СПОСОБ ПУСКА БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И РЕАКТИВНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR START OF UNMANNED AERIAL VEHICLE AND JET SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION (VERSIONS)

Изобретение относится к реактивным управляемым снарядам, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) и устройствам для пуска.
Известен способ пуска БПЛА, реализуемый в самоходной пусковой установке БПЛА, полезная модель РФ, патент №85622, принятый за прототип, заключающийся в размещении БПЛА на направляющих пусковой установки под углом к горизонту и запуске его двигателя с последующим разгоном под воздействием тяги двигателя, при этом для предотвращения падения БПЛА после размещения на направляющих его крепят к пусковой установке, двигатель запускают на режим максимальной тяги и расфиксируют крепление.
Известен вариант способа пуска БПЛА «Прогресс» (П-35) комплекса «Редут» (энциклопедия XXI век, «Оружие и технологии России», том III, «Вооружение военно-морского флота», издательский дом «Оружие и технологии». М., 2001, стр.97-102), используемый при запуске БПЛА большой массы, заключающийся в размещении беспилотного летательного аппарата на направляющих пусковой установки под углом к горизонту, его креплении к пусковой установке, запуске его маршевого воздушно-реактивного двигателя на режим максимальной тяги и запуске стартового реактивного двигателя твердого топлива, расфиксации крепления, последующем разгоне под воздействием суммарной тяги и отделении стартового реактивного двигателя после выгорания твердого топлива.
Все данные существенные признаки известных способов присутствуют и в вариантах предлагаемого технического решения.
Устройство по патенту №85622 принято за прототип реактивного комплекса и включает контрольно-пусковую аппаратуру с пультом управления, беспилотный летательный аппарат и пусковую установку с направляющими, расположенными под углом к горизонту, и устройством крепления и расфиксации крепления беспилотного летательного аппарата, который снабжен устройством взаимодействия с направляющими, содержит двигатель и систему управления, сообщенную электрожгутом с пультом управления. Кроме того, для управляемого полета в атмосфере БПЛА снабжается управляемыми аэродинамическими поверхностями с приводами, а система управления сообщается электрожгутами с приводами аэродинамических поверхностей и двигателем.
Прототип варианта реактивного комплекса - береговой ракетный комплекс «Редут», включает контрольно-пусковую аппаратуру с пультом управления, беспилотный летательный аппарат и пусковую установку с направляющими, расположенными под углом к горизонту, и устройством крепления и расфиксации крепления беспилотного летательного аппарата, который снабжен устройством взаимодействия с направляющими и содержит стартовый реактивный двигатель твердого топлива с устройством его отделения и маршевый воздушно-реактивный двигатель, аэродинамические поверхности управления полетом с приводами и систему управления, сообщенную электрожгутами с пультом управления, стартовым и маршевым двигателями и с приводами аэродинамических поверхностей.
Все данные существенные признаки вариантов известных реактивных комплексов присутствуют в вариантах предлагаемого технического решения.
Для современных БПЛА, оборудованных различной аппаратурой мониторинга земной поверхности, например радиовысотомером, измерителем скорости полета, фотоаппаратурой, тепловизором, вследствие расположения этой аппаратуры в нижней части фюзеляжа БПЛА затруднено ее обслуживание и замена при поломке. Кроме того, при снабжении БПЛА воздушно-реактивным двигателем его целесообразно располагать в нижней части фюзеляжа, чтобы на наиболее напряженном участке работы двигателя (наборе высоты БПЛА) фюзеляж не дросселировал расход воздуха в двигатель, однако при такой компоновке БПЛА необходимо увеличивать высоту крепления направляющих для размещения и обслуживания двигателя на пусковой установке, что приводит к увеличению массы и габаритов пусковой установки.
Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является облегчение и ускорение работ при подготовке БПЛА к пуску и обеспечение пуска БПЛА с внешним креплением двигателя или его воздухозаборного устройства к нижней части фюзеляжа, без увеличения высоты крепления направляющих.
Для достижения названного технического результата в способе пуска беспилотного летательного аппарата по первому варианту, заключающемся в размещении беспилотного летательного аппарата на направляющих пусковой установки под углом к горизонту, его креплении к пусковой установке, запуске его двигателя на режим максимальной тяги, расфиксации крепления и последующем разгоне под воздействием тяги двигателя, беспилотный летательный аппарат размещают на направляющих пусковой установки в положении, повернутом вокруг его продольной оси на 180 градусов относительно нормального полетного положения, а в автономном полете, управляя его аэродинамическими поверхностями, возвращают в нормальное полетное положение.
Для достижения названного технического результате в способе пуска беспилотного летательного аппарата, по второму варианту, заключающемся в размещении беспилотного летательного аппарата на направляющих пусковой установки под углом к горизонту, его креплении к пусковой установке, запуске его маршевого воздушно-реактивного двигателя на режим максимальной тяги и запуске стартового реактивного двигателя твердого топлива, расфиксации крепления, последующем разгоне под воздействием суммарной тяги и отделении стартового реактивного двигателя после выгорания твердого топлива, беспилотный летательный аппарат размещают на направляющих пусковой установки в положении, повернутом вокруг его продольной оси на 180 градусов относительно нормального полетного положения, а в автономном полете, управляя его аэродинамическими поверхностями, возвращают в нормальное полетное положение.
Дополнительно, в обоих вариантах способа пуска беспилотного летательного аппарата, для ускорения возврата БПЛА в нормальное положение аэродинамические поверхности до разгона устанавливают в положение, обеспечивающее создание вращающего момента по крену при увеличении скорости беспилотного летательного аппарата и управление ими осуществляют в процессе возврата беспилотного летательного аппарата в нормальное полетное положение.
Отличительными признаками обоих вариантов способа пуска беспилотного летательного аппарата являются следующие - беспилотный летательный аппарат размещают на направляющих пусковой установки в положении, повернутом вокруг его продольной оси на 180 градусов относительно нормального полетного положения, а в автономном полете, управляя его аэродинамическими поверхностями, возвращают в нормальное полетное положение.
Дополнительные отличительные признаки по обоим вариантам способа - аэродинамические поверхности до разгона устанавливают в положение, обеспечивающее создание вращающего момента по крену при увеличении скорости беспилотного летательного аппарата, и управление ими осуществляют в процессе возврата беспилотного летательного аппарата в нормальное полетное положение.
Для решения поставленной задачи в первом варианте реактивного комплекса, включающего контрольно-пусковую аппаратуру с пультом управления, беспилотный летательный аппарат и пусковую установку с направляющими, расположенными под углом к горизонту, и устройством крепления и расфиксации крепления беспилотного летательного аппарата, который снабжен устройством взаимодействия с направляющими и содержит двигатель, аэродинамические поверхности управления полетом с приводами и систему управления, сообщенную электрожгутами с пультом управления, двигателем и приводами аэродинамических поверхностей, двигатель и система управления беспилотного летательного аппарата выполнены с возможностью работы на участке разгона в положении, повернутом на 180 градусов вокруг продольной оси беспилотного летательного аппарата относительно нормального полетного положения.
Для решения поставленной задачи во втором варианте реактивного комплекса, включающего контрольно-пусковую аппаратуру с пультом управления, беспилотный летательный аппарат и пусковую установку с направляющими, расположенными под углом к горизонту, и устройством крепления и расфиксации крепления беспилотного летательного аппарата, который снабжен устройством взаимодействия с направляющими и содержит стартовый реактивный двигатель твердого топлива с устройством его отделения и маршевый воздушно-реактивный двигатель, аэродинамические поверхности управления полетом с приводами и систему управления, сообщенную электрожгутами с пультом управления, стартовым и маршевым двигателями, и с приводами аэродинамических поверхностей, стартовый реактивный двигатель твердого топлива, маршевый воздушно-реактивный двигатель и система управления беспилотного летательного аппарата выполнены с возможностью работы на участке разгона в положении, повернутом на 180 градусов вокруг продольной оси беспилотного летательного аппарата относительно нормального полетного положения.
Дополнительно, по обоим вариантам устройства, для ускорения возврата БПЛА в нормальное полетное положение, в стартовом положении аэродинамические поверхности управления полетом установлены в положение, обеспечивающее создание вращающего момента по крену при увеличении скорости беспилотного летательного аппарата.
Отличительными признаками устройства по первому варианту является то, что двигатель и система управления беспилотного летательного аппарата выполнены с возможностью работы на участке разгона в положении, повернутом на 180 градусов вокруг продольной оси беспилотного летательного аппарата, относительно нормального полетного положения.
Отличительными признаками устройства по второму варианту является то, что стартовый реактивный двигатель твердого топлива, маршевый воздушно-реактивный двигатель и система управления беспилотного летательного аппарата выполнены с возможностью работы на участке разгона в положении, повернутом на 180 градусов вокруг продольной оси беспилотного летательного аппарата относительно нормального полетного положения.
Дополнительные отличительные признаки по обоим вариантам устройства - в стартовом положении аэродинамические поверхности управления полетом установлены в положение, обеспечивающее создание вращающего момента по крену при увеличении скорости беспилотного летательного аппарата.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, облегчаются и ускоряются работы по подготовке к пуску БПЛА, обеспечивается возможность пуска БПЛА с двигателем, закрепленным в нижней части фюзеляжа без увеличения массы пусковой установки, обеспечиваются минимальные затраты топлива на возврат БПЛА в нормальное полетное положение и минимальные динамические нагрузки на БПЛА при развороте.
Предложенные технические решения могут найти применение для пуска БПЛА различного назначения, используемых в министерстве обороны для доставки полезной нагрузки и разведки местности, а также в других отраслях промышленности при необходимости обследования местности для разведки очагов пожаров, или проведения поисковых операций, при подготовке спасательных операций в аварийных ситуациях.
Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже представлен реактивный комплекс, включающий контрольно-пусковую аппаратуру 1 с пультом 2 управления, БПЛА 3 и пусковую установку 4 с направляющими 5, расположенными под углом α к горизонту по левому и правому борту БПЛА 3, при этом БПЛА 3 снабжен устройством 6 взаимодействия с направляющими 5 и содержит стартовый реактивный двигатель 7 твердого топлива с устройством 8 его отделения и маршевый воздушно-реактивный двигатель 9, аэродинамические поверхности 10 управления полетом с приводами 11, аппаратуру 12 мониторинга земной поверхности и систему 13 управления, сообщенную электрожгутами 14 с пультом 2 управления, стартовым 7 и маршевым 9 двигателями, приводами 11 аэродинамических поверхностей 10 и аппаратурой 12. Стартовый реактивный двигатель 7 твердого топлива и система 13 управления БПЛА 3 выполнены с возможностью работы на участке разгона в положении, повернутом на 180 градусов вокруг продольной оси БПЛА 3 относительно нормального полетного положения. В стартовом положении аэродинамические поверхности 11 управления полетом установлены в положение, обеспечивающее создание вращающего момента по крену при увеличении скорости беспилотного летательного аппарата (отклоны на угол β). Электрожгуты 14 сообщены с пультом 2 управления через отрывной разъем 15. БПЛА 3 закреплен на пусковой установке 4 посредством устройства 16 крепления и расфиксации крепления, которое для упрощения конструкции снабжено срезной шпилькой 17.
Представленный на чертеже реактивный комплекс работает следующим образом. БПЛА 3 размещается на направляющих 5 пусковой установки 4 посредством устройства 6 в положении, повернутом вокруг его продольной оси на 180 градусов относительно нормального полетного положения и закрепляется на пусковой установке 4 устройством 16 крепления и расфиксации крепления со срезной шпилькой 17. Производится соединение частей отрывного разъема 15 и благодаря связи аппаратуры 1 с пультом 2 посредством электрожгутов 14 через систему 13 управления с двигателями 7 и 9, приводами 11, аппаратурой 12 с пульта 2 посредством аппаратуры 1 осуществляется проверка всех систем БПЛА 3, а также вводятся маршрутные данные в систему 13 управления. При этом обеспечивается удобный подход к аппаратуре 12 мониторинга земной поверхности, следовательно, замена в ней отдельных блоков или расходных материалов, например сменных дисков памяти, может быть выполнена значительно быстрее, чем у прототипа. При этом маршевый воздушно-реактивный двигатель 9 на пусковой установке 1 расположен сверху, что создает удобство при контроле состояния его агрегатов, их замене, монтаже и демонтаже двигателя 9 в целом, замене масла в его системе смазки и обеспечивает пуск БПЛА 3 без увеличения высоты крепления направляющих 5, следовательно, и без увеличения массы пусковой установки 4, которая понадобилась бы при такой компоновке маршевого двигателя 9 и известном расположении БПЛА 3 на направляющих 5. Команда "пуск" выдается с пульта 2 в систему 13 управления БПЛА 3, которая обеспечивает выдачу электрического напряжения на запуск маршевого воздушно-реактивного двигателя 9 на режим максимальной тяги, после чего система 13 управления обеспечивает выдачу электрического сигнала на розжиг стартового двигателя 7, под действием суммарной тяги которого срезается шпилька 17 устройства 16 и БПЛА 3 ускоряется по направляющим 5 благодаря устройству 6. Вследствие предварительного отклонения поверхностей 10 на угол β при увеличении скорости БПЛА 3 создается момент крена, вращающий его вокруг продольной оси, а система 13 управления стабилизирует нормальное полетное положение БПЛА 3, при этом увеличение момента крена начинается с его нулевого значения и возвращение БПЛА 3 в нормальное полетное положение происходит при меньшей скорости, в более ранний момент времени, при меньшем моменте инерции вращения БПЛА 3, следовательно, стабилизация БПЛА 3 вблизи нормального полетного положения будет происходить плавно с меньшей затратой энергии на маневр (минимальным расходом топлива на преодоление дополнительного аэродинамического сопротивления от отклонения рулей 10). Пуск БПЛА 3 малой массы с одним двигателем 9 (без стартового двигателя 7) осуществляется аналогично. Отличие заключается в том, что усилие среза шпильки 17 и разгон БПЛА 3 на направляющих 5 происходит под действием максимальной тяги двигателя 9.