї Е | / ! | г; І 7 ! й Щі Й і і. й пдегекккннне й ли х шк сон ви нед сажнняжняя - х / у А ших фонтан й я даннт х ! і й й і у й Її х х І Й х і Х у о, х -- а і У З і Х у х ЩО тої 14:

Фіг. б р Е кт Ї т ма ще дит ще 14 тн . Ша : й Ши я ЕХ

Фіг. 7