БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ - КОЛЕОПТЕР

Полезная модель относится к авиационной технике и может быть применена при создании новых конструкций беспилотных летательных аппаратов - колеоптеров.
Известен, беспилотный летательный аппарат, состоящий из кольцевого крыла, вентилятора-движителя, центрального тела и, по меньшей мере, четырех независимых аэродинамических рулей, описанный в патенте ЕР 2193994, кл. В64С 39/02, опубликован 09.06.2010.
Недостаток беспилотного летательного аппарата (колеоптера) заключается в том, что он имеет небольшую дальность полета, так как в качестве силовой установки используется электродвигатель.
Наиболее близким прототипом, в решении которого предпринята попытка частичного решения проблемы повышения дальности полета, является беспилотный летательный аппарат (колеоптер), описанный в патенте №2530906 от 18.10.2013 года.
Беспилотный летательный аппарат (колеоптер), описанный в патенте №2530906 от 18.10.2013 года, содержит фюзеляж, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки, радиопрозрачный обтекатель, установленный в носовой части блока полезной нагрузки, вентилятор-движитель, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки к фюзеляжу, рабочего колеса и спрямляющего аппарата, четыре независимых аэродинамических руля.
В этом техническом решении отсутствует топливный бак, отсюда можно сделать заключение о том, что в качестве силовой установки использован электродвигатель, который соединен с рабочим колесом вентилятора-движителя.
Недостаток прототипа, описанного в патенте №2530906 от 18.10.2013 года, является малая удельная энергия системы электропитания и низкий КПД и, как следствие, малая дальность полета беспилотного летательного аппарата (колеоптера) до 100 км.
Исходя из этого, техническим результатом данной полезной модели, является повышение дальности полета беспилотного летательного аппарата.
Технический результат достигается за счет того, что беспилотный вертолет содержит фюзеляж, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки, радиопрозрачный обтекатель, установленный в носовой части блока полезной нагрузки, вентилятор-движитель, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки к фюзеляжу, рабочего колеса и спрямляющего аппарата, четыре независимых аэродинамических руля, дополнительно содержит генератор переменного тока, двигатель внутреннего сгорания, выходной вал которого с помощью муфты соединен с входным валом генератора переменного тока и рабочим колесом, топливный бак, расположенный внутри фюзеляжа, четыре сервопривода отклонения аэродинамических рулей, амортизаторы стойки шасси и кольцевое полозковое шасси, комплекс бортового оборудования, установленный в блоке полезной нагрузки, одновременно с этим, амортизаторы стойки шасси с одной стороны симметрично закреплены к фюзеляжу, с другой стороны симметрично закреплены к кольцевому полозковому шасси, вместе с тем, двигатель внутреннего сгорания расположен в блоке полезной нагрузки, при этом, четыре аэродинамических руля с одной стороны симметрично прикреплены к нижней части блока полезной нагрузки, с другой стороны прикреплены к четырем сервоприводам отклонения аэродинамических рулей.
Заявленная полезная модель иллюстрируется следующим чертежами: фиг. 1, на котором показан общий вид беспилотного летательного аппарата (колеоптера); фиг. 2, на котором показан общий вид беспилотного летательного аппарата (колеоптера) в разрезе; фиг. 3, на котором показан общий вид вентилятора-движителя; фиг. 4, на котором показана структурная схема комплекса бортового оборудования.
Рассмотрим структуру и работу вид беспилотного летательного аппарата - колеоптера (БпЛА) 1.
Как видно из чертежа фиг. 1, БпЛА 1 содержит фюзеляж 2, выполненный в форме кольцевого крыла, блок полезной нагрузки 4, радиопрозрачный обтекатель 3, установленный в носовой части блока полезной нагрузки 4, вентилятор-движитель 6, состоящий из входного направляющего аппарата с неподвижными лопатками, предназначенный для крепления блока полезной нагрузки 4 к фюзеляжу 2, рабочего колеса и спрямляющего аппарата, четыре независимых аэродинамических руля 7, двигатель внутреннего сгорания 5, топливный бак расположенный внутри фюзеляжа 2, четыре сервопривода 8 отклонения аэродинамических рулей 7, амортизаторы стойки шасси 9 и кольцевое полозковое шасси 10.
Комплекс бортового оборудования (на чертеже не показан) установлен в блоке полезной нагрузки 4, амортизаторы стойки шасси 9 с одной стороны симметрично закреплены к фюзеляжу 2, с другой стороны симметрично закреплены к кольцевому полозковому шасси 10.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 5 расположен в блоке полезной нагрузки 4, четыре аэродинамических руля 7 с одной стороны симметрично прикреплены к нижней части блока полезной нагрузки 4, с другой стороны прикреплены к четырем сервоприводам 8 отклонения аэродинамических рулей 7.
Как видно из чертежа фиг.2, БпЛА 1 содержит фюзеляж 2, блок полезной нагрузки 4, радиопрозрачный обтекатель 3, установленный в носовой части блока полезной нагрузки 4, входной направляющий аппарат 11 с неподвижными лопатками, рабочего колеса 12 и спрямляющего аппарата 13, четыре независимых аэродинамических руля 7, двигатель внутреннего сгорания 5, выходной вал которого с помощью муфты соединен с входным валом генератора переменного тока 15 и рабочим колесом 12, топливный бак 14 расположенный внутри фюзеляжа 2, четыре сервопривода 8 отклонения аэродинамических рулей 7, амортизаторы стойки шасси 9 и кольцевое полозковое шасси 10, предназначенные для гашения колебаний и ударов возникающих в момент касания БпЛА 1 взлетной полосы при посадке.
Как видно из чертежа фиг. 3, вентилятор-движитель 6 содержит входной направляющий аппарат 11 с неподвижными лопатками, предназначенный для подачи воздуха к рабочему колесу 12 и крепления блока полезной нагрузки 4 к фюзеляжу 2, рабочее колесо 12 и спрямляющий аппарат 13, предназначенный для придания воздушному потоку осевого направления.
Как видно из чертежа фиг. 4, система управления БпЛА 1 состоит из комплекса бортового оборудования (КБО) 16 и наземного пункта управления (НПУ) 17.
КБО 16 содержит бортовые датчики 18, бортовую вычислительную систему (БВС) 19, блок управления сервоприводами 20, контроллеры 21-24 управления сервоприводами 8, систему связи 25 и пилотажно-навигационный комплекс (ПНК) 26.
ДВС 5 предназначен для вращения рабочего колеса 12, радиопрозрачный обтекатель 3 предназначен для защиты КБО 16 от аэродинамических сил.
Рули 7 обеспечивают управление БпЛА 1 по курсу, тангажу и повышение путевой устойчивости. В блоке 4 может быть расположена оптико-электронная система (ОЭС) предназначенная для ручного (визуального) управления полетом БпЛА 1 оператором НПУ 17 с использованием канала связи, образованного системой связи 25 входящей в состав КБО 16 и НПУ 17.
БпЛА 1 имеет два режима работа и работает следующим образом. Режим автономного полета.
Оператор НПУ 17 вводит полетное задание в КБО 16 БпЛА 1. Полетное задание содержит траекторию полета БпЛА 1, информацию о типе точки посадки, пуск и полет БпЛА 1 в точку с заданными координатами при поддержании скорости.
С использованием КБО 16 включается ДВС 5. БпЛА 1 с использованием вентилятора-движителя 6 и заранее введенного полетного задания, которое записывается в память БВС 19, совершает вертикальный и горизонтальный полет по заданному маршруту (на чертеже не показано).
ПНК 26 осуществляет: счисление и коррекцию углов ориентации, счисление и коррекцию координат, счисление и коррекцию скоростных параметров, прием навигационных сигналов от спутниковых навигационных систем.
БВС 19 предназначен для управления всеми блоками и агрегатами БпЛА 1. Четыре аэродинамических руля 7 обеспечивают устойчивость, управляемость и балансировку БпЛА 1 в полете.
Режим ручного управления полетом.
Управление БпЛА 1 в пространстве осуществляется оператором НПУ 17 по каналам связи с применением ОЭС (на чертеже не показано), путем визуального наблюдения.
Оператор НПУ 17 с использованием системы связи 25, БВС 19, блока управления сервоприводами 20 и контроллеров 21, 22, 23 и 24, управляет сервоприводами 8, которые управляют рулями 7.
Управление по курсу БпЛА 1 обеспечивается управлением рулями 7, реализуемой по упомянутой цепи от органов управления КБО 16 к соответствующему сервоприводу 8, который перемещает рули 7 на заданный угол.
Управление БпЛА 1 по тангажу и крену обеспечивается соответствующим наклоном рулей 7 с учетом данных, которые в режиме реального времени поступают от бортовых датчиков 18 и ПНК 26.
Передача и прием сообщений (команд) на управление БпЛА 1 происходит с использованием средств связи 25, входящими в состав КБО 16 и НПУ 17.
Напряжение для электропитания КБО 16 подается от генератора постоянного тока 15.
Основные технические характеристики БпЛА 1 приведены в таблице 1.
В этом техническом решении ДВС 5 соединен с рабочем колесом 12 и генератором 15 (на чертеже не показано). При этом ДВС 5 размещен в верхней части блока полезной нагрузки 4, как показано на чертеже фиг. 2, что позволяет инженерно-техническим работникам быстро проводить оперативное и периодическое техническое обслуживание ДВС 5.
Наличие ДВС 5, генератора постоянного тока 15 и топливного бака 14, расположенного в фюзеляже 2, дает возможность БпЛА 1 длительное время находиться в полете и, как следствие, повысить дальность полета до 400 км, что в 4 раза выше, чем у прототипа.
Исходя из выше перечисленного, достигается технический результат данной полезной модели.
Опытный образец БпЛА 1 был изготовлен на основе российского двигателя. Испытания показали, что БпЛА 1 соответствует всем заявленным характеристикам таблицы 1.