Безпілотний літальний апарат з підвищеною тривалістю польоту

Реферат: UA 103120 U UA 103120 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до безпілотних літальних апаратів (БЛА) з поршневими двигунами внутрішнього згорання і з стартовою масою 5-20 кг, які використовуються для виконання тривалих польотів з метою спостереження, аерофотографування та інших авіаційних робіт подібного характеру. Більшість БЛА даного класу виконують примусовий старт за допомогою пускового пристрою (катапульти), виконують автоматичний політ та здійснюють підпарашутний спуск. Серед відомих БЛА цього класу можна назвати БЛА "Іркут-20" (Росія), "Luna" (Німеччина), "Raven" (США) та інші. Недоліком вказаних БЛА є обмеження за часом польоту та відповідно і за дальністю. Це мотивується неузгодженістю між тактико-технічними вимогами до них та прийнятими відповідним технічними рішеннями. Зокрема в БЛА "Luna" застосовано винесену вверх на пілоні силову установку, що, як відомо, підвищує аеродинамічний опір і не сприяє паливній ефективності, а відповідно і тривалості польоту. Крім того у даному БЛА застосовано відносно тонкий профіль крила. Найближчим за технічними рішеннями до заявленої корисної моделі є БЛА "Іркут-20" із заявленим часом польоту у 3 год. та стартовою масою до 20 кг включно з корисним навантаженням масою до 3 кг [1]. Він обладнаний пусковим пристроєм, що забезпечує безаеродромний старт та парашутом для посадки. Режим керування - автоматичний. За аеродинамічною схемою він є високопланом нормальної схеми з тягнучим повітряним гвинтом та поршневим двигуном внутрішнього згорання. БЛА "Іркут-20" має фюзеляж з окремим вертикальним та горизонтальним хвостовим оперенням, містить пряме немеханізоване крило з тонким аеродинамічним профілем малої відносної товщини. Основними недоліками вказаного БЛА є невисока підйомна сила, що розвивається на крейсерському режимі на його крилі з малим видовженням, із закінцівкою традиційного типу та тонким профілем, високі аеродинамічні опори традиційного хвостового оперення та у переходах між фюзеляжем і крилом, що значно впливає на витрату палива а відповідно і на тривалість польоту. В основу корисної моделі поставлено задачу збільшення тривалості і дальності польоту БЛА з поршневим двигуном внутрішнього згорання. Поставлена задача вирішується тим, що згідно з корисною моделлю крило має товстий профіль, у крила збільшене видовження і крило оснащене механізацією у вигляді закрилка та флаперона, у крилі застосовано закінцівки крильця, що встановлені вверх і відхилені назад за потоком, між крилом та фюзеляжем виконані розвинуті зализи - переходи, а хвостове оперення безпілотного літального апарата виконане Vподібним. На фіг. 1 подано проекції безпілотного літального апарата з підвищеною тривалістю польоту. На фіг. 2 показано зовнішній вигляд безпілотного літального апарата з підвищеною тривалістю польоту. На фіг. 3 представлена залежність аеродинамічної якості безпілотного літального апарата з підвищеною тривалістю польоту від його кута атаки. Безпілотний літальний апарат з підвищеною тривалістю польоту (фіг. 1) складається з крила 1, що з'єднане з фюзеляжем 6 плавними зализами - переходами 3, закрилків крила 4, флаперонів 5 та закінцівок - крилець 2 крила, що встановлені вверх і відхилені назад за потоком. Фюзеляж містить у носовій частині поршневий двигун 8, опирається на чотирьохопорне шасі 9, а у його задній частині розташовано V-подібне хвостове оперення 7. У верхній носовій частині фюзеляжу під знімним обтічником 10 знаходиться бортове радіоелектронне обладнання, а під хвостовим обтічником 11 - спусковий парашут. У нижній частині фюзеляжу розміщено камеру спостереження 12. Зовнішній вигляд безпілотного літального апарата з підвищеною тривалістю польоту та поршневим двигуном показано на фіг. 2. Залежність аеродинамічної якості безпілотного літального апарата з підвищеною тривалістю польоту та поршневим двигуном від його кута атаки показано на фіг. 3, звідки видно, що максимальна аеродинамічна якість пропонованої корисної моделі досягає майже 17-ти од. на кутах атаки, що відповідають крейсерському режимові. Приклад 1. Профіль типу "Wortmann" FX-61-184 є товстим, з великою, близько 18 % відносною товщиною і має чисту (профільну) аеродинамічну якість близько 150 од. [2]. Порівняно з ним, тонкі профілі мають цей показник у 2-2,5 разу нижчий, тому виростатиме і повна аеродинамічна якість крила і БЛА в цілому. Відомо також, що з збільшенням видовження крила, його аеродинамічна якість виростає. Відповідно у корисній моделі це видовження складає близько 12 од. проти 9 од. у прототипі "Іркут-20", що також значно збільшує аеродинамічну якість БЛА в цілому. 1 UA 103120 U 5 10 15 20 25 Закінцівки крила, що виконані у вигляді крилець, які підняті вверх і нахилені вздовж потоку назад, зменшують індуктивний опір крила шляхом руйнування кінцевого вихору, що також сприяє підвищенню аеродинамічної якості БЛА. Застосування закрилка дозволяє підвищити злітні характеристики БЛА шляхом зниження його швидкості відриву. Розвинуті зализи переходу між крилом та фюзеляжем зменшують інтерференційний опір вказаного переходу. V-подібне хвостове оперення також дозволяє зменшити інтерференційний опір оперення у порівнянні з традиційним, оснащеним окремим вертикальним та окремим горизонтальним оперенням. Приклад 2. Вказані вище заходи дозволяють підвищити аеродинамічну якість БЛА в цілому до 17-ти од. і, як наслідок, досягнути збільшення тривалості і дальності його польоту. Розрахункова тривалість польоту корисної моделі складає близько 9-ти годин з паливним баком обсягом біля 5,2 л. Дальність польоту за вказаних умов та на крейсерській швидкості 110 км/год. складає 850-900 км. Джерела інформації: 1. Unmanned Aerial Vehicles and Tarqets. IHS Jan'es. IHS Global Limited 2010. p. 182 2. Кашафутдінов С.Т., Лушин В.Н. Атлас аеродинамічних характеристик крилових профілів. РПО CO PACXH: - Новосибірськ, 1994. - с. 69, 70, 71. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Безпілотний літальний апарат з тягнучим повітряним гвинтом та поршневим двигуном внутрішнього згорання, що має фюзеляж з окремим вертикальним та горизонтальним хвостовим оперенням, містить пряме немеханізоване крило з тонким аеродинамічним профілем малої відносної товщини, який відрізняється тим, що крило має товстий профіль, у крила збільшене видовження і крило оснащене механізацією у вигляді закрилка та флаперона, у крилі застосовано закінцівки - крильця, що встановлені вверх і відхилені назад за потоком, між крилом та фюзеляжем виконані розвинуті зализи - переходи, а хвостове оперення безпілотного літального апарата виконане V-подібним. 2 UA 103120 U 3 UA 103120 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 4