МАЛОГАБАРИТНАЯ БЕСПИЛОТНАЯ АВИАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Данная полезная модель относится к области авиационных систем и более точно касается малогабаритных беспилотных авиационных систем самолетного типа, предназначенных для воздушного наблюдения и разведки с возможностью передачи информации, получаемой бортовыми датчиками летательного аппарата, на наземную станцию управления в реальном масштабе времени.
Известны малогабаритные беспилотные авиационные системы, раскрытые в патентах US, A, 7,210,654, US, A, 7,152,827, US, A, 7,360,741, US, A, 7,237,750, предназначенные для воздушного наблюдения и разведки. Эти системы включают в себя наземную станцию управления, бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом, пусковое устройство и несущий полезную нагрузку разборный беспилотный летательный аппарат. Летательный аппарат, как правило, имеет модульную конструкцию и может быть легко собран для полета и разобран для транспортировки в компактном контейнере.
Наиболее близкой по своим конструктивным признакам к предлагаемому техническому решению является малогабаритная беспилотная авиационная система, описанная в патенте RU, A, 2010148003, опубл. 25.05.2012. В этой системе разборный переносной летательный аппарат содержит цилиндрический фюзеляж, в носовой части которого размещена полезная нагрузка, крыло, оснащенное элевонами и имеющее левую и правую части, скрепленные с фюзеляжем разъемным соединением с помощью узлов крепления и фиксирующих (замковых) соединений. В хвостовой части фюзеляжа находится силовая установка, снабженная двигателем с толкающим воздушным винтом. Описанная авиационная система, благодаря раскрытой в патенте конструкции узлов крепления и замковых соединений левой и правой частей крыла и носовой части к фюзеляжу, обеспечивает легкую сборку летательного аппарата для полета и разборку для транспортировки в компактном контейнере, характеризуется повышенной прочностью и надежностью конструкции беспилотного летательного аппарата при одновременном снижении его массы.
Одним из наиболее важных требований, предъявляемых к беспилотным летательным аппаратам, используемым в авиационных системах для воздушного наблюдения и разведки, является требование отличного аэродинамического качества, обеспечивающего высокую устойчивость и управляемость летательного аппарата в полете, его способность передавать на наземную станцию достоверную и точную информацию, в том числе и в условиях воздействия на летательный аппарат вредных внешних возмущений.
В цитированном выше патенте конструктивные параметры летательного аппарата, определяющие его аэродинамические характеристики, не раскрыты.
В основу данной полезной модели положена задача создать конструкцию беспилотного летательного аппарата, аэродинамические характеристики которого обеспечивали бы при использовании этого летательного аппарата в составе малогабаритной беспилотной авиационной системы для воздушного наблюдения и разведки получение наиболее точных и достоверных данных, передаваемых им на наземную станцию, в том числе и при воздействии на летательный аппарат внешних возмущающих факторов.
Сущность данной полезной модели состоит в том, что в малогабаритной беспилотной авиационной системе (БАС) для воздушного наблюдения и разведки, включающей наземную станцию управления, бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом, пусковое устройство и несущий полезную нагрузку разборный беспилотный летательный аппарат, содержащий фюзеляж цилиндрической формы, в передней части которого размещена полезная нагрузка, в задней части - двигатель с толкающим винтом, крыло, состоящее из двух частей, левой и правой, скрепленных с фюзеляжем разъемным соединением в его центральной части посредством узлов крепления и фиксации, согласно данному техническому решению, крыло имеет трапециевидную форму со стреловидностью 26° по передней кромке, на задней кромке крыла по ее длине в пределах от 45 до 95% находится элевон, приводимый в действие тягой от сервопривода, а на концевых хордах левой и правой частей крыла выполнены вертикальные законцовки, при этом крыло и вертикальные законцовки имеют «S» образный профиль.
Благодаря указанным выше конструктивным особенностям летательного аппарата был достигнут технический результат, состоящий в обеспечении высокой точности и достоверности передаваемой на наземную станцию информации в том числе и в условиях воздействия на летательный аппарат внешних возмущающих факторов
В предпочтительном варианте выполнения крыло имеет однолонжеронную конструкцию с работающей обшивкой, выполненной из трехслойного композитного материала.
Конструкция летательного аппарата обладает повышенной прочностью в случае, если фюзеляж выполнен из композитного материала на основе стеклоткани.
В дальнейшем данная полезная модель поясняется описанием конкретных вариантов ее осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 изображает малогабаритную беспилотную авиационную систему в общем виде;
Фиг.2 - беспилотный летательный аппарат, вид сверху;
Фиг.3 - то же, что и на фиг.2, вид спереди;
Фиг.4 - то же, что и на фиг.2, вид сбоку слева.
Малогабаритная беспилотная авиационная система для воздушного наблюдения и разведки, изображенная на фиг.1, включает в себя наземную станцию 1 управления, несущий полезную нагрузку разборный беспилотный летательный аппарат 2, бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом, размещенные соответственно на летательном аппарате 2 и на наземной станции 1 управления, и пусковое устройство 3.
Беспилотный летательный аппарат 2, представленный на фиг.2, 3 и 4, выполнен по схеме «бесхвостка» с толкающим винтом. Летательный аппарат содержит цилиндрический фюзеляж 4, в носовой части 5 которого, соединенной с фюзеляжем 4 разъемным соединением размещена полезная нагрузка, например, телевизионные и инфракрасные камеры, установленные на гиростабилизированной платформе, фотоаппаратура, размещенная напротив защищенного прозрачным материалом отверстия 6 (фиг.3) в носовом обтекателе. В верхней центральной части фюзеляжа 4 находится отсек 7 (фиг.2) парашютной системы. В хвостовой части 8 (фиг.1, 4) фюзеляжа 4 расположена силовая установка - электрический двигатель со складным толкающим двухлопастным винтом 9. В нижней центральной части фюзеляжа 4 предусмотрен люк 10 для доступа к оборудованию и замены аккумуляторной батареи.Фюзеляж 4 для повышения его прочности выполнен и композитного материала на основе стеклоткани. Крыло летательного аппарата 2 состоит из двух частей 11, 12 -левой и правой соответственно и имеет в плане трапецеидальную форму со стреловидностью по передней кромке 26°. На задней кромке крыла по ее длине от 45 до 95% установлен элевон 13, приводимый в действие тягой от сервопривода. В правой части 12 крыла установлен радиоблок, в левой части 11 - радиомаяк. На концевых хордах левой и правой частей 11, 12 крыла выполнены вертикальные законцовки 14. Законцовки 14, также, как и крыло имеют S-образный профиль с положительным изгибом задней кромки (вверх). Крыло имеет однолонжеронную конструкцию с работающей обшивкой, выплненной из трехслойного композитного материала. Левая и правая части 11, 12 крыла крепятся к фюзеляжу 4 в его средней части посредством разъемных элементов крепления и фиксирующих замковых соединений. Крепление осуществляется с помощью силового элемента в форме трубки, укрепленной на центральном лонжероне фюзеляжа 4, концы которой плотно заходят в установленные в левой и правой частях 11, 12 крыла боковые цилиндрические держатели. Замковые соединения включают два болта, ввернутых каждый в торец соответствующей части 11, 12 крыла, и две вертикальные штыревые пружины, выполненные каждая так, что в отогнутом состоянии она не препятствует свободному прохождению головки болта в соответствующее отверстие фюзеляжа 4, а в отпущенном состоянии плотно входит в зазор между головкой болта и внутренней поверхностью фюзеляжа, полностью исключая возможность самопроизвольного отделения частей 11, 12 крыла от фюзеляжа 4 летательного аппарата в полете.
Величина стреловидности крыла выбрана с учетом выполнения условия обеспечения продольной устойчивости самолета (устойчивости по тангажу). Подъемная сила крыла создает пикирующий момент (момент, тянущий нос самолета вниз). Для уравновешивания этого момента путем создания момента противодействия крыло летательного аппарата данной схемы («бесхвостка») выполнено имеющим S-образный профиль с положительным изгибом задней кромки и стреловидностью передней кромки 26°. Благодаря указанной величине стреловидности обеспечивается удаление консолей крыла от центра масс самолета на расстояние, достаточное для создания момента противодействия компенсирующего пикирующий момент, причем с учетом того факта, что у самолета данной схемы горизонтальное оперение отсутствует.
Вертикальные законцовки 14, расположенные на концевых хордах крыла, выполняют по существу роль вертикального оперения и служат для обеспечения путевой устойчивости летательного аппарата. Форма и площадь законцовок 14 выбраны с учетом геометрических характеристик крыла (площадь, удлинение и т.д.), а также удаленности установки законцовок 14 от центра масс самолета. В предлагаемом варианте выполнения летательного аппарата вертикальные законцовки 14 расположены на концевых хордах крыла, что с учетом выбранного значения стреловидности крыла обеспечивает оптимальное расстояние их до центра масс и, следовательно, их наибольшую эффективность. Кроме того, расположение вертикальных законцовок («ушей») на концах крыла позволило снизить индуктивное сопротивление крыла приблизительно на 20%.
Балансировку и управление беспилотного летательного аппарата в полете обеспечивают элевоны 13, наиболее высокая эффективность действия которых обеспечивается расположением их на максимальном расстоянии от центра масс летательного аппарата, в данном случае на задней кромке крыла ближе к концевой хорде. Форму, расположение и площадь элевонов 13 - на задней кромке в пределах 45-95% ее длины выбирают с учетом выполнения условия обеспечения достаточного коэффициента момента управления сразу по двум каналам - управление по крену и управление по тангажу.
С помощью предлагаемой беспилотной авиационной системы выполняют мониторинг заданных участков А (фиг.1) местности и передачу на землю телевизионного, тепловизионного и фото изображений местности, определяют координаты заданных объектов и осуществляют сбор видеоинформации.
Запуск беспилотного летательного аппарата 2 производится с пускового устройства 3 - переносной катапульты, посадка выполняется с использованием парашютной системы по команде с наземной станции 1 управления.
Беспилотный летательный аппарат, имеющий описанную выше конструкцию, может выполнять полет в течении, по меньшей мере, 2-х часов и передавать в реальном масштабе времени информацию от датчиков полезной нагрузки на наземную станцию 1 управления. При этом передача информации благодаря высокому аэродинамическому качеству летательного аппарата осуществляется с высокой точностью и достоверностью в широком диапазоне метеоусловий.
Выбранная конструкция летательного аппарата («бесхвостка») с крылом S-образного профиля, стреловидностью передней комки 26° и вертикальными законцовками крыла, выполняющими роль вертикального оперения, позволяет осуществлять устойчивый полет при воздействии ветра силой до 20 м/сек, выполнять работу по наблюдению и разведке наземных объектов на предельно малых скоростях - 40 км/час и сократить дистанцию для обеспечения безопасного взлета с 50 м до 30 м.