БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
DRONE

Изобретение относится к устройствам летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой, в частности к конструкции летательного аппарата с вертикальным положением продольной оси аппарата при посадке.
Известны технические решения конструкций таких летательных аппаратов.
В заявках на европейский патент EP 2151379, публикация 10.02.2010 и EP 2147858, публикация 27.01.2010, FR 287113, публикация 09.12.2005, описаны конструкции аппарата, в которых несущей конструкцией является корпус двигателя, и к нему присоединяется обтекатель и стойки шасси. В конструкциях EP 2151379 и EP 2147858 бортовая аппаратура летательного аппарата размещается в том же корпусе, что и двигатель, или в обтекателе. Данные конструкции не обеспечивают достаточной защиты элементов конструкции при жестких посадках аппарата. Особенно это относится к бортовой аппаратуре, которая наиболее чувствительна к перегрузкам.
Наиболее близким аналогом является решение по заявке WO 2006135606, публикация 21.12.2006, в которой несущей конструкцией является обтекатель движительной установки. Все элементы конструкции, включая двигатель с движителем, крепятся к обтекателю. Стойки шасси, которые обеспечивают демпфирование при посадке, также прикрепляются к обтекателю. Данная конструкция также не обеспечивает достаточной защиты элементов аппарата от перегрузок, что может привести к перекосам и поломкам конструкции.
Техническим результатом, который достигается в заявляемой конструкции, является повышение надежности конструкции аппарата и обеспечение надежности работы его бортовой аппаратуры в жестких условиях эксплуатации, в том числе при ускорениях и ударах при посадке аппарата.
Беспилотный летательный аппарат включает опорную раму, к которой снизу жестко присоединены кольцевой обтекатель, а также двигатель с движителем в виде вентилятора, стойки шасси, закрепленные по периметру опорной рамы, и контейнер с бортовой аппаратурой. Стойки шасси выполнены гибкими, переменной толщины по длине стоек, уменьшающейся к свободному концу каждой из стоек. Контейнер расположен на опорной раме и прикреплен к ней через амортизаторы.
В данной конструкции основным несущим элементом является опорная рама. К ней крепятся все остальные элементы, кольцевой обтекатель, двигатель с движителем и стойки шасси, что позволяет обеспечить развязку всех основных элементов друг от друга, в частности, двигателя с движителем от обтекателя, и обеспечивает общую жесткость конструкции. Динамические нагрузки, возникающие при посадке аппарата, через стойки шасси также воспринимает опорная рама, обеспечивая защиту элементов конструкции, в том числе бортовой аппаратуры, расположенной в контейнере.
Такая конструкция аппарата также обеспечивает точность позиционирования воздушного винта в кольцевом обтекателе, исключающую возможность их взаимного перемещения, в том числе при посадке.
В частном случае выполнения конструкции к упомянутой опорной раме прикреплено не менее трех стоек шасси, при этом стойки прикреплены симметрично относительно вертикальной оси летательного аппарата. Тем самым обеспечивается дополнительная устойчивость аппарата при посадке.
Кроме того, стойки шасси могут выступать за вертикальные габариты обтекателя, что защищает обтекатель от ударов при посадке.
Стойки шасси могут быть выполнены из композитного материала, что обеспечивает их легкость и дополнительную прочность.
В других частных случаях опорная рама может быть выполнена из металла или композитного материала, в частности из углепластика.
Контейнер может быть прикреплен к раме посредством, по меньшей мере, трех амортизаторов.
В качестве амортизаторов могут быть использованы резино-металлические амортизаторы, например, чашечные амортизаторы.
Изобретение поясняется рисунками.
На Фиг.1 приведена общая схема летательного аппарата в вертикальном разрезе.
На Фиг.2 показано сечение аппарата в горизонтальной плоскости по А-А.
На Фиг.3 показано сечение рамы аппарата в одном из возможных вариантов выполнения.
На Фиг.4 показан разрез аппарата в горизонтальной плоскости по Б-Б.
Летательный аппарат 1 (Фиг.1, Фиг.2) 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 8 (Фиг.4). 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 быть в форме креста на виде сверху Фиг.2, к концам которой крепятся стойки 6. В общем случае рама 2 имеет центральную часть и «лучи», к которым крепятся стойки шасси 6. Рама 2 может изготавливаться из металла или композитного углепластика. Так как к раме 2 крепятся все основные узлы конструкции аппарата, в частности, кольцевой обтекатель 4, стойки шасси 6, контейнер 9 с бортовой аппаратурой, прикрепленный через амортизаторы 10, то количество креплений всех этих элементов конструкции к раме будет определяться количеством «лучей» рамы.
Стойки шасси 6 (Фиг.1, Фиг.2, Фиг.4) выполнены из композитных материалов, например, из пластмассы на основе эпоксидных смол, дополнительно усилены расположенными в материале полосами стеклоткани, или из композитных материалов на основе углепластика. Толщина стоек 6 уменьшается к свободному концу 16, что обеспечивает их дополнительную гибкость.
В частности, на Фиг.3 показана рама 2 коробчатой формы в сечении. Такое выполнение рамы 2 позволяет не только сделать ее жесткой и легкой, но и позволяет внутреннее пространство 15 рамы 2 использовать для коммуникаций. Жесткое крепление обтекателя 4 и вентилятора 5 относительно друг друга через раму 2 обеспечивает стабильность зазора между ними, что важно для постоянства воздушного потока и предохраняет от их касаний друг друга в условиях вибрации.
Кольцевой обтекатель 4 представляет собой осесимметричное цилиндрическое тело обтекаемой формы, состоящее из внутреннего шпангоута и внешних оболочек. 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 11 и привод отклонения лопаток. Между вентилятором 5 и управляющими лопатками 11 расположен статор 12, предназначенный для компенсации вращающего момента вентилятора 5 и состоящий из четырех или более неподвижных лопаток 13 и центрального тела 14, которое также служит опорой для управляющих лопаток 11.
На раме 2 также устанавливается контейнер 9 с аппаратурой аппарата 1 через амортизаторы 10. В качестве амортизаторов 10 могут быть использованы резино-металлические амортизаторы, например, чашечные амортизаторы. Количество амортизаторов 10 соответствует количеству "лучей" опорной рамы, например четыре (Фиг.2). Бортовой аппаратурой, размещаемой в контейнере 9, являются, прежде всего, радиоэлектронная аппаратура управления работой систем аппарата, а также полезная нагрузка и система радиосвязи между оператором и летательным аппаратом.
Данная конструкция позволяет крепить все основные узлы на несущую раму аппарата, что обеспечивает его надежность и удобство сборки.