Спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки

Реферат: Спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, при якому підготовляють стартову установку, що містить направляючу, закріплену до опорної конструкції, встановлюють стартову установку так, щоб її поздовжня вісь розташовувалася у вертикальній площині, виставляють кут нахилу направляючої стартової установки, підготовляють безпілотний літальний апарат до польоту, встановлюють безпілотний літальний апарат на направляючу стартової установки, фіксують безпілотний літальний апарат на направляючій стартової установки за допомогою стопорного механізму, споряджають стартовий прискорювач безпілотного літального апарата та встановлюють його на безпілотний літальний апарат, запускають силову установку безпілотного літального апарата і виводять її на максимальні обороти для створення максимальної тяги, запускають стартовий прискорювач безпілотного літального апарата, розблоковують стопорний механізм безпілотного літального апарата, забезпечують рух безпілотного літального апарата по направляючій стартової установки під дією тяги силової установки і стартового прискорювача, забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, формують рух безпілотного літального апарата після сходу з направляючої стартової установки по траєкторії, близькій до балістичної шляхом установки органів керування в балансувальне положення, виводять безпілотний літальний апарат у набір висоти шляхом збільшення швидкості, виводять безпілотний літальний апарат за допомогою органів керування і системи керування в режим керованого польоту. При підготовці стартової установки визначають напрямок вітру і встановлюють стартову установку своєю поздовжньою віссю проти вітру за допомогою поворотного механізму, при підготовці безпілотного літального апарата додатково визначають його злітну масу з урахуванням стартового прискорювача, який підготовляється для встановлення на безпілотний літальний апарат, при виставлянні кута нахилу направляючої стартової установки змінюють поверхню направляючої стартової установки з прямолінійної в криволінійну із зростанням кута нахилу зазначеної направляючої для зміни траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині направляючої стартової установки, при відриві/сході безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки UA 103520 U (12) UA 103520 U забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки з кутом нахилу траєкторії, що дорівнює максимальному куту нахилу поверхні направляючої стартової установки. UA 103520 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі авіації, зокрема до безпілотних авіаційних комплексів, а саме до способів забезпечення зльоту безпілотного літального апарата зі стартової установки і може бути застосована для реалізації способів забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з мобільних/пересувних стартових установок. Одним з можливих способів запуску у політ безпілотних літальних апаратів літакового типу, є використання стартової установки. Стартова установка, що являє собою механічний пристрій з направляючою, яка встановлюється з певним кутом нахилу, забезпечує розгін літального апарата та його схід/відрив з початковими висотою та кутом нахилу траєкторії [1]. Такий спосіб дозволяє застосовувати безпілотні авіаційні комплекси з непідготовлених ділянок, значно зменшує геометричні розміри ділянки, необхідної для базування та здійснення зльоту безпілотних літальних апаратів літакового типу. Крім того стартові установки дозволяють здійснювати застосування безпілотних літальних апаратів на мобільних платформах, у тому числі і з палуби корабля. При цьому існує протиріччя між вимогами щодо забезпечення безпечного зльоту безпілотного літального апарата з інтенсивним набором висоти та мінімальними масогабаритними показниками характеристик стартової установки. За таких умов виникає актуальне питання стосовно оптимізації зльоту безпілотних літальних апаратів літакового типу за допомогою стартової установки, за рахунок оптимізації траєкторії його руху, як після сходу/ відриву, так і по направляючій стартової установки [2]. Відомий спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата зі стартової установки, при якому підготовляють безпілотний літальний апарат до польоту, підготовляють стартову установку, встановлюють стартову установку так, щоб її поздовжня вісь була розташована у вертикальній площині, виставляють визначений кут нахилу направляючої стартової установки, встановлюють безпілотний літальний апарат на стартову установку та фіксують за допомогою стопорного механізму, запускають силову установку безпілотного літального апарата і виводять її на максимальні оберти для створення максимальної тяги, розблоковують стопорний механізм безпілотного літального апарата, забезпечують рух безпілотного літального апарата по стартовій установці під дією тяги силової установки, забезпечують відрив/сход безпілотного літального апарата зі стартової установки, формують рух безпілотного літального апарата після сходу зі стартової установки по траєкторії, близькій до балістичної, що включає ділянки набору висоти та зниження/просадки, шляхом установки органів керування в балансувальне положення, виводять безпілотний літальний апарат у набір висоти після просадки шляхом збільшення швидкості польоту, виводять безпілотний літальний апарат за допомогою органів і системи керування в режим керованого польоту [3]. До недоліків відомого способу належить те, що при сході безпілотного літального апарата з пускової установки він має невелику швидкість, у наслідок чого подальший рух, після сходу зазначеного безпілотного літального апарата зі стартової установки, здійснюється по напівбалістичній траєкторії зі зниженням/просадкою. За таких умов для виключення загрози зіткнення літального апарата з поверхнею (земною, водною), застосовують силові установки (двигуни) з надмірними енергетичними, а відповідно масо-габаритними характеристиками. Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата зі стартової установки, при якому підготовляють стартову установку, встановлюють стартову установку так, щоб її поздовжня вісь розташовувалася у вертикальній площині, виставляють кут нахилу стартової установки, підготовляють безпілотний літальний апарат до польоту, встановлюють безпілотний літальний апарат на стартову установку та фіксують за допомогою стопорного механізму, споряджають стартовий прискорювач, запускають силову установку безпілотного літального апарата і виводять її на максимальні оберти для створення максимальної тяги, приводять в дію стартовий прискорювач, розблоковують стопорний механізм безпілотного літального апарата, забезпечують рух безпілотного літального апарата по стартовій установці під дією тяги силової установки і стартового прискорювача, забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата зі стартової установки, формують рух безпілотного літального апарата після сходу зі стартової установки по траєкторії, близькій до балістичної, що включає ділянки набору висоти та зниження/просадки, шляхом установки органів керування в балансувальне положення, виводять безпілотний літальний апарат у набір висоти після просадки шляхом збільшення швидкості польоту, виводять безпілотний літальний апарат за допомогою органів і системи керування в режим керованого польоту [4]. До недоліків відомого способу, який вибрано за найближчий аналог (прототип), належить невелика швидкість сходу безпілотного літального апарата з пускової установки, в наслідок чого 1 UA 103520 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 подальший рух, після сходу зі стартової установки, здійснюється по напівбалістичній траєкторії зі зменшенням висоти - відбувається просадка літального апарата. За таких умов для виключення загрози зіткнення з поверхнею (земною, водною), для запуску безпілотного літального апарата застосовують стартові установки, як правило, з надмірними масогабаритними та енергетичними характеристиками. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом усунення недоліків прототипу забезпечити збільшення швидкості сходу безпілотного літального апарата при тих самих енергетичних витратах як за рахунок оптимізації траєкторії його руху по направляючій стартової установки, так і за рахунок зміни її кривизни з урахуванням злітної маси безпілотного літального апарата. Суть корисної моделі в способі забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, при якому підготовляють стартову установку, що містить направляючу, закріплену до опорної конструкції, встановлюють стартову установку так, щоб її поздовжня вісь розташовувалася у вертикальній площині, виставляють кут нахилу направляючої стартової установки, підготовляють безпілотний літальний апарат до польоту, встановлюють безпілотний літальний апарат на направляючу стартової установки, фіксують безпілотний літальний апарат на направляючій стартової установки за допомогою стопорного механізму, споряджають стартовий прискорювач безпілотного літального апарата, запускають силову установку безпілотного літального апарата і виводять її на максимальні обороти для створення максимальної тяги, приводять у дію стартовий прискорювач, розблоковують стопорний механізм безпілотного літального апарата, забезпечують рух безпілотного літального апарата по направляючій стартової установки під дією тяги силової установки і стартового прискорювача, забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, формують рух безпілотного літального апарата після сходу з направляючої стартової установки по траєкторії, близькій до балістичної, що включає ділянки набору висоти та зниження/просадки, шляхом установки органів керування в балансувальне положення, виводять безпілотний літальний апарат у набір висоти після просадки шляхом збільшення швидкості, виводять безпілотний літальний апарат за допомогою органів керування і системи керування в режим керованого польоту, полягає в тому, що при підготовці стартової установки визначають напрямок вітру і встановлюють стартову установку своєю поздовжньою віссю проти вітру за допомогою поворотного механізму, при підготовці безпілотного літального апарата додатково визначають його злітну масу з урахуванням стартового прискорювача, який підготовляється для встановлення на безпілотний літальний апарат, при встановленні кута нахилу направляючої стартової установки змінюють поверхню направляючої стартової установки з прямолінійної в криволінійну із зростанням кута нахилу зазначеної направляючої для зміни траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині направляючої стартової установки, при відриві/сході безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки забезпечують схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки з кутом нахилу траєкторії, що дорівнює максимальному куту нахилу поверхні направляючої стартової установки. Суть корисної моделі полягає і в тому, що змінюють поверхню направляючої стартової установки з прямолінійної в криволінійну за формою у вертикальній площині, яка проходить по поздовжній осі направляючої стартової установки, 2 3 близької до півпараболи типу "х " або "х " на вигляді збоку. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що кривизну поверхні направляючої стартової установки для формування криволінійної траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині направляючої стартової установки вибирають в залежності від його злітної маси. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, який заявляється, відрізняється тим, що при підготовці стартової установки визначають напрямок вітру і встановлюють стартову установку своєю поздовжньою віссю проти вітру за допомогою поворотного механізму, при підготовці безпілотного літального апарату додатково визначають його злітну масу з урахуванням стартового прискорювача, який підготовляється для встановлення на безпілотний літальний апарат, при виставлянні кута нахилу направляючої стартової установки змінюють поверхню направляючої стартової установки з прямолінійної в криволінійну із зростанням кута нахилу зазначеної направляючої для зміни траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині направляючої стартової установки, при відриві/сході безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки забезпечують схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки з кутом нахилу траєкторії, що дорівнює максимальному куту нахилу поверхні направляючої стартової установки, при встановленні кута нахилу направляючої стартової 2 UA 103520 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 установки змінюють поверхню направляючої стартової установки з прямолінійної в криволінійну за формою у вертикальній площині, яка проходить по поздовжній осі направляючої стартової 2 3 установки, близької до півпараболи типу "х " або "х " на вигляді збоку. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, який заявляється, відрізняється й тим, що кривизну поверхні направляючої стартової установки для формування криволінійної траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині направляючої стартової установки вибирають в залежності від його злітної маси. Таким чином, спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, який заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть корисної моделі пояснюється за допомогою креслень, де на фіг. 1 показано стартову 3 установку, яку вибрано за прототип, на вигляді /4 спереду (з прямолінійною формою направляючої), на фіг. 2 показано стартову установку, яку вибрано за прототип, на вигляді збоку (з прямолінійною формою направляючої), на фіг. 3 показано стартову установку, яка 3 заявляється, на вигляді /4 спереду (з криволінійною формою направляючої), на фіг. 4 показано стартову установку, яка заявляється, на вигляді збоку (з криволінійною формою направляючої), на фіг. 5 показано схему розміщення направляючої стартової установки відносно вертикальної площині W, на фіг. 6 показано схему встановлення стартової установки своєю поздовжньою віссю проти вітру, на фіг. 7 показано схему зміни траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині D направляючої стартової установки, на фіг. 8 показано схему визначення злітної маси М безпілотного літального апарата, на фіг. 9 показано схему встановлення безпілотного літального апарата на направляючу стартової установки та його фіксації на зазначеній направляючій стартової установки за допомогою стопорного механізму, на фіг. 10 показано схему спорядження стартового прискорювача безпілотного літального апарата та встановлення його на зазначений безпілотний літальний апарат, на фіг. 11 показано схему виходу силової установки безпілотного літального апарата на максимальні обороти і створення максимальної тяги F та запуску стартового прискорювача безпілотного літального апарата, на фіг. 12 показано схему руху безпілотного літального апарата по направляючій стартової установки під дією тяги F силової установки і стартового прискорювача, на фіг. 13 показано схему відриву/сходу безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, на фіг. 14 показано схему формування руху безпілотного літального апарата по траєкторії, близькій до балістичної, шляхом установки органів керування зазначеного безпілотного літального апарата в балансувальне положення, на фіг. 15 показано схему виведення безпілотного літального апарата у набір висоти Н шляхом збільшення швидкості V літального апарата, на фіг. 16 показано схему виведення безпілотного літального апарата в режим керованого польоту за допомогою його органів керування і системи керування. Суть корисної моделі в способі забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, який заявляється, здійснюється таким чином. Попередньо підготовляють стартову установку 1, що містить (див. схему на фіг. 1) направляючу 2, закріплену до опорної конструкції 3, яка, у свою чергу, складається з основи 4 та стійок 5, які виконано розсувними з можливістю фіксації у тому чи іншому положенні за своєю довжиною, і закріплені, відповідно кожна одним кінцем до направляючої 2, а другим - до основи 4 (при цьому, як варіант конструктивного виконання, направляючу 2 виконано з можливістю зміни форми від прямолінійної до криволінійної - див. відповідно, схеми на фіг. 1-2 та на фіг. 34). Далі встановлюють стартову установку 1 так, щоб її поздовжня вісь 6 розташовувалася у вертикальній площині W (див. схему на фіг. 5), при цьому при підготовці стартової установки 1 визначають напрямок S вітру 7 і встановлюють стартову установку 1 своєю поздовжньою віссю 6 проти вітру 7 за допомогою поворотного механізму 8 (див. схему на фіг. 6) (шляхом повороту ω основи 4). Продовжують підготовку стартової установки 1 тим, що виставляють кут β нахилу направляючої 2 стартової установки 1, при цьому: - при встановленні кута β нахилу направляючої 2 стартової установки 1 змінюють поверхню 9 направляючої 2 стартової установки 1 з прямолінійної (див. схеми на фіг. 1-2) в криволінійну (див. схеми на фіг. 3-6) із зростанням кута β нахилу зазначеної направляючої 2 для зміни траєкторії 10 руху безпілотного літального апарата 11 по довжині D направляючої 2 стартової установки 1 (див. схему на фіг. 7); - змінюють поверхню 9 направляючої 2 стартової установки 1 з прямолінійної (див. схему на фіг. 2) в криволінійну (див. схему на фіг. 4) за формою у вертикальній площині W, яка проходить 3 UA 103520 U 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 по поздовжній осі 6 направляючої 2 стартової установки 1, близької до півпараболи типу "х " 3 або "х " на вигляді збоку (див. схеми на фіг. 4, 7, 9-12). Паралельно з підготовкою стартової установки 1 (як варіант технологічного процесу) підготовляють безпілотний літальний апарат 11 до польоту, при цьому при підготовці безпілотного літального апарата 11 додатково визначають його злітну масу М (див. схему на фіг. 8) з урахуванням стартового прискорювача 12, який підготовляється для встановлення на безпілотний літальний апарат 11. В залежності від злітної маси М безпілотного літального апарата 11 коректують кривизну поверхні 9 направляючої 2 стартової установки 1 (для формування криволінійної траєкторії 10 руху безпілотного літального апарата 11 по довжині D направляючої 2 стартової установки 11). Після підготовки безпілотного літального апарата 11 до польоту встановлюють безпілотний літальний апарат 11 на направляючу 2 стартової установки 1 та фіксують безпілотний літальний апарат 11 на направляючій 2 стартової установки 1 за допомогою стопорного механізму 13 (див. схему на фіг. 9). Паралельно з підготовкою стартової установки 1 та безпілотного літального апарата 11 (як варіант технологічного процесу) споряджають стартовий прискорювач 12 безпілотного літального апарата 11 та встановлюють його на безпілотний літальний апарат 11 (див., відповідно, схеми на фіг. 9-10). По готовності безпілотного літального апарата 11 до зльоту запускають силову установку 14 безпілотного літального апарата 11 і виводять її на максимальні обороти для створення максимальної тяги. При виході силової установки 14 безпілотного літального апарата 11 на максимальні обороти і створення максимальної тяги F запускають (позиція 15 на фіг. 11) стартовий прискорювач 12 безпілотного літального апарата 11. Коли стартовий прискорювач 12 безпілотного літального апарата 11 почне функціонувати (створюючи тягу F), розблоковують стопорний механізм 13 безпілотного літального апарата 11 та забезпечують рух (позиція 16) безпілотного літального апарата 11 по направляючій 2 стартової установки 1 під дією тяги F силової установки 14 і стартового прискорювача 12 (див. схему на фіг. 12). На закінцівці 16 направляючої 2 стартової установки 1 забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата 11 з направляючої 2 стартової установки 1 (див. схему на фіг. 13). При відриві/сході безпілотного літального апарата 11 з направляючої 2 стартової установки 1 забезпечують схід безпілотного літального апарата 11 з направляючої 2 стартової установки 1 з кутом δ нахилу траєкторії 10, що дорівнює максимальному куту β макс нахилу поверхні 9 направляючої 2 стартової установки 1 (див. схему на фіг. 13). Після сходу з направляючої 2 стартової установки 1 безпілотного літального апарата 11 формують його рух по траєкторії 17, близькій до балістичної шляхом установки органів керування 18 в балансувальне положення (див. схему на фіг. 14). На завершальній стадії виводять безпілотний літальний апарат 11 у набір висоти Н шляхом збільшення швидкості V (див. схему на фіг. 15). Закінчують процес тим, що зазначений безпілотний літальний апарат 11 виводять в режим керованого польоту за допомогою органів керування 18 і системи 19 керування (яка розміщена у фюзеляжі 20 безпілотного літального апарата 11) - див. схеми на фіг. 11 та на фіг. 16. Підвищення ефективності застосування способу забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, що заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається шляхом формування руху безпілотного літального апарата по 2 3 стартовій установці по криволінійній траєкторії, близькій до півпараболи типу "х " або "х ", розташованої у вертикальній площині, що проходить по поздовжній осі стартової установки, чим досягається збільшення кута нахилу траєкторії саме на кінцевій ділянці руху безпілотного літального апарата по направляючій з помірними енергозатратами. Також підвищення ефективності застосування способу забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, що заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається шляхом встановлення стартової установки своєю подовжньою віссю проти вітру, чим забезпечують додаткову підіймальну силу після сходу безпілотного літального апарата з направляючої. Джерела інформації: 1. Беспилотные авиационные комплексы: Методики сравнительной оценки боевых возможностей / М.М. Митрахович и др.; под ред. В.И. Силкова. // - К.: ЦНИИ ВВТ ВС Украины, 2012. - 302 с. 4 UA 103520 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 2. V.Silkov, A.Zirka Calculation of the characteristics of a UAV launch from a ramp // Aviation, ISSN 1648-7788, elSSN 1822-4180, Vol.18, 2014. 3. Беспилотные летательные аппараты: Методики приближенных расчетов основных параметров и характеристик / В.М. Ильюшко и др.; под ред. В.И.Силкова. // К.: ЦНИИ ВВТ ВС Украины, 2010. - 302. 4. Беспилотные авиационные комплексы: Методики сравнительной оценки боевых возможностей / М.М. Митрахович и др.; под ред. В.И. Силкова. // - К.: ЦНИИ ВВТ ВС Украины, 2012. - 302 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, при якому підготовляють стартову установку, що містить направляючу, закріплену до опорної конструкції, встановлюють стартову установку так, щоб її поздовжня вісь розташовувалася у вертикальній площині, виставляють кут нахилу направляючої стартової установки, підготовляють безпілотний літальний апарат до польоту, встановлюють безпілотний літальний апарат на направляючу стартової установки, фіксують безпілотний літальний апарат на направляючій стартової установки за допомогою стопорного механізму, споряджають стартовий прискорювач безпілотного літального апарата та встановлюють його на безпілотний літальний апарат, запускають силову установку безпілотного літального апарата і виводять її на максимальні обороти для створення максимальної тяги, запускають стартовий прискорювач безпілотного літального апарата, розблоковують стопорний механізм безпілотного літального апарата, забезпечують рух безпілотного літального апарата по направляючій стартової установки під дією тяги силової установки і стартового прискорювача, забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки, формують рух безпілотного літального апарата після сходу з направляючої стартової установки по траєкторії, близькій до балістичної шляхом установки органів керування в балансувальне положення, виводять безпілотний літальний апарат у набір висоти шляхом збільшення швидкості, виводять безпілотний літальний апарат за допомогою органів керування і системи керування в режим керованого польоту, який відрізняється тим, що при підготовці стартової установки визначають напрямок вітру і встановлюють стартову установку своєю поздовжньою віссю проти вітру за допомогою поворотного механізму, при підготовці безпілотного літального апарата додатково визначають його злітну масу з урахуванням стартового прискорювача, який підготовляється для встановлення на безпілотний літальний апарат, при виставлянні кута нахилу направляючої стартової установки змінюють поверхню направляючої стартової установки з прямолінійної в криволінійну із зростанням кута нахилу зазначеної направляючої для зміни траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині направляючої стартової установки, при відриві/сході безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки з кутом нахилу траєкторії, що дорівнює максимальному куту нахилу поверхні направляючої стартової установки. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що змінюють поверхню направляючої стартової установки з прямолінійної в криволінійну за формою у вертикальній площині, яка проходить по 2 3 поздовжній осі направляючої стартової установки, близької до півпараболи типу "х " або "х " на вигляді збоку. 3. Спосіб за п. 1 та п. 2, який відрізняється тим, що кривизну поверхні направляючої стартової установки для формування криволінійної траєкторії руху безпілотного літального апарата по довжині направляючої стартової установки вибирають в залежності від його злітної маси. 5 UA 103520 U 6 UA 103520 U 7 UA 103520 U 8 UA 103520 U 9 UA 103520 U 10 UA 103520 U 11 UA 103520 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12