БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРТОЛЕТНОГО ТИПА

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) вертикального взлета и посадки (ВВП) и, в частности, к БПЛА вертолетного типа.
В последнее время возрос интерес к использованию беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в самолетной и/или вертолетной конфигурации для решения множества задач, выполнение которых пилотируемьми летательными аппаратами в силу различных причин нецелесообразно. В число таких задач входят военное применение: наблюдение, разведка, захват цели и/или целеуказание, сбор и накопление данных, связь и передача данных, запуск ложных целей, активное радиоэлектронное противодействие, отвлечение противника или полеты с грузом без возврата. С недавних пор исследуется приспособленность в мирных целях БПЛА вертолетного типа, такие как наблюдения за земной поверхностью, доставка грузов в труднодоступные места, типовые задачи сельскохозяйственной авиации.
Существуют многочисленные задачи наблюдения, выполнению которых в особой степени способствуют достоинства БПЛА вертолетного типа. Например, способность БЛА вертолетного типа вертикального взлетать и приземляться делает их применение особенно предпочтительным перед пилотируемыми летательными аппаратами в тех случаях, когда площадки ведения наблюдения удалены или имеют малые размеры, когда нахождение на них сопряжено с опасностью и/или когда они недоступны с применением других средств по экономическим соображениям. Во многих случаях требования, обусловливаемые характером задач ведения наблюдения, делают неэффективным применение стационарных воспринимающих систем, работающих, к примеру, с видеосигналами, акустическими сигналами, фиксирующими перемещение. Кроме того, выполнение многих задач наблюдения не под силу человеку, так как они могут быть сопряжены с опасностью или требовать наблюдения из многих точек в течение короткого периода времени. С недавних пор БПЛА вертолетного типа все чаще привлекаться к выполнению задач наблюдения с земной поверхности.
Подобные БПЛА известны достаточно давно: так к примеру экспериментальный дистанционно управляемый вертолет «Уисп» (Англия, 1974 г.), беспилотный вертолет Ка-137 (РФ 1994 г.) но ближе всех по общей схеме подходит БПЛА канадской фирмой Bombardier CL-327 Guardian 1996 год (источник Program Executive Office (Cruise Missiles and Joint Unmanned Aerial Vehicles) 10 June 1998 найдено online
http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/row/cl-327.htm) разработка которого началась еще в 1974 году с БПЛА CL-227 Sentinel.
CL-327 Guardian имеет форму двух сфер с кольцом между собой, на котором расположены соосные несущие винты противоположного вращения, обеспечивающие способность БЛА к вертикальному взлету и посадке. БЛА имеет жестко закрепленные шасси штангового типа. БПЛА CL-327 предназначен для ведения разведки и проведения наблюдения как над морем так и над сушей, классифицирования и наведения на цели, осуществляет связные функции, патрулирование морских границ, для этих целей на нем установлены комбинированные ИК/оптические сенсоры, системы активной РТР, и РЛС с SAR. Нижняя сфера фюзеляжа отводиться под газотурбинный двигатель Williams International WTS-125, систему дистанционного управления, верхняя для полезной нагрузки (непосредственно для приборов наблюдения и передачи информации).
Известные БПЛА принципиально отличаются от предлагаемого БПЛА вертолетного типа в части: строения, исполнения, контроля и управления. В отличии от известных БПЛА данная модель строится вокруг пустого сферического тела с экваториальным расположением винтов, вращающихся в противоположных направлениях. Это имеет преимущество, т.к. основная движущая область винтов находится на периферии - а не в центре, что позволяет использовать центр для полезной нагрузки и систем управления, а также не использовать осевые двигатели, которые существенно уменьшают внутренний полезный объем.
Так же, такое расположение винтов позволяет использовать медленно вращающиеся винты, что является гораздо более энергоэффективным, в отличие от быстро вращающихся винтов, которые используются в известных БПЛА, как следствие, можно использовать электрические движители, которые лучше в управлении, более легкие, более компактны и практичны. Направление движения во время полета предложенного БПЛА не связано с изменением угла наклона лопастей винтов, как в обычных вертолетных системах. Изменение направления движения происходит за счет смещения центра тяжести южной полярной оси корпуса, изменяющей центр тяжести, и, как следствие, происходит изменение наклона и направления движения всего аппарата.
Данная полезная модель (см. fig.1, 2) состоит из сферического фюзеляжа (fig.1, 2 деталь В) полого внутри, пары соосных несущих винтов (fig.1, 2 деталь А) и электродвигательной установкой (fig.1 деталь С), размещенных в кольцевом канале по экватору фюзеляжа, и внутренней тележки расположенной в области нижней крайней точки фюзеляжа (fig.1 деталь D). Тележка может быть оснащена независимыми
противостоящими ведущими колесами. Фюзеляж выполняется из пластмассовой или композитной структуры.
Вертикальный взлет и посадку БПЛА обеспечивают соосные, несущие винты, вращающиеся в противоположных направлениях, которые приводятся в движение электродвигательной установкой. Управление БПЛА осуществляется путем перемещения центра тяжести посредством передвижения внутренней тележки по внутренней полости сферы от полюса к экватору.
Настоящая конструкция дает преимущество "масштабирования", иначе говоря -возможность изменения размеров при условии сохранения постоянных величин масштаба (как правило, в диапазоне масштаба от 1 до 100, начиная с диаметра 20 см). Взлетная масса конструкции составляет менее 0.7 кг, и при этом используется менее 150 Ватт энергии. Это стало возможно благодаря последним достижениям в области миниатюризации сенсоров, движителей, источников питания, устройств спутникового позиционирования (GPS). Продолжительность полета может быть около получаса на одном аккумуляторе. Масштабируемость этого принципа позволяет увеличить или сократить время полета, в зависимости от размера. Алгоритмы, программное обеспечение, датчики и исполнительные механизмы, необходимые для БПЛА являются продуктами различных производителей.