БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2010 года по МПК B64C39/04 

Изобретение относится к беспилотным летательным аппаратам и может быть использовано для создания воздушной платформы с целевой нагрузкой при большом времени и дальности автономного и/или дистанционно управляемого полета в районе или по маршруту.

Беспилотный летательный аппарат (БЛА) входит в состав беспилотного многоцелевого комплекса, который с помощью выбранных средств целевой нагрузки БЛА способен решать задачи по сбору и обработке информации об объектах и районах в целях обеспечения потребителей данными, необходимыми для успешного решения различных задач в ходе их служебной и хозяйственной деятельности. Первостепенное значение при конструктивном исполнении БЛА имеет время, дальность полета и соотношение веса полезной нагрузки и взлетного веса БЛА.

Известны конструкции БЛА среднего класса массой от 20 до 100 кг с одно- и двухбалочной хвостовой частью (см., например, «Взлет. Национальный аэрокосмический журнал», 1-2. 2008 (37-38), январь - февраль, с.22-24). Двигатель у БЛА с однобалочной хвостовой частью расположен в носовой части, что снижает возможности аппаратуры целевой нагрузки по обзору в передней полусфере.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату является БЛА «Типчак» с двухбалочной хвостовой частью (см., «Взлет. Национальный аэрокосмический журнал», 1-2. 2008 (37-38), январь - февраль, с.23).

Конструкция БЛА «Типчак» обеспечивает достаточно хорошее, порядка 14/50, соотношение веса полезной нагрузки и взлетного веса. Однако при этом время полета не превышает двух часов. Это обусловлено низкой несущей способностью крыла, что не позволяет обеспечить высокое аэродинамическое качество и, соответственно, большую продолжительность полета.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в улучшении летно-технических характеристик БЛА среднего класса.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в увеличении продолжительности и высотности полета БЛА при высоком соотношении веса полезной нагрузки и взлетного веса, а также в улучшении его эксплуатационных характеристик.

Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата решается тем, что в беспилотном летательном аппарате, содержащем фюзеляж с двухбалочной хвостовой частью, винтомоторную установку толкающего типа, крыло, горизонтальное и вертикальное хвостовое оперение, рулевые машинки и шасси, силовая часть фюзеляжа выполнена в виде металлической фермы и содержит отсек с бортовым радиоэлектронным оборудованием (БРЭО) и отсек с основным топливным баком, к силовой части фюзеляжа прикреплены: в носовой части - ферма, содержащая отсек с целевой нагрузкой, в хвостовой части - моторная рама, на которой установлена винтомоторная установка, сверху в средней части - лонжероны крыльев, снизу спереди - переднее шасси, снизу в средней части - основное шасси, лонжероны выполнены трубчатыми с возможностью их использования в качестве дополнительного топливного бака, хвостовые балки выполнены в виде металлических труб и прикреплены к лонжеронам сверху, вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей с рулями направления и размещено на концах хвостовых балок, между которыми размещено горизонтальное оперение, выполненное в виде стабилизатора с рулем высоты, обшивка фюзеляжа состоит из переднего обтекателя, основного обтекателя и капота двигателя и выполнена с возможностью доступа через съемные части к блокам целевой нагрузки, блокам БРЭО и двигателя, а в верхней части основного обтекателя расположен люк, который закрывает отсек с парашютом, находящийся над топливным баком.

Технический результат достигается также тем, что:

крепления лонжеронов крыла, хвостовых балок, хвостового оперения и шасси выполнены быстроразъемными;

крыло имеет прямоугольную форму с профилем П-301М;

обшивка выполнена методом вакуумного формования из композитного материала, состоящего из стеклоткани, связующего вещества и наполнителя в виде пенопласта или пенополистирола, а толщина обшивки составляет от 1 до 2-х мм;

БЛА осуществляет взлет - по-самолетному, посадку - по-самолетному, а аварийную посадку - на парашюте;

переднее шасси снабжено самоориентирующимся поворотным колесом или выполнено управляемым синхронно с рулем направления;

рулевые машинки управляют элеронами и закрылками крыла, рулем высоты, рулями направления и регулятором газа двигателя;

винтомоторная установка оснащена бензиновым двухтактным двухцилиндровым оппозитным двигателем внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, при этом воздух для охлаждения поступает через воздухозаборники, расположенные на крышке капота двигателя, и воздуховодные каналы, расположенные в фюзеляже, а выхлопные трубы находятся под фюзеляжем;

в качестве движителя винтомоторной установки используют карбоновые или деревянные двух- или трехлопастные пропеллеры;

люк парашютного отсека оснащен электромагнитным замком, который открывается по команде, поступающей от БРЭО, или самопроизвольно при отказе питания.

Технический результат обеспечивается совокупностью указанных конструктивных отличительных признаков, которые обеспечивают высокие аэродинамические характеристики заявляемого БЛА и возможность взятия на борт большого количества топлива, что приводит к увеличению продолжительности полета. Увеличение высотного потолка достигается применением двигателя, не требующего дополнительного наддува. Использование быстроразъемных соединений лонжеронов крыла, хвостовых балок, хвостового оперения и шасси уменьшает время перевода БЛА из транспортного положения в рабочее состояние.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлено:

на фиг.1 - внешний вид БЛА;

на фиг.2 - конструкция БЛА со снятыми обтекателями.

Беспилотный летательный аппарат содержит (см. фиг.1) фюзеляж 1 с двумя хвостовыми балками 5. Силовая часть фюзеляжа выполнена (см. фиг.2) в виде металлической фермы 20 и содержит отсек 13 с БРЭО и отсек 14 с основным топливным баком. К силовой части фюзеляжа прикреплены: в носовой части - ферма с отсеком 12 целевой нагрузки, в хвостовой части - моторная рама 15, на которой установлен двигатель 16 с пропеллером 17, сверху в средней части - лонжероны 28 крыльев, снизу спереди - переднее шасси 11, снизу в средней части - основное шасси 10.

Лонжероны 28 выполнены трубчатыми с возможностью их использования в качестве дополнительного топливного бака.

Хвостовые балки 5 выполнены в виде металлических труб и прикреплены к лонжеронам 28 сверху с помощью быстросъемных кронштейнов крепления 21. Крыло 2 имеет прямоугольную форму с профилем П-301М и состоит из левой и правой консоли крыла 30, которые снабжены элеронами 3 и закрылками 4. Консоли крыла содержат элероны 29 и имеют законцовки 23. Узел 22 крепления лонжеронов крыла выполнен в виде быстроразъемного трубчатого соединения, что позволяет перевести БЛА из транспортного положения в рабочее состояние за время не более 15 мин.

Крыло оснащено механизацией, выполненной в виде выдвижных щелевых закрылок 4, раздельных с элеронами 3. Цифровые рулевые машинки 34 расположены в непосредственной близости от управляемых рулевых поверхностей. Рулевыми машинками управляются закрылки, элероны, руль высоты, рули направления и регулятор газа двигателя.

Вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей 8 с рулями направления 9 и размещено на концах хвостовых балок 5, между которыми установлено горизонтальное оперение, выполненное в виде стабилизатора 6 с рулем высоты 7. Наклон килей 8 обеспечивает компенсацию реактивного момента, возникающего при работе двигателя.

Обшивка фюзеляжа 1 состоит из носового обтекателя 24, основного обтекателя 25 и капота двигателя 19 и выполнена с возможностью доступа через съемную часть 33 к отсеку с целевой нагрузкой, через люк 32 - к отсеку с БРЭО и через крышку капота 26 - к двигателю 16. В верхней части основного обтекателя 25 расположен люк 31, который закрывает отсек 27 с парашютом, находящийся над топливным баком 14. Замок открытия люка парашютного отсека удерживается в закрытом положении электромагнитным реле, открытие которого осуществляется по команде от БРЭО. В случае аварийного пропадания питания замок открывается самопроизвольно.

Обшивка БЛА выполнена методом вакуумного формирования из композитного материала, состоящего из стеклоткани, связующего вещества и наполнителя в виде пенопласта или пенополистирола. Толщина обшивки составляет от 1 до 2-х мм. Это обеспечивает малый вес обшивки, достаточную прочность и гладкость внешней поверхности обшивки.

БЛА оснащен бензиновым двухтактным двухцилиндровым оппозитным двигателем внутреннего сгорания. Винтомоторная установка - толкающего типа. Охлаждение двигателя - воздушное. Воздухозаборники 18 расположены по боковым сторонам крышки 26 капота двигателя, а воздуховодные каналы расположены в фюзеляже. Для улучшения охлаждения двигателя воздуховодные каналы изготовлены из стеклопластика, армированного углеволокном. Выхлопные трубы двигателя расположены в нижней части фюзеляжа и не требуют дополнительного охлаждения. В качестве топлива используется смесь бензина и масла. Зажигание в двигателе - батарейного типа и расположено вне двигателя. В качестве движителя используются карбоновые или деревянные двух- или трехлопастные пропеллеры 17.

Высокие аэродинамические качества БЛА обусловлены выбранной формой фюзеляжа, применением крыла с большим удлинением, соотношением площади крыла и площади оперения, чистотой поверхности обшивки фюзеляжа и крыла и подтверждены его продувкой в аэродинамической трубе. Размах крыла заявляемого БЛА больше примерно на 40%, чем у прототипа. Соотношение веса топлива к общей массе заявляемого БЛА составляет 19,6/50, по сравнению с 4,2/50 у прототипа, что обеспечивает длительность полета заявляемого БЛА до 10 часов.

Конструкция БЛА обеспечивает его полет с креном до 90 град и со скороподъемностью до 8 м/сек. БЛА способен летать, взлетать и садиться при встречном ветре до 15 м/сек, боковом - до 9 м/сек и попутном - до 5 м/сек.

Высотный потолок составляет 4000 м, что достигается использованием двигателя, не требующего дополнительного наддува.

Таким образом, заявляемый БЛА среднего класса обладает повышенной длительностью и высотностью полета, а также высокими эксплуатационными характеристиками. Изготовление БЛА может быть выполнено с использованием известных технологий.

Изобретение относится к беспилотным летательным аппаратам и может быть использовано для создания воздушной платформы с целевой нагрузкой при большом времени и дальности автономного и/или дистанционно управляемого полета в районе или по маршруту. Летательный аппарат содержит фюзеляж с двухбалочной хвостовой частью, винтомоторную установку толкающего типа, крыло, горизонтальное и вертикальное оперение, рулевые машинки и шасси. Силовая часть фюзеляжа выполнена в виде металлической фермы и содержит отсек с бортовым радиоэлектронным оборудованием и отсек с основным топливным баком. К силовой части фюзеляжа прикреплены: в носовой части - ферма, в хвостовой части - моторная рама, сверху в средней части - лонжероны крыльев. Лонжероны выполнены трубчатыми с возможностью их использования в качестве дополнительного топливного бака. Хвостовые балки выполнены в виде металлических труб. Вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей с рулями направления и размещено на концах хвостовых балок. Между балками размещено горизонтальное оперение, выполненное в виде стабилизатора с рулем высоты. Обшивка фюзеляжа состоит из переднего обтекателя, основного обтекателя и капота двигателя. В верхней части основного обтекателя расположен люк, который закрывает отсек с парашютом, находящийся над топливным баком. Достигается увеличение продолжительности и высотности полета при высоком соотношении веса полезной нагрузки и взлетного веса, улучшение летно-технических и эксплуатационных характеристик. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Беспилотный летательный аппарат, содержащий фюзеляж с двухбалочной хвостовой частью, винтомоторную установку толкающего типа, крыло, горизонтальное и вертикальное хвостовое оперение, рулевые машинки и шасси, отличающийся тем, что силовая часть фюзеляжа выполнена в виде металлической фермы и содержит отсек с бортовым радиоэлектронным оборудованием и отсек с основным топливным баком, к силовой части фюзеляжа прикреплены: в носовой части - ферма, содержащая отсек с целевой нагрузкой, в хвостовой части - моторная рама, на которой установлена винтомоторная установка, сверху в средней части - лонжероны крыльев, снизу спереди - переднее шасси, снизу в средней части - основное шасси, лонжероны выполнены трубчатыми с возможностью их использования в качестве дополнительного топливного бака, хвостовые балки выполнены в виде металлических труб и прикреплены к лонжеронам сверху, вертикальное оперение выполнено в виде двух наклонных килей с рулями направления и размещено на концах хвостовых балок, между которыми размещено горизонтальное оперение, выполненное в виде стабилизатора с рулем высоты, обшивка фюзеляжа состоит из переднего обтекателя, основного обтекателя и капота двигателя и выполнена с возможностью доступа через съемные части к блокам целевой нагрузки, блокам бортового радиоэлектронного оборудования и двигателя, а в верхней части основного обтекателя расположен люк, который закрывает отсек с парашютом, находящийся над топливным баком.

2. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что крепления лонжеронов крыла, хвостовых балок, хвостового оперения и шасси выполнены быстроразъемными.

3. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что крыло имеет прямоугольную форму с профилем П-301М.

4. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что обшивка выполнена методом вакуумного формования из композитного материала, состоящего из стеклоткани, связующего вещества и наполнителя в виде пенопласта или пенополистирола, а толщина обшивки составляет от 1 до 2 мм.

5. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что беспилотный летательный аппарат осуществляет взлет - по самолетному, посадку - по самолетному, а аварийную посадку - на парашюте.

6. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что переднее шасси снабжено самоориентирующимся поворотным колесом или выполнено управляемым синхронно с рулем направления.

7. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что рулевые машинки управляют элеронами и закрылками крыла, рулем высоты, рулями направления и регулятором газа двигателя.

8. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что винтомоторная установка оснащена бензиновым двухтактным двухцилиндровым оппозитным двигателем внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, при этом воздух для охлаждения поступает через воздухозаборники, расположенные на крышке капота двигателя, и воздуховодные каналы, расположенные в фюзеляже, а выхлопные трубы находятся под фюзеляжем.

9. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве движителя винтомоторной установки используют карбоновые или деревянные двух- или трехлопастные пропеллеры.

10. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что люк парашютного отсека оснащен электромагнитным замком, который открывается по команде, поступающей от бортового радиоэлектронного оборудования, или самопроизвольно при отказе питания.