Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки

Полезная модель относится к области авиации, в частности, к беспилотным летательным аппаратам вертикального взлета и посадки и может быть использована с целью выполнения задач аэросъемки, инспектирования, картографии и доставки грузов в таких областях, как энергетика и связь, нефтегазовая промышленность, трубопроводный транспорт, землеустройство и кадастры, сельское хозяйство, охранная деятельность, лесное хозяйство и почта.
Известен «Беспилотный летательный аппарат» (пат. RU 140499 U1, МПК B64C 39/08, B64D 27/24, опубл. 10.05.2014, бюл.№13), содержащий фюзеляж, вертикальное оперение и консоли переднего крыла, закрепленные на фюзеляже, консоли заднего крыла, закрепленные на вертикальном оперении, средства механизации, электродвигатель, аккумуляторные батареи и фотоэлектрические преобразователи, при этом фотоэлектрические преобразователи расположены на верхней поверхности консолей переднего и заднего крыльев, отличающийся тем, что переднее крыло выполнено прямой стреловидности, а заднее крыло выполнено обратной стреловидности, при этом консоли переднего крыла соединены в замкнутый контур с консолями заднего крыла посредством вертикальных крыльевых шайб, причем каждая консоль переднего крыла состоит из двух частей: корневой и концевой, а вертикальные крыльевые шайбы соединены с консолями переднего крыла в месте соединения концевой и корневой частей консолей переднего крыла, при этом консоли заднего крыла соединены вертикальными крыльевыми шайбами с образованием единой конструкции.
Недостатком технического решения является особенность конструкции посадочного устройства, представляющего собой пружинные стойки, установленные в отверстии кронштейна с фиксацией винтом, предохраняющим пружинную стойку от самопроизвольного поворачивания и отсоединения, что вызывает трудности при посадке, поскольку беспилотный летательный аппарат не является устройством вертикального взлета и посадки.
Известно «Устройство складывания крыла и транспортное средство с таким устройством» (пат. RU 2542855 С1, МПК B64C 3/56, B60F 5/02, опубл. 27.02.2015, бюл.№6), содержащее фюзеляж, шасси, воздушный движитель, крыло, консоли которого выполнены с возможностью складывания, механизм поворота консолей, включающий шарнирные узлы, установленные на корневых нервюрах консолей, по меньшей мере один замок, фиксирующий консоли крыла в полетном положении, отличающееся тем, что механизм поворота консолей оснащен штоком и подкосами, шток расположен в плоскости симметрии транспортного средства и оснащен приводом перемещения вверх, каждый из подкосов шарнирно соединен с соответствующей консолью и с фюзеляжем, шарнирные узлы, установленные на корневых нервюрах консолей, соединены с верхней частью штока, по меньшей мере один замок выполнен с возможностью фиксации консолей крыла в полетном и сложенном положении.
Недостатком технического решения является конструктивная особенность, заключающаяся в том, что для уменьшения размаха крыла рассматриваемого транспортного средства, крыло установлено по схеме высокоплан, в силу чего механизм поворота консолей оснащен подкосами, обеспечивающими поворот консолей относительно шарнирных узлов, размещенных на кронштейнах, установленных на шпангоуте фюзеляжа, что создает дополнительное лобовое сопротивление и, как следствие, влияет на аэродинамику летательного аппарата.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решения является «Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки с силовой балкой из композиционного материала» (пат. RU 181714 С1, МПК B64C 39/02, B64C 1/08, опубл. 06.03.2019, бюл.№7), включающая силовой элемент несущей балки, жестко закрепленной внутри корпуса фюзеляжа, крыло с элеронами, узлы крепления, силовую установку, расположенную в корпусе фюзеляжа, аккумуляторную батарею, отличающаяся тем, что крыло выполнено цельным, на каждой консоли крыла выполнены пилоны с двумя подъемными винтами для вертикального взлета и посадки, силовая установка выполнена в виде маршевого двигателя с воздушным винтом, который размещен в передней части фюзеляжа для обеспечения горизонтального полета, в качестве силового элемента несущей балки введена силовая композитная балка, которая выполнена в виде прямоугольной цельной конструкции, внутри которой расположен ферменный заполнитель, при этом силовая композитная балка расположена после маршевого двигателя, а ее конец расположен за пределами корпуса фюзеляжа, на конце силовой балки расположено и закреплено винтами бортовое оборудование и хвостовое оперение, включающее киль, руль направления, стабилизатор, руль высоты, силовая композитная балка жестко закреплена к нижней части корпуса фюзеляжа, параллельно его оси при помощи винтов и базовых кромок прямоугольной формы в виде пластин, оси которых перпендикулярны оси корпуса фюзеляжа, базовые кромки выполнены с загнутыми концами, их нижняя часть прикреплена к композитной силовой балке, загнутые концы прикреплены к стенкам корпуса фюзеляжа с внутренней стороны, причем корпус фюзеляжа выполнен разъемным, состоящим из верхней и нижней частей, соединенных между собой заклепочными гайками, в верхней части корпуса фюзеляжа, внутри его, выполнен отсек для расположения полезной нагрузки, который разделен на два отсека по обе стороны от аккумуляторной батареи, которая расположена на центральной части крыла, внутри корпуса фюзеляжа.
Недостатком технического решения является конструктивная особенность, заключающаяся в выполнении подъемных  винтов для вертикального взлета и посадки, которые являются наружными, что создает дополнительное лобовое сопротивление и, как следствие, влияет на аэродинамику летательного аппарата, также особенностью конструкции являются пилоны, на которых установлены винты, обеспечивающие вертикальную тягу, что увеличивает массу летательного аппарата за счет габаритов, учитывающих длину лопасти, и усиления конструкции в месте крепежа.
Технической проблемой является создание беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки с более высокими летно-техническими характеристиками, то есть беспилотного летательного аппарата с конструкцией, обеспечивающей наименьшее лобовое сопротивление, в качестве средства, выполняющего задачи аэросъемки, инспектирования, картографии и доставки грузов в таких областях как энергетика и связь, нефтегазовая промышленность, трубопроводный транспорт, землеустройство и кадастры, сельское хозяйство, охранная деятельность, лесное хозяйство и почта.
Технический результат достигается тем, что вводится панель, расположенной над фюзеляжем, в которой установлены подъемные винты для вертикального взлета и посадки, причем для улучшения аэродинамики на верхней и нижней части панели располагаются отклоняемые стенки.
Технический результат достигается тем, что подъемные винты для вертикального взлета и посадки установлены на пилонах в панели, расположенной над фюзеляжем, причем для улучшения аэродинамики на верхней и нижней части панели располагаются подвижные стенки, которые отклоняются перпендикулярно плоскости панели при взлете и посадке и образуют гладкую поверхность в закрытом состоянии при горизонтальном полете.
Для пояснения технической сущности заявляемого решения рассмотрим графические изображения общего вида беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки с не отклоненными (фиг.1) и отклоненными по потоку стенками соответственно (фиг.2):
1. Фюзеляж;
2. Крыло;
3. Элероны;
4. Панель;
5. Стенки;
6. Пилоны;
7. Винты для вертикального взлета и посадки;
8. Консоли;
9. Винты, обеспечивающие поперечную статическую устойчивость;
10.  Хвостовое оперение;
11.  Маршевый винт;
12.  Стойки.
Предлагаемое техническое решение позволяет создать беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки как средство, выполняющее задачи аэросъемки, инспектирования, картографии и доставки грузов в таких областях как энергетика и связь, нефтегазовая промышленность, трубопроводный транспорт, землеустройство и кадастры, сельское хозяйство, охранная деятельность, лесное хозяйство и почта, за счет введения панели, расположенной над фюзеляжем, причем для улучшения аэродинамики на верхней и нижней части панели располагаются подвижные стенки, которые отклоняются перпендикулярно плоскости панели при взлете и посадке и образуют гладкую поверхность в закрытом состоянии при горизонтальном полете, что в целом улучшает аэродинамику летательного аппарата.
Конструкция беспилотного летательного аппарата содержит фюзеляж 1, корпус которого выполнен разъемным, причем части фюзеляжа 1 соединены между собой заклепочными гайками, отсек внутри фюзеляжа 1 для расположения полезной нагрузки, который разделен на два отсека по обе стороны от аккумуляторной батареи, расположенной на центральной части крыла 2 внутри корпуса фюзеляжа 1, крыло 2 с элеронами 3, хвостовое оперение 10, выполненное по П-образной схеме, причем элементы вертикального оперения крепятся к консолям 8, на которых расположены винты 9, обеспечивающие поперечную статическую устойчивость, стойки 12, амортизирующие ударные нагрузки от поверхности, на которую садится летательный аппарат, бортовое оборудование, расположенное внутри корпуса фюзеляжа 1, маршевый винт 11, силовую установку маршевого винта, расположенную в корпусе фюзеляжа 1, винты 7  для вертикального взлета и посадки с силовой установкой внутри панели 4, расположенной над фюзеляжем 1, причем подъемные винты 7 для вертикального взлета и посадки установлены на пилонах 6 в панели 4,  а для улучшения аэродинамики на верхней и нижней части панели 4 располагаются подвижные стенки 5, которые отклоняются перпендикулярно плоскости панели 4 при взлете и посадке и образуют гладкую поверхность в закрытом состоянии при горизонтальном полете.
Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки работает следующим образом:
Управление беспилотным летательным аппаратом вертикального взлета и посадки ведется с наземной станции управления оператором полета. Перед началом полета оператор производит создание требуемой программы полета и ее запись на карту памяти, которая устанавливается в блоке управления самолетом. Затем производится установка загруженной аккумуляторной батареи в корпус фюзеляжа 1 на центральную ее часть. Оператор производит запуск маршевого двигателя, находящегося в задней части фюзеляжа на холостых оборотах. Через определенный промежуток времени оператор полета «открывает» стенки 5 на панели 4, расположенной над фюзеляжем 1, затем происходит включение силовой установки винтов 7 для вертикального взлета и посадки, винты 7 начинают вращаться. Происходит отрыв летательного аппарата от земли. После набора необходимой высоты осуществляется отключение маршевого винта 11 и через небольшой промежуток времени отключаются винты 7 для вертикального взлета и посадки и стенки 5 фиксируются в «закрытом» положении. После этого беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки способен передвигаться горизонтально. Для обеспечения поперечной путевой устойчивости включаются винты 9. При необходимости полетов по вертикали или зависания в воздухе (например, для наблюдения или аэросъемки) происходит включение винтов 7 для вертикального взлета и посадки и отключение маршевого винта 11. При посадке происходит фиксация стенок 5 в «открытом» положении, выключение маршевого винта 11 и включение винтов 7 для вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат опускается.
По своим технико-экономическим преимуществам, а именно более низким лобовым сопротивлением, а также меньшей массой конструкции, по сравнению с известными аналогами, предлагаемое техническое решение позволяет получить полезную модель беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки за счет введения панели, на верхней и нижней части которой располагаются подвижные стенки, способствующие улучшению аэродинамики, которые отклоняются перпендикулярно плоскости панели при взлете и посадке и образуют гладкую поверхность в закрытом состоянии при горизонтальном полете, которая обеспечивает лучшее обтекание летательного аппарата при горизонтальном полете и, как следствие, улучшает его летно-технические характеристики.