FLAT MOTION SIMULATION OF A TWIN-ENGINE LIGHTER-AIR FLIGHT VEHICLE
Authors: Фурсов В.Б. , Писаревский Ю.В. , Ген Ж.А. 
Published: July 2024

рассматривается моделирование плоского движения беспилотного летательного аппарата дискообразной формы с положительной плавучестью. Перспективные летательные аппараты такого типа имеют на поверхности оболочки солнечные батареи и допускают применение бестопливной энергетической установки, что обеспечивает работоспособность аппарата на высотах 20000-22000 метров. Летательные аппараты, имеющие возможность работы в режиме зависания в определённой точке пространства при длительном полётном времени, допускают применение только электрических силовых установок. Теоретически длительность полётного времени определяется временем безотказной работы аккумуляторных батарей. Одними из существенных недостатков, органически присущих дирижаблям, являются высокая парусность и низкая манёвренность. Дискообразная форма летательного аппарата удачно сочетает высокие энергетические возможности, обеспечиваемые солнечной батареей, сниженную парусность и допускает повышение манёвренности аппарата. Однако известно, что летательные аппараты такой формы крайне неустойчивы в полёте и при воздействии ветровой нагрузки. Электрическая силовая установка отличается особо ценным качеством – хорошей управляемостью. Бесщёточные двигатели постоянного тока идеально подходят для работы на больших высотах при температурах окружающей среды -50 °С. Для управления двигателями используются современные системы управления и навигации, которые стабилизируют принципиально неустойчивый полет. Для оценки манёвренности дирижабля необходимо выполнить моделирование плоского движения летательного аппарата по заданной траектории. Управление движением по заданной траектории в ручном режиме достаточно сложная задача. Но и в автоматическом режиме полет по заданной траектории имеет определённые ограничения по скорости: чем больше скорость, тем менее управляем аппарат, в отличие от самолета. В данном случае принципы построения системы регулирования, используемые и в квадракоптерах, при некоторой систематической ошибке дают вполне приемлемые траектории полета. Приведены результаты моделирования плоского движения летательного аппарата по заданной траектории

the article discusses the modeling of the plane motion of a disc-shaped unmanned aerial vehicle with positive buoyancy. Perspective aircraft of this type have solar panels on the surface of the shell and allow the use of a fuel-free power plant, which ensures the operation of the device at altitudes of 20,000 - 22,000 meters. The flying devices that have the ability to operate in hovering mode at a certain point in space during a long flight time allow the use of only electric power plants. Theoretically, the duration of the flight time is determined by the uptime of the batteries. One of the significant disadvantages inherent in airships is high windage and low maneuverability. The disc-shaped shape of the aircraft successfully combines the high energy capabilities provided by the solar battery, reduced windage and allows for increased maneuverability of the device. However, it is known that flying devices of this shape are extremely unstable in flight and exposed to wind loads. The electric power plant has a particularly valuable quality - good controllability. Brushless DC motors are ideal for operation at high altitudes at ambient temperatures as low as 50°C. To control the engines, modern control and navigation systems are used, which stabilize the fundamentally unstable flight. To assess the maneuverability of an airship, it is necessary to simulate the plane motion of the aircraft along a given trajectory. Controlling movement along a given trajectory in manual mode is a rather difficult task. But even in automatic mode, flight along a given trajectory has certain speed restrictions: the higher the speed the less controllable the device, unlike an airplane. In this case, the principles of constructing a control system also used in quadcopters with some systematic error give quite acceptable flight trajectories. The results of modeling the plane motion of an aircraft along a given trajectory are presented