МАЛОГАБАРИТНАЯ БЕСПИЛОТНАЯ АВИАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Данная полезная модель относится к области авиационных систем и более точно касается малогабаритных беспилотных авиационных систем (БАС) самолетного типа, предназначенных для воздушного наблюдения и разведки и передачи информации, получаемой бортовыми датчиками летательного аппарата, на наземную станцию управления в реальном масштабе времени.
Известны малогабаритные беспилотные авиационные системы, раскрытые в патентах US,А,7,210,654, US,А,7,152,827, US,А,7,360,741, US,А,7,237,750, US,А,2010148003, предназначенные для воздушного наблюдения и разведки. Эти системы включают в себя наземную станцию управления, бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом, пусковое устройство и разборный беспилотный летательный аппарат, несущий полезную нагрузку. Летательный аппарат, как правило, имеет модульную конструкцию и может быть легко собран для полета и разобран для транспортировки в компактном контейнере.
Наиболее близкой по своим конструктивным признакам к предлагаемому техническому решению является малогабаритная беспилотная авиационная система, описанная в заявке на полезную модель №2012157013 от 26.12.2012, по которой 08.02.2013, принято решение о выдаче патента. В этой системе разборный переносной летательный аппарат выполнен по схеме «бесхвостка» с толкающим винтом и содержит цилиндрический фюзеляж, в носовой части которого размещена полезная нагрузка, в задней части - двигатель со складным толкающим винтом, крыло, оснащенное элеронами и имеющее левую и правую части, скрепленные с фюзеляжем разъемным соединением с помощью узлов крепления и фиксирующих (замковых) соединений. Крыло имеет трапециевидную форму со стреловидностью 26° по передней кромке и вертикальные законцовки на концевых хордах крыла, выполняющие роль вертикального оперения. Пуск летательного аппарата осуществляется с использованием стационарной пусковой катапультной установки. Данная БАС снабжена мощной направленной антенной установкой, позволяющей проводить мониторинг участка местности в радиусе до 80 км. При необходимости изменения зоны мониторинга систему разбирают, упаковывают в контейнеры и перевозят с использованием транспортного средства на новое место.
В то же время существует необходимость проведения мониторинга более ограниченных участков местности при одновременной возможности частой смены местоположения системы, как, например, при ведении контроля пожарной безопасности, паводков, лесоохраны, контроля рыбного промысла и др., в районах, где отсутствуют удовлетворительные транспортные магистрали. При этом желательно иметь более легкую и мобильную беспилотную авиационную систему, которую можно было бы переместить из одной точки наблюдения в другую силами обслуживающего персонала без использования транспортных средств.
В основу данной полезной модели поставлена задача создать беспилотную авиационную систему для воздушного наблюдения и разведки, которая позволяла бы осуществлять воздушную разведку в радиусе не менее 15 км и при этом была бы достаточно легкой и компактной, что позволило бы переносить ее в рюкзаках, без использования специального транспортного средства.
Сущность данной полезной модели состоит в том, что в малогабаритной беспилотной системе для воздушного наблюдения и разведки, включающей наземную станцию управления, бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом и несущий полезную нагрузку разборный беспилотный летательный аппарат, содержащий фюзеляж цилиндрической формы, в носовой части которого размещена полезная нагрузка, в задней части - двигатель с толкающим винтом, и крыло, имеющее трапециевидную форму и состоящее из двух частей, левой и правой, прикрепленных к фюзеляжу разъемным соединением посредством узлов крепления и фиксации, согласно настоящему техническому решению, крыло имеет прямую форму и выполнено со стреловидностью 3° по передней кромке, за крылом в задней части фюзеляжа закреплена хвостовая балка, несущая Т-образное хвостовое оперение, причем горизонтальное оперение установлено под углом -2° относительно горизонтальной строительной плоскости самолета с возможностью отсоединения при хранении и транспортировке и на его задней кромке установлен руль высоты, а вертикальное оперение закреплено неподвижно.
Целесообразно для снижения веса малогабаритной беспилотной авиационной системы в качестве антенны наземной станции управления использовать штыревую антенну, состоящую из телескопической опоры и приемно-передающего модуля с отражателем.
Желательно также с целью повышения прочности и при одновременном снижении веса, чтобы хвостовая балка летательного аппарата имела трубчатое поперечное сечение и была выполнена из углеткани.
Для повышения надежности системы в предпочтительном варианте ее выполнения малогабаритная беспилотная авиационная система содержит второй беспилотный летательный аппарат, аналогичный первому.
Благодаря описанным выше конструктивным особенностям беспилотной авиационной системы был достигнут технический результат, состоящий в существенном снижении веса системы и уменьшении ее габаритных размеров в разобранном виде, что позволило повысить ее мобильность и сделало возможным использование системы для оперативного решения поставленных задач с охватом достаточно больших территорий обзора, в том числе и в условиях бездорожья, силами команды обслуживающего персонала в количестве не более двух человек.
В дальнейшем данная полезная модель поясняется описанием конкретных вариантов ее осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 изображает малогабаритную беспилотную авиационную систему в общем виде;
Фиг.2 - беспилотный летательный аппарат, вид сверху;
Фиг.3 - то же, что и на фиг.2, вид спереди;
Фиг.4 - то же, что и на фиг.2, вид сбоку справа.
Малогабаритная беспилотная авиационная система для воздушного наблюдения и разведки, изображенная на фиг.1, включает в себя наземную станцию 1 управления, оснащенную штыревой антенной, 2 состоящей из телескопической опоры и приемно-передающего модуля с отражателем, несущий полезную нагрузку разборный беспилотный летательный аппарат 3, бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом, размещенные соответственно на летательном аппарате 3 и на наземной станции 1 управления. Также в комплект БАС входит второй запасной беспилотный летательный аппарат 4, аналогичный летательному аппарату 3. Наземная станция 1 управления выполнена в виде защищенного кейса с ручкой для переноски и весит вместе с антенной 2 не более 8 кг.
Беспилотный летательный аппарат, изображенный на фиг.2, 3 и 4, выполнен по классической аэродинамической схеме с толкающим винтом и верхним расположением двигателя. Летательный аппарат содержит цилиндрический фюзеляж 5, в носовой части 6 которого, соединенной с фюзеляжем 5 разъемным соединением размещена полезная нагрузка, например, телевизионные и инфракрасные камеры, установленные на гиростабилизированной платформе, фотоаппаратура, размещенная напротив защищенного прозрачным материалом отверстия в носовом обтекателе. Также, в качестве полезной нагрузки может быть установлена учебная аппаратура (с фиксированной камерой). Гиростабилизированная платформа установлена с возможностью поворота по крену и тангажу. В верхней центральной части фюзеляжа 5 находится отсек 7 (фиг.2) парашютной системы. В хвостовой части фюзеляжа 5 расположена силовая установка - электрический двигатель со складным толкающим двухлопастным винтом 8 (фиг.4). В нижней центральной части фюзеляжа 5 предусмотрен люк 9 для доступа к оборудованию и замены аккумуляторной батареи. Фюзеляж 5 для повышения его прочности выполнен из композитного материала на основе стеклоткани. В задней части фюзеляжа 5 расположена хвостовая балка 10, на которой вынесено хвостовое оперение 11 Крыло летательного аппарата состоит из двух консолей 12, 13 - правой и левой соответственно и имеет в плане трапецеидальную форму со стреловидностью по передней кромке 3°. На задней кромке крыла по ее длине от 55% до 95% установлен элерон 14, приводимый в действие тягой от сервопривода. В правой консоли 12 крыла установлена антенна спутниковой системы навигации беспилотного летательного аппарата, в левой консоли 13 установлена антенна спутниковой навигации радиомаяка. Крыло имеет однолонжеронную конструкцию с работающей обшивкой, выполненной из трехслойного композитного материала. Отношение толщины профиля Н8 крыла к его хорде составляет 10%. Правая и левая консоли 12, 13 крыла крепятся к фюзеляжу 5 посредством разъемных элементов крепления и фиксирующих замковых соединений. Крепление осуществляется с помощью силового элемента в форме трубки, укрепленной на центральном лонжероне фюзеляжа 5, концы которой плотно заходят в установленные в правой и левой консолях 12, 13 крыла боковые цилиндрические держатели. Замковые соединения включают два болта, ввернутых каждый в торец соответствующей консоли 12, 13 крыла, и две вертикальные штыревые пружины, выполненные каждая так, что в отогнутом состоянии она не препятствует свободному прохождению головки болта в соответствующее отверстие фюзеляжа 5, а в отпущенном состоянии плотно входит в зазор между головкой болта и внутренней поверхностью фюзеляжа, исключая возможность самопроизвольного отделения консолей 12, 13 от фюзеляжа 5 летательного аппарата в полете.
2
2
Т-образное хвостовое оперение 11 выполнено по технологии аналогичной той, что описана выше в отношении крыла и состоит из вертикального киля 15, закрепленного неподвижно, и горизонтального стабилизатора 16, выполненного съемным с возможностью отстыковки при транспортировке и хранении. Горизонтальное оперение (стабилизатор 16) установлено под углом -2° относительно горизонтальной строительной плоскости самолета и на его задней кромке имеется руль 17 высоты. Киль 15 не имеет руля направления. Носок центрального профиля стабилизатора 16 находится на расстоянии 797 мм от носка центрального профиля крыла (в плоскости симметрии самолета). Горизонтальное оперение имеет симметричный профиль и его площадь составляет 7,0 дм. Площадь консолей 12, 13 крыла равна 40 дм.
Беспилотный летательный аппарат, выполненный согласно данному техническому решению, имеет вес 3 кг. и приспособлен для старта с руки, для его запуска не требуется оснащение системы каким-либо специальным пусковым устройством. Благодаря выбранной классической схеме самолета с верхним расположением двигателя и прямым крылом обеспечивается наименьшая просадка самолета после старта и наибольшая устойчивость в воздушном потоке при маломаневренном полете на малых скоростях (менее 100 км/час). Прямое крыло при классической схеме самолета обеспечивает лучшие несущие свойства, повышает его аэродинамическое качество. Посадка летательного аппарата выполняется с использованием парашютной системы без применения специализированных аэродромных средств обеспечения по команде с наземной станции 1 управления или по программе на необорудованные площадки.
Балансировку и управление беспилотного летательного аппарата в полете обеспечивают элероны 14, наиболее высокая эффективность действия которых обеспечивается расположением их на максимальном расстоянии от центра масс летательного аппарата. Форму, расположение и площадь элеронов 14 - на задней кромке в пределах 55-95% ее длины выбирают с учетом выполнения условия обеспечения достаточного коэффициента момента управления одновременно по двум каналам - по крену и по тангажу.
Наличие второго самолета 4 в системе позволяет повысить ее надежность, в случае технической неисправности одного из самолетов, поставленная задача может быть оперативно выполнена с использованием второго самолета.
За счет того, что беспилотная авиационная система, выполненная согласно данному техническому решению, не требует для запуска самолета привлечения специального пускового устройства, а также благодаря использованию легкой и компактной штыревой антенны, удалось уменьшить вес БАС до 30 кг, что позволяет переносить ее в разобранном виде, например, в двух рюкзаках.
Время подготовки самолета к вылету с учетом проверки его исправности, ввода полетного задания и приведения в состояние стартовой готовности не превышает 15 минут.
Беспилотный летательный аппарат 3(4) выбранной конструкции может выполнять полет продолжительностью около 1 часа и осуществлять мониторинг заданных участков А местности с передачей на наземную станцию 1 управления телевизионного, тепловизионного и фото изображений местности и координат заданных объектов. Дальность радиоканала позволяет передавать в реальном масштабе времени информацию от датчиков полезной нагрузки на наземную станцию 1 управления, находящуюся на удалении до 15 км.