Сборно-разборный беспилотный летательный аппарат с горизонтальным полетом вертикального взлета и посадки

Полезная модель относится к области авиации, в частности к конструкции беспилотных летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой, и может быть использована при проектировании сборно-разборных летательных аппаратов.
Известен Беспилотный летательный аппарат мультироторного типа (патент № 2018123157). Полезная модель представляет собой Х-образную раму, на которой расположены четыре сервопривода с винтами, имеющие возможность изменять вектор тяги БЛА за счет поворота держателя, все бортовое оборудование которой расположено в разборном корпусе, состоящем из двух половинок, по бокам которого имеются вентиляционные отверстия, за которыми располагается радиатор. Внутри корпуса имеется навигационный комплекс, обеспечивающий автономный полет БЛА.
Недостатками данного технического решения являются низкие полетные возможности, связанные с компоновочной схемой, предполагающей только вертикальный взлет и посадку, малый ресурс и объем электрических батарей, питающих винты, сервоприводы, а также все электрооборудование на борту, имеющее навигационное и счетно-вычислительное назначение.
Наиболее близкое решение предложено в заявке № 2016142366 Сборно-разборный беспилотный летательный аппарат блочной конструкции. Данная модель взята в качестве прототипа. Прототип представляет собой сборно-разборный беспилотный летательный аппарат блочной конструкции, содержащий крылья и фюзеляж, при этом фюзеляж соединен с крыльями стержнем, который вставлен в расположенную в фюзеляже перпендикулярно его продольной оси и прикрепленную к нему цилиндрическую направляющую, а периферийные части указанных стержней плотно входят в соосно установленные в крыльях боковые цилиндрические держатели, отличающийся тем, что фюзеляж соединен с крыльями вторым стержнем, для чего в фюзеляже прочно установлена вторая центральная направляющая, параллельная первой, в крылья прочно установлены вторые периферийные держатели, соосные второй центральной направляющей, сквозь вторую направляющую и вторые периферийные держатели вставлен второй стержень.
Недостатками данного технического решения являются недостаточные компоновочные возможности в связи с тем, что установка подъемных коптерных винтов конструктивно невозможна, а также конструктивно не предположена установка оперения, что влечет за собой низкие полетные возможности беспилотного летательного аппарата, выполненного на базе предложенной модели.
Решаемой технической задачей является расширение функциональных возможностей БПЛА, созданного на базе полезной модели, путем создания эффективной конструкции беспилотного летательного аппарата, предполагающего размещение на БПЛА подъемных винтов, установки оперения на хвостовой части БПЛА.
Технический результат достигается тем, что сборно-разборный беспилотный летательный аппарат, содержащий секцию опорной конструкции фюзеляжа с центропланом (секцию крыло-фюзеляж) 1, консоли крыла 2, плотно насаженные на цилиндрические трубки 3, установленные в цилиндрических отверстиях секции, а также пилоны 5, на которых размещены подъемные винты 6, причем в пилонах выполнены цилиндрические отверстия, через которые пилоны установлены на цилиндрических трубках 3, между секцией и консолями крыла, а также хвостовую часть 7, на которой расположено вертикальное оперение 8 и кронштейн 9, на котором установлено горизонтальное оперение 10, при этом в передней части секции крыло-фюзеляж 1 установлена моторама 11 с двигателем 12 и маршевым винтом 13, также корпус-обтекатель 14 и капот 15 крепятся к переднему шпангоуту 16, причем корпус-обтекатель 14 также закреплен на шпангоутах 17 и 18, в последнем из которых выполнены два отверстия для проводки тяг 19 к рулю направления 20 и рулю высоты 21, помимо прочего на секции крыло-фюзеляж 1 расположены топливный бак 22  - в передней части, электроаккумулятор 23 - в средней части и контроллер управления полетом 4.
Предлагаемое техническое решение позволяет создать эффективный сборно-разборный беспилотный летательный аппарат с горизонтальным полетом вертикального взлета и посадки, сочетающий в себе преимущества самолета и коптера, а именно высокая эффективность работы БПЛА на всех режимах полета (режим взлета и горизонтального полета), за счет применения уникального элемента конструкции - секции крыло-фюзеляж, позволяющего при достаточной жесткости для присоединения пилонов с подъемными винтами, консолей крыла, а также хвостовой части с оперением.
На предлагаемой модели БПЛА устанавливается два типа двигателей - электрические моторы, предназначенные для работы подъемных винтов, обеспечивающих вертикальный взлет и посадку, и поршневой двигатель, приводящий в работу маршевый винт, обеспечивающий горизонтальный крейсерский полет. Такая схема увеличивает время полета за счет более экономичного поршневого двигателя, кроме того, использование поршневого двигателя в качестве основного при крейсерском полете не расходует запас электроэнергии аккумуляторов, используемой для питания бортового электрооборудования, что значительно расширяет любые вычислительные, навигационные возможности устанавливаемого оборудования.
Для пояснения технической сущности заявляемого технического решения рассмотрим графические изображения:
Фиг.1 Общий вид.
Фиг.2 Секция опорной конструкции фюзеляжа с центропланом.
Фиг.3 Вид хвостовой части.
Фиг 4. Цилиндрические трубки для пилонов и консолей крыла (секция крыло-фюзеляж и консоли крыла полупрозрачные).
Фиг. 5. Цилиндрическая трубка для хвостовой балки (хвостовая балка полупрозрачная).
Где
1. Секция крыло-фюзеляж
2. Консоли крыла
3. Цилиндрические трубки
4. Контроллер
5. Пилоны
6. Подъемные винты
7. Хвостовая балка
8. Киль
9. Кронштейн
10. Стабилизатор
11. Моторама
12. Поршневой двигатель
13. Маршевый винт
14. Корпус-обтекатель
15. Капот
16. Передний шпангоут
17. Средний шпангоут
18. Задний шпангоут
19. Тяги управления
20. Руль направления с кабанчиком
21. Руль высоты с кабанчиком
22. Топливный бак
23. Электроаккумулятор.
Сборно-разборный беспилотный летательный аппарат с горизонтальным полетом вертикального взлета и посадки работает следующим образом. Производится сборка модели: к основной части - секции крыло-фюзеляж стыкуются цилиндрические трубки, а именно в крыльевой части секции выполнены по два отверстия с каждой стороны, в которые вставляются трубки и закрепляются осевыми держателями. На трубки надеваются пилоны с подъемными винтами, через отверстия, выполненные в пилонах и трубках, протягивается проводка для питания и управления подъемными винтами. Далее на концы трубок устанавливаются консоли крыла с каждой стороны и фиксируются держателями. Таким образом, из крыльевой части секции крыло-фюзеляж и консольных частей крыла образуется полноценное прямое крыло. В задней части секции имеется отверстие для установки и фиксации в нем цилиндрической трубки, на которой устанавливается хвостовая балка, выполненная с возможностью крепления оперения: вертикальное оперение крепится через держатели, выполненные в хвостовой балке отверстия, а горизонтальное оперение устанавливается на П-образном кронштейне с помощью таких же держателей, который крепится к концевой части балки и закрепляется двумя штифтами. Руль направления и руль высоты выполнены с кабанчиками, за которые закрепляются две тяги управления.
На фюзеляжной части секции крыло-фюзеляж устанавливается все бортовое оборудование: контроллер, электроаккумуляторы и топливный бак. К контроллеру устанавливаются свободные концы тяг управления. Также на данной части секции устанавливаются передний, средний и задний шпангоуты, предназначенные для установки на них корпуса-обтекателя, причем задний шпангоут выполнен в качестве заглушки и имеет два отверстия для тяг управления.
К передней части секции крепится моторама, вынесенная вперед для того, чтобы установленный на ней поршневой двигатель не перегревал корпус-обтекатель. На вал двигателя устанавливается маршевый винт, а сам двигатель закрывается капотом, который крепится сверху к переднему шпангоуту, а сзади - к секции крыло-фюзеляж.
После сборки БПЛА эксплуатируется следующим образом. Включаются электродвигатели с подъемными винтами, и БПЛА начинает вертикальный взлет, причем взлет может осуществляться и с неподготовленной площадки. После набора требуемой высоты, происходит запуск поршневого двигателя и отключение подъемных винтов - БПЛА переходит в режим горизонтального полета. Для осуществления посадки БПЛА снижает скорость полета, включаются электродвигатели с подъемными винтами, и останавливается поршневой двигатель. Далее БПЛА начинает снижение до приземления. Все режимы полета, запуск и остановка двигателей осуществляется автоматически посредством предварительной установки карты полета и параметров полета.