ТРАНСПОРТНЫЙ ГРУЗОВОЙ БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
TRANSPORT CARGO UNMANNED AIRCRAFT

Изобретение относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), в частности к транспортному грузовому беспилотному летательному аппарату самолетной схемы, предназначенному для доставки грузов в удаленные местности.
Известен беспилотный транспортный самолет с аэродинамической схемой “утка” (патент на изобретение Китая №112644684, МПК B64C 1/14, B64C 3/10, B64C 3/28, опубл. 13.04.2021 г.), относящийся к области проектирования летательных аппаратов, и, в частности, относится к беспилотному транспортному самолету с крылом передней стреловидности, который содержит блок фюзеляжа самолета, блок крыла, блок шасси и силовой блок. Задняя часть фюзеляжа снабжена трехстворчатой грузовой дверью, состоящей из левой верхней двери, правой верхней двери и нижней двери, для погрузки и разгрузки крупногабаритных грузов, таких как контейнеры авиационного стандарта и т.п. При операции сброса груза с воздуха, левая верхняя дверь и правая верхняя дверь соответственно открываются в две стороны, образуя Н-образную конструкцию вместе с двумя вертикальными килями в верхней части фюзеляжа. Открытые верхние двери могут заслонять поток воздуха в хвостовой части фюзеляжа, чтобы груз можно было плавно и удобно сбрасывать с воздуха.
Недостаток приведенного известного решения заключается в конструкции беспилотного аппарата, а именно в аэродинамической схеме “утка”. Известно, что самолеты такой схемы имеют серьезный недостаток в виде тенденции к клевку. Клевок наблюдается на больших углах атаки, близких к критическому, что вызывает опасность на взлете и посадке.
Известен модульный беспилотный летательный аппарат с неподвижным крылом (патент на изобретение Китая №109552625, МПК B64C 25/04, B64C 39/02, B64D 9/00, опубл. 02.04.2019 г.). Беспилотный летательный аппарат с модульным неподвижным крылом содержит фюзеляж транспортного средства, кессон крыла, правое крыло, левое крыло, выхлопное сопло, хвостовой киль, горизонтальное оперение, носовую часть и хвостовую часть транспортного средства, закрылки, элероны, рули направления, руль высоты, двигатель, передние опоры шасси, основные опоры шасси и грузовую кабину. Грузовая кабина сформирована в фюзеляже транспортного средства, в котором могут быть расположены различные грузовые модули, левое крыло и правое крыло могут быть отсоединены и могут быть снабжены неподвижными крыльями вертикального взлета и посадки с несколькими несущими винтами, соединительные компоненты расположены на нижних частях основных опор шасси и передних опор шасси так, чтобы соответствующие шасси могли быть расположены в соответствии с условиями взлета и посадки.
Модульная конструкция данного беспилотного летательного аппарата обеспечивает возможность оперативной смены нагрузок и изменения конструкции, а также применения во всех областях беспилотной авиации. Однако, в документе не рассмотрена система загрузки груза и его сброса. К тому же, модульная двухбалочная схема ускоряет износ узлов крепления во время взлетов-посадок с большим грузом.
Наиболее близкими аналогами являются конструкция фюзеляжа БПЛА и метод проектирования такого БПЛА (патент на изобретение Китая №107963198, МПК B64C 1/14, B64D 9/00, B64D 13/00, опубл. 27.04.2018 г. и патент на полезную модель Китая №207697983, МПК B64C 1/14, B64D 9/00, B64D 13/00, опубл. 07.08.2018 г.). Конструкция фюзеляжа грузового беспилотного летательного аппарата содержит носовой, хвостовой или боковой люки и соответствующие механизмы. Носовой и хвостовой люки открываются и закрываются различными вспомогательными способами с помощью электрического сервомеханизма или ручного механизма. Хвостовой люк представляет собой двустворчатую дверь с рампой. БПЛА оснащен нескользящими ковриками и вспомогательным механизмом перемещения для автоматической загрузки и выгрузки груза. Фюзеляж БПЛА выполнен с изоляцией для обеспечения температурной среды для хранения свежеохлажденных грузов малой и средней дальности, при этом охлаждение или отапливание грузовой среды обеспечивается с помощью специального оборудования.
Данные изобретения позволяют выполнить загрузку груза через носовой, хвостовой или боковой люк, а также сохранить температурный режим в отдельном отсеке. Однако изобретения являются узконаправленными, освещают принцип размещения груза и реализации конструктивных решений грузового отсека. К тому же, в документах не раскрыта возможность осуществления сброса груза в полете.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании беспилотного летательного аппарата самолетной схемы с высокой грузоподъемностью для грузоперевозок на большие расстояния.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении возможности укороченного взлета и посадки, упрощении погрузки-разгрузки груза и обеспечение возможности сброса груза с воздуха.
Технический результат достигается тем, что транспортный грузовой беспилотный летательный аппарат содержит фюзеляж, состоящий из носовой части, участка постоянного сечения и хвостовой части с горизонтальным и вертикальным оперением, грузовой отсек, снабженный рампой и двумя боковыми створками, трехопорное шасси, несущую поверхность, силовую установку на консолях несущей поверхности, систему автоматического управления бортовым оборудованием, при этом несущая поверхность механизирована щелевыми закрылками в хвостовой части, грузовой отсек снабжен направляющими для размещения грузового модуля и замками для его фиксирования, а задние опоры шасси выступают за пределы габаритов фюзеляжа.
Описание изобретения
Далее изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1. Вид слева транспортного грузового беспилотного летательного аппарата;
Фиг. 2. Общий вид модуля сброса груза;
Фиг. 3. Вид транспортного грузового беспилотного летательного аппарата сзади на грузовой отсек;
Фиг.4. Схема, иллюстрирующая сброс груза в полете;
Фиг.5. Общий вид модуля прямой доставки.
Транспортный грузовой беспилотный летательный аппарат является аппаратом самолетного типа нормальной аэродинамической схемы, включающей фюзеляж, трехопорное шасси, несущую поверхность и силовую установку.
Фюзеляж 1 имеет обтекаемую носовую часть, участок с постоянным сечением, который обеспечивает размещение грузов, и приподнятую хвостовую часть с оперением.  Форма сечения фюзеляжа - комбинированная с широкой в плане хвостовой частью. В хвостовой части фюзеляжа 1 размещен грузовой отсек, доступ к которому обеспечивается горизонтальной рампой 2 и двумя боковыми створками 3 лепесткового типа, открывающимися наружу, что обеспечивает удобство проведения погрузочных работ (фиг.1).
Хвостовое оперение грузового БПЛА представлено горизонтальным оперением и вертикальным оперением. Горизонтальное оперение является прямым в плане стабилизатором 4 с рулями высоты, выполненным с увеличенной площадью для расширения диапазона продольной аэродинамической балансировки. Такое исполнение стабилизатора снижает требования к размещению груза и позволяет продолжать полет после сброса груза без применения компенсирующих мер. Вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей 5 с рулями направления, размещенных на концах стабилизатора.
Шасси транспортного грузового беспилотного летательного аппарата представляет собой неубираемое трехопорное шасси с носовой стойкой. При этом задние опоры 6 шасси расположены в боковых частях фюзеляжа и выступают за пределы его габаритов, что обеспечивает беспрепятственное открытие грузовой рампы (фиг.3).
Крыло 7 грузового беспилотного самолета представляет собой прямую в плане несущую поверхность, имеющую развитую механизацию в виде щелевых закрылков в хвостовой части поверхности. На консолях крыла установлены винтомоторные установки 8 тянущего типа. Винтомоторные установки 8 оснащены бензиновым двухтактным рядным двигателем внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, дублированным зажиганием и электростартером.
Силовые элементы конструкции БПЛА и обшивки выполнены из композиционных материалов. Для взлета, полета и посадки в автономном режиме транспортный грузовой БПЛА оснащен системой автоматического управления бортовым оборудованием.
Возможность укороченного взлета и посадки обеспечивается механизацией на задней поверхности крыла и высокой тяговооруженностью, достигаемой за счет использования в силовой установке двух мощных двигателей внутреннего сгорания.
Груз размещают в грузовом отсеке с использованием модуля сброса груза 9 (фиг.2) или модуля прямой доставки 10 (фиг.5).
Каждый модуль представляет собой пространственную раму по размерам грузового отсека. Выбор модуля для установки зависит от требуемого способа доставки.
Модуль сброса груза позволяет разместить груз в одном или нескольких контейнерах для их последовательного сброса в одном или разных местах.
Модуль прямой доставки применяется для доставки груза с посадкой самолета на ВВП.  Модуль прямой доставки обеспечивает соответствие центров тяжести загруженного груза и самолета. Модуль прямой доставки снижает требования к квалификации персонала, эксплуатирующего самолет, а также обеспечивает перевозку груза, состоящего из нескольких разногабаритных и разновесных элементов.
Грузовой отсек (фиг.3) снабжен направляющими 11 для загрузки модуля сброса груза 9 или модуля прямой доставки 10. Направляющие 11 обеспечивают отсутствие перемещения модулей в поперечном направлении.
В зависимости от эксплуатационных требований модуль сброса груза может содержать от одного до четырех отсеков 12 для размещения контейнеров 13. Каждый отсек 12 расположен продольно оси самолета и снабжен стопором 14, который удерживается электронно-управляемым замком фиксации-сброса груза, размещенным на шпангоуте грузового отсека.  На нижней поверхности модуля расположены роликовые направляющие 15, служащие для упрощения загрузки и выхода контейнеров. Каждый контейнер 13 содержит отсек с парашютом, от которого тянется стропа к вытяжному парашюту, расположенному в верхней хвостовой части фюзеляжа. Каждый вытяжной парашют прикреплен к самолету через электронно-управляемый замок 20. Модуль сброса груза снабжен колесными опорами 16 для упрощения загрузки модуля в грузовой отсек, а также планкой 17 в передней части для фиксирования модуля от смещения в вертикальном направлении. При закрытии рампы планка 17 попадает под ответную планку 19 в грузовом отсеке и блокируется при загрузке модуля до упора в грузовой отсек, тем самым ограничивая перемещение модулей в вертикальном направлении. Оси задних колесных опор 16 модулей 9, попадая в направляющие пазы в стенке грузового отсека, фиксируются рычагами 18 и ограничивают перемещение в продольном направлении.
Сигнал о сбросе груза, отправленный через программу управления самолетом, приводит к следующим последовательным событиям: открытию рампы 2 и створок грузового отсека 3, срабатыванию соответствующего грузу замка 20, который выпускает вытяжной парашют 21, одновременному срабатыванию замка 22, удерживающего груз в модуле (фиг.4). Вытяжной парашют 21, наполняясь, вытягивает основной купол парашюта и безопасно спускает контейнер 13 с грузом на землю. После фиксирования датчиком прохождения контейнера через люк грузового отсека, створки 3 и рампа 2 закрываются. Самолет продолжает движение до следующей точки сброса и проводит аналогичную процедуру.
Модуль прямой доставки представляет собой тележку, которая состоит из основания 23, соединенного через ось 24 с платформой 25. Платформа 25 фиксируется относительно основания 23 поворотом эксцентриков 26 и установкой ручек 27 в фиксаторах 28 (фиг. 5).
Для выполнения погрузочных работ тележка выкатывается из самолета через грузовую рампу 2, ручки 27 снимают с фиксаторов 28. Ручками 27 проворачивают эксцентрики 26, обеспечивая подвижность платформы 25 относительно оси 24. Рабочий укладывает контейнеры с грузом на платформу 25, визуально обеспечивая равновесие платформы 25 и исключая ее западание на основание 23. После погрузки ручки 27 поворачивают относительно эксцентриков 26 и устанавливаются в фиксаторах 25. Контейнеры с грузом накрывают транспортировочной сеткой, после чего тележку с грузом закатывают в грузовой отсек самолета. Оси задних колесных опор тележек (не показаны на фиг.) модулей 10, попадая в направляющие пазы в стенке грузового отсека, фиксируются рычагами 18 и ограничивают перемещение тележки в продольном направлении.
Примененная самолетная схема летательного аппарата, форма хвостовой части фюзеляжа, разнесение опор шасси и высокое расположение крыла обеспечивают удобство размещения, погрузки, разгрузки груза и возможность сброса груза с воздуха без осуществления посадки.
Нормальная аэродинамическая схема самолета обеспечивает большую продолжительность полета и большую грузоподъемность.