Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки
VERTICAL TAKE-OFF AND LANDING UNMANNED AIR VEHICLE

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) аэродинамического типа со специальной полезной нагрузкой.
Известны различные беспилотные летательные аппараты различных возможностей.
Известен беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки [заявка на патент США № 7857256 В2, опубл. 28.12.201], включающий в себя корпус выпуклой формы, вентилятор, размещенный в верхней части корпуса, имеющий кольцевой канал со спрямляющим аппаратом, элементы управления.
Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки имеет невысокую аэродинамическую эффективность, а наличие малого числа элементов управления не обеспечивает достаточную маневренность.
Известен беспилотный летательный аппарат, который выполнен с возможностью нахождения в двух состояниях: в положении, соответствующем полетному, и в состоянии для транспортирования и хранения;, описанный в патенте [Пат. RU 2334651 С1, МПК7 В64С 1/30, В64С 3/56. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат (варианты), заявл. 2006.12.26, опубл. 2008.09.27]. Указанный беспилотный летательный аппарат имеет фюзеляж, крыло и хвостовое оперение. Фюзеляж аппарата выполнен в виде носовой части и хвостовой балки. Хвостовое оперение выполнено в виде V-образного стабилизатора. БПЛА не имеет шасси для взлета и посадки.
Известен беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки включает корпус, выполненный в виде сжатого десятиугольника в плане, силовой элемент, размещенный в центре корпуса, на верхней части которого расположены два вентилятора, при чем расстояние между их осями вращения составляет не менее суммы двух радиусов вращения, интегрированный обтекатель с кольцевыми каналами. Корпус и интегрированный обтекатель могут быть выполнены из вспененной пластмассы. Элементы управления расположены по всей внешней нижней боковой поверхности, (патент РФ № 2511735, опубл. 10.04.2014).
Известные решения не позволяют как транспортировку различных грузов, так и автоматизированную перевозку пассажиров и грузов в условиях городской застройки с выполнением вертикального взлета и посадки на ограниченные взлетно-посадочные площадки.
В основу изобретения положена задача создания беспилотного летательного аппарата, который может быть использован как для транспортировки различных грузов, так и для автоматизированной перевозки пассажиров и грузов в условиях городской застройки с выполнением вертикального взлета и посадки на ограниченные взлетно-посадочные площадки на расстояния до 150 км.
Техническим результатом является повышение аэродинамической эффективности.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что беспилотный летательный аппарат содержит планер, который содержит центроплан, фюзеляж, складывающееся крыло и оперение, имеющие отъемную часть, вертикальное (ВО) и горизонтальное (ГО) оперение, отклоняемые и неподвижные винтомоторные группы (ВМГ) в виде электрических силовых установок с винтами, при этом беспилотный летательный аппарат содержит две отклоняемые ВМГ, которые расположены по концам крыла и восемь неподвижных ВМГ, которые попарно расположены на собственных выносных балках по бокам фюзеляжа параллельно крылу, и снабжен шасси передней и основной опоры.
Целесообразно, чтобы крыло и горизонтальное оперение (ГО) имели бы отклоняемые поверхности в виде флаперонов на крыле, рули высоты на ГО.
Также целесообразно, чтобы силовые установки были выполнены с 2-лопастными винтами диаметром 1,7 м.
Основную массу аккумуляторных батарей силовой установки выгодно расположить в крыле.
Кроме этого, целесообразно чтобы беспилотный летательный аппарат содержал устройство управления на основе данных инерциальных датчиков пространственного положения, непрерывно корректируемых по данным ГНСС, которое обеспечивало бы автоматическую стабилизацию аппарата в горизонтальном положении, в том числе на режиме висения.
Устройство БПЛА поясняется чертежами на фиг. 1, где на фиг. 1а представлен БПЛА (вид сбоку), на фиг. 1б - вид спереди, на фиг. 1в показан тот же БПЛА в плане.
Беспилотный летательный аппарат устроен следующим образом.
Беспилотный летательный аппарат содержит планер, включающий центроплан 7, фюзеляж 9, складывающееся крыло с отъемной частью 6, и имеет вертикальное оперение 3 и горизонтальное оперение 8, винтомоторные группы (ВМГ) - отклоняемые 1 ВМГ, и неподвижные 2, ВМГ в виде электрических силовых установок с винтами, и снабжен шасси передней 4 и основной 5 опоры и устройством управления (не показано).
Беспилотный летательный аппарат, согласно изобретению, содержит две отклоняемые 1 ВМГ, которые расположены по концам крыла, и восемь неподвижных 2 ВМГ, которые попарно расположены на собственных выносных балках 10 по бокам фюзеляжа 9 параллельно крылу (перпендикулярно оси фюзеляжа).
Внутри корпуса носовой части фюзеляжа 9 размещены силовая установка, топливный бак, система управления и бортовое оборудование, предназначенное для управления от дистанционного пункта и для навигации в автономном полете, а также отсек для полезной нагрузки. Силовая установка выполнена в виде двигателя с выходным валом и закрепленным на выходном валу двухлопастным винтом (на чертеже не показаны).
2
Аэродинамическая схема представляет собой моноплан с крылом размахом 6,1 м площадью 7,2 м.
С целью обеспечения минимальной взлетной скорости и сокращения габаритов в сложенном состоянии, БПЛА представляет собой низкоплан с трапециевидным крылом малого удлинения (около 2,0).
Крыло и горизонтальное оперение имеют отклоняемые поверхности (флапероны на крыле, рули высоты на ГО). При вертикальном взлете для снижения потерь тяги вышеуказанные поверхности отклоняются на 70°.
Такая конструкция позволяет максимально повысить аэродинамическую эффективность, благодаря наилучшему созданию аэродинамической подъемной силы, также обеспечивает высокую маневренность.
БПЛА управляется системой на основе данных инерциальных датчиков. Система управления на основе данных инерциальных датчиков пространственного положения обеспечивает автоматическую стабилизацию летательного аппарата в горизонтальном положении, в том числе на режиме висения. Инерциальные датчики непрерывно корректируются по данным ГНСС.
Для перехода в горизонтальный полет винты четырех передних СУ поворачиваются и создают пропульсивную тягу. Остальные СУ имеют винты фиксированного шага и при горизонтальном полете они останавливаются и располагаются вдоль по полету.
БПЛА, согласно изобретению, может быть использован как для транспортировки различных грузов, так и для автоматизированной перевозки пассажиров и грузов до 300 кг в условиях городской застройки с выполнением вертикального взлета и посадки на ограниченные взлетно-посадочные площадки на расстояние до 150 км.
В качестве нагрузки БПЛА может нести различные грузы.
В условиях города БПЛА может быть укомплектован тремя пассажирскими креслами с отдельными входами. Длина салона позволяет расположить 1 лежачего больного и сопровождающего.