БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к устройствам летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой, с вертикальным положением продольной оси аппарата при посадке, в частности, к конструкции управляющей системы летательного аппарата.
Известны технические решения конструкций управляющих систем таких летательных аппаратов с поворотными лопатками.
В частности, известны системы крепления поворотных лопаток, когда они с одной стороны крепятся к центральному телу.
В международной заявке WО 200040464, публикация 13.07.2000, конструкция летательного аппарата содержит двигатель с движителем в виде вентилятора и обтекатель. Поворотные лопатки с одной стороны прикреплены к нижней кромке обтекателя, а с другой стороны к опоре, установленной в центре канала обтекателя и прикрепленной к оболочке обтекателя.
В патенте FR 287113, публикация 09.12.2005, описана конструкции аппарата с двигателем с движителем в виде вентилятора и обтекателем, в котором поворотные лопатки закреплены между кольцевой структурой, прикрепленной к обтекателю и продолжением центрального тела статора.
В заявке на европейский патент ЕР 2210812, публикация 28.07.2010, описана конструкция аппарата с двигателем с движителем в виде вентилятора и обтекателем, ниже кольцевого обтекателя закреплены поворотные лопатки, а между вентилятором и лопатками установлен статор, выполненный в виде неподвижных лопаток и центрального тела. Поворотные лопатки закреплены между стойкой, прикрепленной к обтекателю и продолжением центрального тела статора.
Одной из задач, решаемой при создании данных летательных аппаратов, является создание одновременно легкой и прочной системы управления. В частности это относится и к системе крепления поворотных лопаток для управления аппаратом.
Техническим результатом, который достигается в заявляемой конструкции, является повышение надежности конструкции крепления поворотных лопаток при снижении веса обтекателя при жестких условиях эксплуатации аппарата.
Беспилотный летательный аппарат включает опорную раму, к которой снизу жестко присоединен кольцевой обтекатель, а также двигатель с движителем в виде вентилятора. Между вентилятором и лопатками установлен статор, выполненный в виде неподвижных лопаток и центрального тела. Корпус кольцевого обтекателя выполнен в виде ряда внутренних вертикальных и горизонтальных шпангоутов и оболочки обтекателя, по меньшей мере, часть вертикальных шпангоутов, и, по меньшей мере, два горизонтальных шпангоута, выполнены с возможностью образования силового каркаса, а в нижней части обтекателя, между указанными вертикальными шпангоутами и центральным телом обтекателя, закреплены поворотные лопатки.
Система управления, в которой поворотные лопатки с одной стороны крепятся к вертикальным усиленным, с точки зрения восприятия нагрузки, вертикальным шпангоутам, являющимся частью силового каркаса обтекателя, а с другой стороны к центральному телу статора образует жесткую систему. Такая система способствует тому, что при вибрации аппарата обеспечивается отсутствие дополнительного дестабилизирующего вращающего момента, который может возникнуть при обтекании лопаток потоком воздуха от толкающего винта. Кроме того, такая система крепления лопаток позволяет делать не все шпангоуты силовыми, то есть большой толщины, и как следствие снижается вес обтекателя. Вес обтекателя снижается также потому, что оболочка обтекателя может быть выполнена сравнительно легкой, так как она не испытывает силовых, нагружающих воздействий конструкции, все силовые нагрузки воспринимает силовой каркас обтекателя. Все это снижает общий вес аппарата.
Летательный аппарат содержит управляющие механизмы поворота лопаток, которые могут быть выполнены в виде линейных приводов и подсоединены по каналам управления к системы управления летательного аппарата.
Летательный аппарат в частном случае отличается тем, что аппарат выполнен осесимметричным относительно вертикальной оси, проходящей через ось вентилятора. Осесимметричность аппарата облегчает его управление, особенно при неостойчивых воздушных потоках.
Полезная модель поясняется рисунками.
На Фиг.1 приведена общая схема летательного аппарата в вертикальном разрезе.
На Фиг.2 показано сечение управляющей лопатки по Б-Б.
На Фиг 3 показан разрез обтекателя аппарата в горизонтальной плоскости по А-А.
Беспилотный летательный аппарат 1 (Фиг.1) содержит раму 2, на которой установлен двигатель 3 и кольцевой обтекатель 4 с вентилятором 5 и стойки шасси 6. Конструкция аппарата является осесимметричной относительно вертикальной оси 7.
Основным несущим узлом аппарата является рама 2, к которой крепятся все основные узлы аппарата: двигатель 3, к которому присоединен движитель (вентилятор) 5, кольцевой обтекатель 4 и стойки шасси 6. Двигатель 3 подсоединен к раме 2 жестко. Кольцевой обтекатель 4 подсоединен к раме 2 посредством опорных стоек 14. Это обеспечивает жесткость конструкции и его сохранение при эксплуатации. Такая схема выполнения аппарата облегчает решение задачи позиционирования вентилятора 5 в обтекателе 4 и замену двигателя 3.
Так как основные нагрузки при посадке аппарата 1 принимают на себя стойки 6 шасси, эти нагрузки не передаются на обтекатель 4 и на двигатель 3 с вентилятором 5, что позволяет обеспечить защиту от ударов. При этом рама 2 выполняется прочной и способной выдержать нагрузки, как от работы двигателя 3, так и от ускорений, возникающих при посадке. Рама 2 может изготавливаться из металла или композитного углепластика.
Беспилотный летательный аппарат включает обтекатель 4, статор 8 предназначенный для компенсации вращающего момента вентилятора 5 и состоящий из четырех или более неподвижных лопаток и центрального тела 9. Статор 8 (Фиг.1 и Фиг.3) устанавливается по вертикальной оси летательного аппарата, крепится к обтекателю 4 и выполняет две функции: за счет неподвижных лопаток статора компенсируется крутящий момент, возникающий от работы вентилятора, а центральное тело статора служит для крепления поворотных лопаток 10. Поворотные лопатки 10, закреплены в нижней части обтекателя 4 между вертикальными шпангоутами 12, являющимися частью силового каркаса и центральным телом обтекателя. Горизонтальные шпангоуты силового каркаса обтекателя на фигурах не показаны. Поворотные лопатки 10 закреплены на осях 11 (Фиг.1 - Фиг.3). Управляющие механизмы поворотных лопаток 10 могут быть выполнены в виде линейных приводов (на фигурах не показаны), которые включаются по сигналам системы управления, расположенной в контейнере 14.
Кольцевой обтекатель 4, представляет собой осесимметричное цилиндрическое тело обтекаемой формы, состоящее из внутреннего каркаса, состоящего из вертикальных и горизонтальных шпангоутов и внешней оболочки 13. По меньшей мере, часть вертикальных шпангоутов 12, и, по меньшей мере, два горизонтальных шпангоута (на фигурах не показаны), образуют силовой каркас обтекателя 4, который служит для формирования жесткой конструкции обтекателя 4, крепления поворотных лопаток 10 и закрепления топливных баков (на рисунках не показаны).
В объеме кольцевого обтекателя располагаются топливные баки и прочие вспомогательные узлы летательного аппарата. В нижней части кольцевого обтекателя 4 осесимметрично располагаются четыре или более управляющих лопаток 10 и привод отклонения лопаток.
На раме 2 также устанавливается контейнер 14 с аппаратурой аппарата 1 через амортизаторы. Конструкция аппарата являются симметричной относительно оси 7.
Конструкция управляющей системы беспилотного летательного аппарата позволяет эффективно управлять летательным аппаратом, при этом позволяет снизить вес аппарата за счет эффективной системы крепления поворотных лопаток к шпангоутам обтекателя.