Беспилотный летательный аппарат

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам (БЛА) и может быть использована в составе беспилотного авиационного комплекса.
Известна полезная модель беспилотного летательного аппарата (патент RU N 2380286 С1, МПК В64С 39/04, 27.01.2010), включающая фюзеляж с двухбалочной хвостовой частью, винтомоторную установку толкающего типа, крыло, горизонтальное и вертикальное оперение, рулевые машинки и шасси. Силовая часть фюзеляжа выполнена в виде металлической фермы и содержит отсек с бортовым радиоэлектронным оборудованием и отсек с основным топливным баком. К силовой части фюзеляжа прикреплены: в носовой части - ферма, в хвостовой части - моторная рама, сверху в средней части - лонжероны крыльев. Лонжероны выполнены трубчатыми с возможностью их использования в качестве дополнительного топливного бака. Хвостовые балки выполнены в виде металлических труб. Вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей с рулями направления и размещено на концах хвостовых балок. Между балками размещено горизонтальное оперение, выполненное в виде стабилизатора с рулем высоты. Обшивка фюзеляжа состоит из переднего обтекателя, основного обтекателя и капота двигателя. Достигается увеличение продолжительности и высотности полета при высоком соотношении веса полезной нагрузки и взлетного веса, улучшение летно-технических и эксплуатационных характеристик.
Недостатками данной модели ЛА является наличие двухбалочной хвостовой части, которая создает малый объем внутреннего пространства корпуса, прямоугольное крыло не позволяет достигнуть высокой скорости полета.
Наиболее близким аналогом по конструктивному исполнению является полезная модель беспилотного летательного аппарата, (патент RU N 143213 U1, МПК В64С 5/02, 25.02.2014), состоящего из фюзеляжа с консолями крыла большого удлинения, закрытой силовой установки, V-образного хвостового оперения, трехопорного убираемого шасси. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) расположен вблизи центра масс БЛА, а крутящий момент на толкающий винт передается через кардан. Винт расположен в кольцевом канале. Топливные баки (ТБ) размещены в фюзеляже и в крыле.
Недостатки данной модели: кольцевой канал винто-вентилятора усложняет и утяжеляет конструкцию; размещение силовой установки ближе к центру фюзеляжа уменьшает внутренний полезный объем корпуса; применение карданной передачи, механизации шасси утяжеляет корпус и снижает надежность аппарата.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в создании БЛА с улучшенными аэродинамическими и эксплуатационными характеристиками.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, направлен на улучшение эксплуатационных характеристик, ведущих к увеличению продолжительности и дальности полета.
Технический результат достигается тем, что БЛА, выполненный по самолетной схеме, имеет фюзеляж, консоли крыла, закрытую силовую установку, ДВС с толкающим винтом, хвостовое оперение, трехстоечное шасси, блоки с радиоэлектронным оборудованием, основной топливный бак, расположенный в модуле центральной части корпуса, топливные баки в консолях крыла, причем фюзеляж состоит из композитных материалов, а сам аппарат имеет модульную структуру и состоит из отдельного модуля носовой, центральной, хвостовой части и модуля силовой установки, все модули состоят из композитных оболочек и ребер жесткости, при этом в модуле носовой части расположены контейнеры под полезный груз и дополнительный топливный бак, хвостовое оперение имеет Т-образную форму, крыло с законцовками имеет небольшую стреловидность, радиоэлектронные блоки герметичны и установлены с возможностью отвода теплоты.
Применение современных систем автоматизированного проектирования позволило разработать конструкцию с оптимальными массогабаритными и аэродинамическими показателями.
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - изображен общий вид ЛА;
на фиг. 2 - представлена схема расположения агрегатов и элементов корпуса.
При проектировании данного ЛА были поставлены цели по достижению оптимальных летно-технических характеристик (ЛТХ): время, дальность полета и масса полезной нагрузки.
Для БЛА как гражданского, так и военного применения существует условная классификация по взлетной массе: легкие (до 20 кг), средние (от 20 до 200 кг), тяжелые (более 200 кг). Большинство ЛА, относящиеся к среднему классу, выполнены по самолетной (традиционной) схеме, т.е. подъемная сила создается за счет набегающего потока на крыло. Силовая установка расположена в хвостовой части.
Беспилотный летательный аппарат содержит (фиг. 1) модуль носовой части 1, модуль центральной части 2 и две консоли крыла 5, имеющие элероны 6 и сервомашинки 18, модуль хвостовой части 3, имеющий вертикальное и горизонтальное оперение 8, руль направления 10 и руль высоты 9. К хвостовой части прикреплен модуль силовой установки 4, включающий в себя (фиг. 2) ДВС 17, входное устройство 11 и 12, толкающий винт 13. Передняя опора шасси 15 и основные опоры шасси 14. Консоли крыла 5 и центроплан 2 фиксируются между собой трубками из углепластика 19 и 20. Основные блоки с радиоэлектронным оборудованием расположены в хвостовой части 3, приемник-передатчик 21 и фото-видеоаппаратура 16 в носовой части.
Из-за конструктивных особенностей полезная модель имеет следующие преимущества. Модуль носовой части 1 позволяет разместить контейнер с полезной нагрузкой и дополнительный ТБ. Дополнительные ТБ расположены в консолях крыла 5. Законцовки крыла 7 позволяют уменьшить индуктивное сопротивление БЛА, а относительно большие площади крыла 5 позволяют увеличить подъемную силу. ДВС 17 с толкающим винтом 13 расположены в модуле силовой установки 4 для защиты деталей и агрегатов от внешних воздействий. Для эффективного охлаждения двигателя и агрегатов установлены воздухозаборники 11 и 12.
Модуль носовой части 1, центральной 2, хвостовой 3, силовой установки 4, а также крыло 5, вертикальное 10 и горизонтальное 8 оперение выполнены из композитных оболочек методом вакуумной инфузии и ребер жесткости из углепластика и стеклопластика методом ручного формования. Отдельные модули позволяют повысить ремонтопригодность.
Трехопорное шасси 14 и 15 позволяет производить взлет и посадку БЛА с любой твердой и прямой поверхности длиной 10-15 метров.
Консоли крыла 5, горизонтальное оперение 8, шасси 14 и 15 имеют быстросъемные соединения, что позволит улучшить мобильность БЛА, уменьшить транспортируемые размеры. Модули фюзеляжа позволяют уменьшить время на ремонт и обслуживание.
Таким образом, разработанный БЛА среднего класса обладает повышенной дальностью и продолжительностью полета, а также высокими эксплуатационными характеристиками за счет вышеописанных конструктивных изменений: увеличение объема топлива за счет крыльевых баков и дополнительного бака в носовой части, использование крыла с относительно большой площадью, применение композитных материалов, использование модульной конструкции фюзеляжа, размещение оборудования в герметичных контейнерах.