БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

Предлагаемое техническое решение относится к области авиастроения и наиболее эффективно может быть использовано при создании беспилотного многофункционального летательного аппарата вертикального взлета и посадки в категории взлетных масс 150…1500 килограмм.
Известны технические решения аналогичного типа, например, полезная модель многоцелевого вертолета сосной схемы (патент РФ №65467, B64C 27/00) и «Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки», описанный в патенте РФ №145089 B64C 27/10, B64C 29/00.
Многоцелевой вертолет сосной схемы (патент РФ №65467, В64С 27/00) имеет силовую установку за главным редуктором и съемную кабину с системой автоматического управления. Недостатком такого вертолета является съемная кабина, усложняющая и утяжеляющая конструкцию.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение по патенту на полезную модель РФ №145089 B64C 27/10, B64C 29/00, который принят за прототип.
В известном техническом решении беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки представляет собой вертолет сосной схемы с фюзеляжем полумонококовой схемы, задним размещением силовой установки и передним размещением бортового комплекса управления.
К недостаткам прототипа относятся:
- заднее размещение силовой установки и переднее размещение бортового комплекса управления, требующие размещения максимальной полезной нагрузки перед колонкой для обеспечения допустимой центровки вертолета, что снижает его функциональные возможности, в том числе и по возможному максимальному запасу топлива;
- избыточные поперечное сечение и вес фюзеляжа, ухудшающие летно-технические характеристики вертолета.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки при одновременном снижении веса и габаритов его конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в соосном беспилотном летательном аппарате вертикального взлета и посадки с фюзеляжем типа полумонокок (далее при описании - вертолет) двигатель силовой установки располагается перед колонкой, а оборудование бортового комплекса управления (несъемное) для минимальной полезной нагрузки устанавливается преимущественно на конце хвостовой балки с возможностью его соответствующей центровочной переустановки вперед при оснащении полезной нагрузкой от минимальной до максимальной. Установка преимущественно на конце хвостовой балки бортового оборудования: пилотажного, радиосвязного и светотехнического, ответчиков управления воздушным движением (УВД) и автоматического зависимого наблюдения-вещания (АЗН-В), аккумуляторов и регулирующей аппаратуры системы электроснабжения, позволяет за счет большего плеча существенно компенсировать массу силовой установки. Этим достигается сохранение допустимой центровки вертолета в диапазоне сменной полезной нагрузки от нуля до максимальной при приемлемой управляемости.
В условиях ограниченного внутрифюзеляжного пространства для удобства переустановки и обслуживания оборудование бортового комплекса управления и целевая нагрузка монтируются на отдельных рамах и фиксируются в фюзеляже анкерными гайками стрингерных и шпангоутных усилений несущей обшивки. Весовое распределение сменных целевых нагрузок между носовым отсеком и отсеком хвостовой балки осуществляется обратно пропорционально их расстояниям до колонки согласно графику загрузки.
Фюзеляж вертолета включает отсеки: передний, центральный и хвостовой балки, а его несущая обшивка для доступа внутрь фюзеляжа содержит усиленные по краям проемы с быстросъемными крышками и по обводам переднего отсека имеет минимальный зазор с силовой установкой. Такое выполнение фюзеляжа обеспечивает его минимальное сечение в месте размещения силовой установки и мидель всего вертолета, снижает его аэродинамическое сопротивление, вес и габариты. Несущая обшивка полумонококового фюзеляжа в зависимости от размерности вертолета может выполняться как из композитных материалов, так и листового материала и иметь шпангоутное и стрингерное усиление.
Снизу переднего отсека на его носу выполнен отсек полезной нагрузки с люком доступа.
Передний отсек и отсек хвостовой балки по производственным и эксплуатационным соображениям выполнены с возможностью отделения от центральной части по торцам бака-кессона, при этом по периферии самих торцов установлены анкерные гайки соединения отсеков, а также узлов наружной подвески полезной нагрузки и швартовочных устройств.
Для снижения веса вертолета нижняя часть центрального отсека выполнена в виде бака-кессона, к переднему торцу которого крепится передний отсек фюзеляжа, моторама с двигателем и передние опоры шасси, к заднему хвостовой отсек, подредукторная рама колонки крепится сверху, а силовые приводы управления колонкой устанавливаются на редукторе. При этом передний и задний торцы бака-кессона выполняют и роль шпангоутного усиления центрального отсека.
Подредукторная рама выполнена в виде усеченного конического стакана, крепящегося верхним фланцем к редуктору колонки, а нижним к баку-кессону.
Для снижения нагрузки в цепи управления по тангажу, крену и курсу хвостовое оперение выполнено в виде перевернутого V и снабжено управляемыми аэродинамическими рулями рогового типа с отдельным приводом на каждом руле. Такое хвостовое оперение по сравнению с двух килевым, установленном на горизонтальном неуправляемом стабилизаторе, имеет меньшие потери на обдувку несущим винтом и при по парном или раздельном управлении рулями обеспечивает эффективную балансировку вертолета в полете и на висении.
Для снижения веса вертолета шасси выполнено трех опорным с двумя расположенными перед колонкой передними опорами и одной хвостовой опорой, которая состоит из трех упругих стоек, соединенных снизу опорным башмаком, а сверху с анкерными гайками шпангоутных усилений несущей обшивки хвостовой балки.
Техническое решение полезной модели поясняется чертежами беспилотного вертолета взлетным весом до 495 кг, где:
на фиг. 1 - изображен главный вид вертолета;
на фиг. 2 - изображен вид вертолета сверху.
Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки состоит из фюзеляжа полумонококового типа, образованного тремя отсеками: передним 1, центральным 2 и хвостовой балки 3. Двигатель силовой установки 4 располагается перед колонкой 5 с соосными несущими винтами, а оборудование бортового комплекса управления 6 для минимальной полезной нагрузки устанавливается преимущественно на конце хвостовой балки с возможностью его соответствующей центровочной переустановки вперед при оснащении вертолета полезной нагрузкой от минимальной до максимальной.
Для удобства переустановки центровки и обслуживания оборудование бортового комплекса управления и целевая нагрузка монтируются на отдельных рамах и фиксируются в фюзеляже анкерными гайками стрингерных и шпангоутных усилений несущей обшивки.
Несущая обшивка для доступа внутрь фюзеляжа содержит усиленные по краям проемы с быстросъемными крышками 7 и по обводам переднего отсека 1 имеет минимальный зазор с силовой установкой 4.
Снизу переднего отсека 1 на его носу выполнен отсек полезной нагрузки 17 с люком доступа.
Передний отсек и отсек хвостовой балки выполнены с возможностью отделения от центральной части по торцам бака-кессона, при этом по периферии самих торцов установлены анкерные гайки 15 соединения отсеков, а также узлов 16 наружной подвески полезной нагрузки и швартовочных устройств.
Нижняя часть центрального отсека выполнена в виде бака-кессона 8, к переднему торцу которого крепится передний отсек фюзеляжа, моторама 9 с двигателем 4 и передние опоры шасси 10, к заднему хвостовой отсек 3, подредукторная рама 11 колонки крепится сверху, а силовые приводы 19 управления колонкой 5 устанавливаются на редукторе 18.
Подредукторная рама 11 выполнена в виде усеченного конического стакана, крепящегося верхним фланцем к редуктору 18 колонки 5, а нижним к баку-кессону 8.
Хвостовое оперение выполнено в виде перевернутого V и снабжено управляемыми аэродинамическими рулями рогового типа 20.
Шасси выполнено трех опорным с двумя расположенными перед колонкой передними опорами 10 и одной хвостовой опорой, которая состоит из трех упругих стоек 12, соединенных снизу опорным башмаком 13, а сверху с анкерными гайками шпангоутных усилений 14 несущей обшивки хвостовой балки.
Переднее размещение двигателя силовой установки и его уравновешивание частью оборудования бортового комплекса управления предоставляет возможность размещения сменной целевой нагрузки как внутри фюзеляжа: в зоне 21 отсека 17 и сбалансированной нагрузкой в зоне 22 хвостовой балки, так и при наружной подвеске в зонах: сбоку 23 и снизу 24.
Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом, имеющего одинаковую силовую установку, позволяет по предварительной оценке, снизить габариты вертолета: высоту - на 20%, ширину - на 40%, длину - на 10%, а аэродинамическое сопротивление - на 50%. Реализация технического решения позволит вертолету не только летать с широкой номенклатурой полезной нагрузки, но и увеличить его максимальную грузоподъемность на 30%. При полетах с минимальной полезной нагрузкой возможно значительное увеличение их продолжительности за счет подвески в зонах 23 дополнительных топливных баков.
Таким образом, изложенные технические решения наиболее эффективно могут быть использованы при создании беспилотного многофункционального летательного аппарата вертикального взлета и посадки в категории взлетных масс 150…1500 килограмм.