Испытательный стенд для настройки беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа Российский патент 2023 года по МПК G01M15/02 B64F5/60 B64U10/13 

Изобретение относится к области испытаний авиационной техники вертикального взлета, в частности, к стендам. Оно предназначено для испытаний под нагрузкой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) мультироторного типа и настройки системы управления, в частности, микшера моторов БПЛА.

При испытаниях БПЛА мультироторного типа зачастую выявляют ошибки в работе винтомоторной группы, например, при повороте по осям тангажа и крена возникает паразитное движение по каналу рыскания. Вероятность проявления подобных ошибок возрастает с ростом количества роторов и усложнения их конфигурации. Предлагаемое изобретение предназначено для выявления ошибок работы полетного контроллера, неисправностей винтомоторных групп, а также измерения тяговых характеристик БПЛА.

Известен стенд для натурных испытаний летательных аппаратов [Стенд для натурных испытаний летательного аппарата: патент РФ №2158908], включающий основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием. Устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием выполнено в виде опоры, одним концом прикрепленной к основанию, а другим концом с помощью двухстепенного шарнира соединенной со средней частью рычага. Летательный аппарат установлен в раме, охватывающей его по периметру в горизонтальной плоскости на первой паре цапф с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси перпендикулярной плоскости симметрии летательного аппарата. Рама, в свою очередь, закреплена с помощью второй пары цапф на концах скобы с возможностью качания вокруг продольной оси летательного аппарата. Скоба закреплена на одном конце упомянутого рычага при помощи гибкой связи, расположенной на вертикальной оси летательного аппарата, проходящей через центр его тяжести. На другом конце этого рычага закреплен груз, уравновешивающий рычаг с закрепленными на нем вышеупомянутыми скобой, рамой и летательным аппаратом.

Существенным недостатком этого устройства является наличие гибкой связи, на которой крепят полукарданный подвес с установленным в нем испытуемым летательным аппаратом. Это не позволяет контролировать движение летательного аппарата вдоль вертикальной оси, фиксировать отклонения по каналу рыскания и измерять параметры вертикальной тяги.

Сравнительный анализ показал, что заявляемое изобретение отличается от прототипа использованием следующих существенных признаков: в конструкции отсутствуют гибкие связи, за счет чего контроль БПЛА осуществляется по трем направлениям (вперед-назад, влево-вправо, вверх-вниз) и трем осям (тангаж, крен, рыскание). Кроме того, отсутствие гибкого подвеса существенно повышает безопасность проведения испытаний.

Технический результат, на достижение которого направленно заявленное изобретение, заключается в получении более полной информации о поведении БПЛА в полете.

Заявленный технический результат достигается тем, что в известном испытательном стенде для настройки беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа, содержащем основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием, согласно заявляемому изобретению, устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием выполнено в виде штока, соединенного с основанием с помощью шарового шарнира, обеспечивающего возможность наклона в любом направлении, нижний конец штока связан с основанием с помощью двух пар силоизмерителей, установленных в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг другу и обеспечивающих измерение горизонтальной составляющей тяги, на верхний конец штока надета труба, которая может по нему свободно перемещаться и связана со штоком с помощью силоизмерителя, производящего замер вертикальной составляющей тяги, труба жестко соединена с трехстепенным карданным подвесом, имеющим опорную раму для установки испытуемого БПЛА, при этом на осях карданного подвеса установлены датчики поворота.

Устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием, обеспечивающее возможность регистрации отклонений БПЛА по всем трем осям (тангажа, крена и рыскания), представляет собой трехстепенной карданный подвес, снабженный опорной рамой для установки испытуемого БПЛА. На осях карданного подвеса установлены датчики поворота. Карданный подвес закреплен на верхнем конце вертикальной трубы, которая установлена на вертикальный шток и может по нему свободно перемещаться. Труба со штоком связана с помощью силоизмерителя, производящего замер вертикальной составляющей тяги. Шток с помощью шарового шарнира, обеспечивающего возможность наклона в любом направлении, соединен с массивным основанием. Свободный конец штока связан с основанием с помощью двух пар силоизмерителей, установленных в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг другу и обеспечивающих измерение горизонтальной составляющей тяги.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата.

На фиг. 2 представлено массивное основание.

Трехстепенной карданный подвес, включающий вертикальную трубу 1 с установленной на ней осью рыскания 2, снабженную датчиком поворота 3. На оси закреплена вилка 4, к которой, с помощью снабженных датчиком поворота осей крена 5, прикреплена рама 6. К этой раме с помощью снабженных датчиком поворота осей тангажа 7, прикреплена рама 8, снабженная кронштейнами 9 для крепления мультироторного летательного аппарата.

Массивное основание 10, снабжено силоизмерителями 11, установленными в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг другу и обеспечивающими измерение горизонтальной составляющей тяги. В верхней части основания установлен шаровый шарнир 12, в котором закреплен вертикальный шток 13, снабженный силоизмерителем вертикальной составляющей тяги 14. Карданный подвес, представленный на фиг. 1, с помощью трубы 1 надевают на верхнюю часть штока 13 и закрепляют на силоизмерителе 14.

Сравнительный анализ показал, что заявляемое изобретение отличается от прототипа использованием следующих существенных признаков: в конструкции отсутствуют гибкие связи, за счет чего контроль БПЛА осуществляется по трем направлениям (вперед-назад, влево-вправо, вверх-вниз) и трем осям (тангаж, крен, рыскание). Кроме того, отсутствие гибкого подвеса существенно повышает безопасность проведения испытаний.

Технический результат, на достижение которого направленно заявленное изобретение, заключается в получении более полной информации о поведении БПЛА в полете.

Предлагаемый стенд может быть использован следующим образом.

На карданный подвес с помощью кронштейнов 9 (фиг. 1) устанавливают испытываемый БПЛА мультироторного типа. После запуска двигателей при проведении манипуляций органами управления отслеживаются параметры тяги: вертикальной - с помощью силоизмерителя 14 (фиг. 2), горизонтальной - с помощью двух пар силоизмерителей 11. Причем сам БПЛА остается на месте и имеет возможность только наклоняться и поворачиваться в пространстве, что существенно повышает безопасность проведения испытаний. Углы поворота по осям вращения, крена и тангажа отслеживают посредством датчиков угла 3 (фиг. 1), установленных на соответствующие оси 2, 5 и 7.

Использование предлагаемого стенда позволит обеспечить быстрый и безопасный сбор информации о поведении БПЛА в полете, а также о реакции БПЛА в целом, и винтомоторной группы, в частности, на изменение положения органов управления, что дает возможность быстро и качественно настроить полетный контроллер.

Практическое применение стенда позволит формализовать процесс предполетной проверки и, тем самым, снизить субъективность оценки технического состояния БПЛА, выявить сбои и ошибки настройки системы управления БПЛА и, как следствие, значительно снизить количество авиационных инцидентов с БПЛА мультироторного типа, а также существенно повысить безопасность проведения испытаний, уменьшить риски для здоровья оператора и риски потери БПЛА в ходе предполетных проверок.

Также такой стенд позволит проводить обучение операторов технике управления БПЛА на натурных образцах без опасности потери дорогостоящего оборудования.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям стендов для проведения испытаний БПЛА. Испытательный стенд для настройки беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа содержит основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием. Устройство выполнено в виде трехстепенного карданного подвеса, снабженного опорной рамой для крепления испытуемого БПЛА. На осях карданного подвеса установлены датчики поворота. Карданный подвес закреплен на верхнем конце вертикальной трубы, которая установлена на вертикальный шток и может по нему свободно перемещаться. Труба со штоком связана с помощью силоизмерителя. Шток с помощью шарового шарнира, обеспечивающего возможность наклона в любом направлении, соединен с массивным основанием. Свободный конец штока связан с основанием с помощью двух пар силоизмерителей, установленных в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг другу и обеспечивающих измерение горизонтальной составляющей тяги. Обеспечивается повышение эффективности проведения натурных испытаний БПЛА, в частности при предполетных проверках. 2 ил.

Испытательный стенд для настройки беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа, содержащий основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием, отличающийся тем, что устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием выполнено в виде штока, соединённого с основанием с помощью шарового шарнира, обеспечивающего возможность наклона в любом направлении, нижний конец штока связан с основанием с помощью двух пар силоизмерителей, установленных в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг другу и обеспечивающих измерение горизонтальной составляющей тяги, на верхний конец штока надета труба, которая может по нему свободно перемещаться и связана со штоком с помощью силоизмерителя, производящего замер вертикальной составляющей тяги, труба жёстко соединена с трёхстепенным карданным подвесом, имеющим опорную раму для установки испытуемого БПЛА, при этом на осях карданного подвеса установлены датчики поворота.