Безпілотний авіаційний комплекс безаеродромного базування

Реферат: Безпілотний авіаційний комплекс безаеродромного базування складається з безпілотного літального апарата (БЛА) та пускового пристрою, при цьому безпілотний літальний апарат має стартову вагу до 20 кг, тягнучий повітряний гвинт і оснащений щонайменше одним двигуном внутрішнього згорання, що має фюзеляж з окремим вертикальним та горизонтальним хвостовим оперенням і містить два прямих крила, що розміщені по боках центральної частини корпусу фюзеляжу і оснащені кожний механізацією у вигляді закрилка та флаперона, а у них застосовано закінцівки - крильця, що направлені вверх і відхилені назад за потоком, а хвостове оперення виконане V-подібним, і сам безпілотний літальний апарат оснащений цільовим навантаженням, при цьому пусковий пристрій включає два упори, напрямні зі змінним кутом нахилу та можливістю переміщення вздовж них каретки з підставкою для безпілотного літального апарата та акумулятор. UA 105398 U (12) UA 105398 U UA 105398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до безпілотних авіаційних комплексів (БАК) безаеродромного базування на основі безпілотних літальних апаратів (БЛА). Вказані БАК оснащені двигунами внутрішнього згорання та мають стартову вагу до 20 кг і призначені для безаеродромного базування. Як цільове навантаження заявлена корисна модель може нести фото -, відео - або інфрачервоні камери та може бути оснащена відповідними лініями зв'язку для передавання отриманих зображень на наземну станцію керування. У вказаному класі БАК (до 20 кг - класифікація за стартовою вагою) для забезпечення безаеродромного базування широко використовують примусовий старт за допомогою пускового пристрою, підпарашутний спуск для забезпечення прийнятної вертикальної швидкості спускання та ресорні або інші засоби зниження руйнівних навантажень під час безпосереднього контакту БЛА із землею. 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. 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 цього стартові установки дозволяють здійснювати застосування безпілотних літальних апаратів на мобільних платформах, у тому числі і з палуби корабля. Відомий спосіб забезпечення зльоту безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки. Основною частиною при реалізації способу є наявність безпілотного літального апарата та пускового пристрою, 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 забезпечують відрив/схід безпілотного літального апарата з направляючої стартової установки з кутом нахилу траєкторії, що дорівнює максимальному куту нахилу поверхні направляючої стартової установки (патент на корисну модель UA № 103520, МПК B64F 1/04, B64F 1/06, B64F 1/08, B64F 1/10 , публ. 25.12.2015 бюл. № 24). Недоліком вказаного способу є складність використання конструктивної схеми, яка потребує тривалого часу для розкладання та встановлення пускового пристрою та необхідність врахування багатьох чинників, як злітну масу, кути нахилу, напрямок вітру. Відомий такий пусковий пристрій для короткого примусового старту безпілотного літального апарата, який має дві напрямні, що встановлені під кутом стартового тангажу БЛА, гумовий накопичувач-акумулятор, леєр-подовжувач, кілочки для розкріплення пускового пристрою, стартовий замок та стартовий гачок в межах бокової проекції БЛА. Гумовий накопичувачакумулятор через леєр-подовжувач на старті під'єднано до винесених вперед і вниз, поза межі 1 UA 105398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бокової проекції БЛА, передніх опор шасі. Закінчення опор шасі виконано у вигляді стартових гачків, а закінчення задньої опори шасі виконано у вигляді півкола (патент на корисну модель UA №103149, МПК B64F 1/06, публ. 10.12.2015 бюл. № 23). Недоліком пускового пристрою є "провалювання" - втрата висоти БЛА після його сходження з напрямної внаслідок відносно невеликого, в 15-17° стартового кута атаки, що дорівнює у момент сходження сумі кута тангажу близько 14° та кута встановлення крила (1-2,5°). Також використання кілочків для розкріплення виступає недоліком, в зв'язку з великою загальною площею геометричного розміру ділянки, необхідної для запуску БЛА та обмеженням застосування пристрою тільки на м'яких ґрунтах. Відомим аналогом пускового пристрою є катапульта для зльоту безпілотника, що включає два упори, напрямні та стартовий замок. Пристрій для переміщення безпілотника виконано у вигляді однієї напрямної зі змінним кутом нахилу та можливістю переміщення вздовж неї каретки з підставкою для безпілотника, а стартовий замок механічно зв'язаний через лебідку тросом, довжина якого регулюється пружиною з протилежної частини напрямної з можливістю плавного імпульсу під час старту, причому при будь-яких температурах (патент на корисну модель UA № 92154, МПК B64F 1/00, публ. 11.08.2014 бюл. № 15). Недоліком катапульти є те, що вона потребує додаткової тросової лебідки. Крім цього, об'єднаний гумовий акумулятор, у випадку виходу з ладу (обривання), може повністю зупинити процес розгону БЛА, що приведе до його руйнування і втрати. У вказаному класі БАК (до 20 кг - класифікація за стартовою вагою) відомими є такі БАК: "Орбітер" (Ізраїль), "Luna" (Німеччина), "Іркут-20" (Росія) та подібні (Unmanned Aerial Vehicles and Targets. IHS Jan'es. IHS Global Limited, 2010. - Р. 182). Недоліком вказаних БАК є складність конструкції та значні габаритні розміри їх пускових пристроїв, відсутність аеродинамічних засобів збільшення підйомної сили БЛА у злітній конфігурації, розташування цільового навантаження за межами фюзеляжу та конструктивна складність пристрою забирання повітря для накачування посадкової амортизаційної подушки. У відомому БАК "Орлан" (Росія) для примусового пуску застосовано пристрій з об'єднаним гумовим акумулятором, який розвиває зусилля на рівні 200 кГс. Недоліком відомого БАК є те, що для його застосування необхідна додаткова тросова лебідка. Крім цього, об'єднаний гумовий акумулятор, у випадку виходу з ладу (обривання), може повністю зупинити процес розгону БЛА, що приведе до його руйнування і втрати. Також напрямна довжиною біля 5 м є нероз'ємною, що утруднює її транспортування. Конструктивна складність пристрою забирання повітря для накачування посадкової амортизаційної подушки в БЛА "Орлан" приводить до потреби у формуванні повітропроводів та застосування вхідних повітряних фільтрів з метою протидії засмоктуванню сторонніх предметів нагнітачем подушки. Відсутність відповідних аеродинамічних засобів збільшення підйомної сили, наприклад у БЛА "Іркут-20" (Росія) у злітній конфігурації, обмежує його застосування при температурі повітря більш як 350 °С або в умовах високогір'я, оскільки сильно знижена густина повітря приводить до падіння підйомної сили нижче стартової ваги БЛА. Вказаний недолік може бути компенсований збільшенням швидкості розгону, проте це приводить до збільшення поздовжніх перевантажень і як наслідок, до зменшення терміну служби БЛА та його компонентів. Відсутність відповідного фюзеляжного простору достатнього об'єму для розташування різного цільового навантаження, наприклад у БЛА "Орбітер" зумовлює потребу у винесенні цільового навантаження за межі фюзеляжу, що зменшує термін служби камери спостереження. Найближчим за технічними рішеннями до безпілотного літального апарата за заявленою корисною моделлю є безпілотний літальний апарат з підвищеною тривалістю польоту 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. 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 (патент на корисну модель UA № 103120, МПК В64С 39/02, публ. 10.12.2015 бюл. № 23). Цей БЛА вибрано за найближчий аналог, у якому не відображено систему функціонування нагнітача амортизаційної подушки. Спусковий парашут розміщено під хвостовим обтічником. Цільове навантаження у вигляді камери спостереження розміщено у нижній частині фюзеляжу. В основу корисної моделі поставлено задачу спрощення конструкції пускового пристрою БАК та підвищення терміну його служби, розширення діапазону температур, дозволених для 2 UA 105398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 примусового старту БЛА, підвищення терміну служби цільового навантаження та спрощення конструкції пристрою забирання повітря для накачування посадкової амортизаційної подушки. Крім цього удосконалити конструкцію фюзеляжу задля забезпечення не ушкодження корисного навантаження при аварійних ситуаціях та зміна функціонування нагнітача амортизаційної подушки. Поставлена задача в корисній моделі вирішується за рахунок того, що безпілотний авіаційний комплекс безаеродромного базування, який складається з безпілотного літального апарата (БЛА) та пускового пристрою, при цьому безпілотний літальний апарат має стартову вагу до 20 кг, тягнучий повітряний гвинт і оснащений щонайменше одним двигуном внутрішнього згорання, що має фюзеляж з окремим вертикальним та горизонтальним хвостовим оперенням і містить два прямих крила, що розміщені по боках центральної частини корпусу фюзеляжу і оснащені кожний механізацією у вигляді закрилка та флаперона, а у них застосовано закінцівки - крильця, що направлені вверх і відхилені назад за потоком, а хвостове оперення виконане V-подібним, і сам безпілотний літальний апарат оснащений цільовим навантаженням, при цьому пусковий пристрій включає два упори, напрямні зі змінним кутом нахилу та можливістю переміщення вздовж них каретки з підставкою для безпілотного літального апарата та акумулятор, відрізняється тим, що фюзеляж виконаний з однооб'ємним компонуванням з вільним простором для розміщення цільового навантаження в його центральній зоні, парашута та нагнітача амортизаційної подушки, який має можливість отримання атмосферного повітря через верхню кришку фюзеляжу, а пусковий пристрій оснащений напрямною, що складається з окремих секцій та багатониткового гумового акумулятора, нитки якого з'єднані з нижньою частиною напрямної та через огинання індивідуальних обвідних роликів - з рухомою кареткою безпілотного літального апарата. Таким чином, в пусковому пристрої БАК використано багатонитковий гумовий акумулятор, напрямна виконана розбірною і складається з окремих секцій, крило БЛА оснащене окремим закрилком, у фюзеляжі передбачено вільний простір для цільового навантаження а нагнітач амортизаційної подушки забирає повітря безпосередньо з фюзеляжу. Корисна модель пояснюється кресленнями, на яких на: Фіг. 1 зображено проекції безпілотного авіаційного комплексу безаеродромного базування; Фіг. 2. - схема розташування нагнітача амортизаційної подушки у фюзеляжі БЛА під час випуску парашута з вільного простору для цільового навантаження. Елементи корисної моделі позначені наступними цифровими позиціями. 1 - безпілотний літальний апарат (БЛА) 2 - напрямна пускового пристрою 3 - окремі секції напрямної пускового пристрою 4 - багатонитковий гумовий акумулятор 5 - індивідуальні обвідні ролики 6 - рухома каретка 7 - окремі закрилки 8 - верхня кришка фюзеляжу (гаргрот) 9 - фал 10 - парашут 11 - вантажна стропа 12 - нагнітач 13 - амортизаційна подушка 14 - напрям руху атмосферного повітря 15 - вільний простір в центральній зоні фюзеляжу 16 - цільове навантаження (контур відеокамери) 17 - прозорий обтічник Безпілотний авіаційний комплекс безаеродромного базування (Фіг. 1) складається з безпілотного літального апарата (1), напрямної пускового пристрою (2), що містить окремі секції (3), багатонитковий гумовий акумулятор (4), нитки якого одним кінцем закріплені у нижній частині напрямної (2) та огинають індивідуальні обвідні ролики (5) а іншим кінцем закріплені на рухомій каретці (6) безпілотного літального апарата (1). У кореневій частині крила БЛА розташовано окремі закрилки (7). Нагнітач (12) амортизаційної подушки 13 (Фіг. 2) розташований всередині фюзеляжу БЛА. У момент випуску парашута повітряним потоком у напрямку протилежному стрілці Н.П. (напрямок польоту) відкидається верхня кришка - гаргрот (8) фюзеляжу, витягуючи фалом (9) парашут (10), що надалі утримується за БЛА вантажною стропою (11). При цьому для нагнітача (12) стає 3 UA 105398 U 5 10 15 20 25 30 35 доступним атмосферне повітря, яке він отримує за стрілками (14) для надування амортизаційної подушки. У зв'язку з однооб'ємним компонуванням фюзеляжу БЛА у його центральній зоні передбачено вільний простір (15) для цільового навантаження (16) (умовно зображено контури відеокамери), об'єктив якої закритий прозорим обтічником (17). Таким чином, згідно з корисною моделлю, для натягування багатониткового гумового акумулятора (4) потрібно окремо натягнути кожну гумову нитку, що дозволяє відмовитись від тросової лебідки і візуально контролювати стан всього гумового акумулятора у процесі приготувань до пуску, та у разі потреби замінювати не весь акумулятор а лише ті нитки, що вийшли з ладу. Напрямна, яка складається з окремих секцій, знижує її габаритні розміри під час транспортування. Наявність окремого закрилку, що відомий як засіб механізації крила, приблизно на 0,2...0,3 од. підвищує коефіцієнт підйомної сили, чим відповідно знижується необхідна швидкість для відриву БЛА. Це дозволяє отримати його старт за температур більш ніж 35 °C або підняти висоту аеродрому зльоту до приблизно 2000 м; дана обставина дозволяє експлуатувати БАК в умовах високогір'я. Таке розташування нагнітача амортизаційної подушки для забирання повітря з фюзеляжу (див. Фіг. 2) дозволяє уникнути спеціальних повітряних колекторів та фільтрів, чим спрощується конструкція. Виокремлення вільного простору посередині фюзеляжу дозволяє захистити цільове навантаження від пошкоджень як у процесі експлуатації так і під час аварійної ситуації; як правило страждає передня або хвостова частина фюзеляжу, а середня частина, у якій, згідно з корисною моделлю, розташовано вільний простір для цільового навантаження, залишається неушкодженою. У зв'язку з даною обставиною збільшується термін служби цільового навантаження. Таке виконання корисної моделі забезпечило вирішення поставленої задачі щодо спрощення конструкції пускового пристрою БАК та підвищення терміну його служби, розширення діапазону температур, дозволених для примусового старту БЛА, підвищення терміну служби цільового навантаження та спрощення конструкції пристрою забирання повітря для накачування посадкової амортизаційної подушки. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель UA № 103520, МПК B64F 1/04, B64F 1/06, B64F 1/08, B64F 1/10, публ. 25.12.2015 бюл. № 24. 2. Патент на корисну модель UA № 103149, МПК B64F 1/06, публ. 10.12.2015 бюл. № 23. 3. Патент на корисну модель UA № 92154, МПК B64F 1/00, публ. 11.08.2014 бюл. № 15. 4. Unmanned Aerial Vehicles and Tarqets. IHS Jan'es. IHS Global Limited, 2010. - Р. 182. 5. Патент на корисну модель UA № 103120, МПК В64С 39/02, публ. 10.12.2015 бюл. № 23. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Безпілотний авіаційний комплекс безаеродромного базування, який складається з безпілотного літального апарата (БЛА) та пускового пристрою, при цьому безпілотний літальний апарат має стартову вагу до 20 кг, тягнучий повітряний гвинт і оснащений щонайменше одним двигуном внутрішнього згорання, що має фюзеляж з окремим вертикальним та горизонтальним хвостовим оперенням і містить два прямих крила, що розміщені по боках центральної частини корпусу фюзеляжу і оснащені кожний механізацією у вигляді закрилка та флаперона, а у них застосовано закінцівки - крильця, що направлені вверх і відхилені назад за потоком, а хвостове оперення виконане V-подібним, і сам безпілотний літальний апарат оснащений цільовим навантаженням, при цьому пусковий пристрій включає два упори, напрямні зі змінним кутом нахилу та можливістю переміщення вздовж них каретки з підставкою для безпілотного літального апарата та акумулятор, який відрізняється тим, що фюзеляж виконаний з однооб'ємним компонуванням з вільним простором для розміщення цільового навантаження в його центральній зоні, парашута та нагнітача амортизаційної подушки, який має можливість отримання атмосферного повітря через верхню кришку фюзеляжу, а пусковий пристрій оснащений напрямною, що складається з окремих секцій та багатониткового гумового акумулятора, нитки якого з'єднані з нижньою частиною напрямної та через огинання індивідуальних обвідних роликів - з рухомою кареткою безпілотного літального апарата. 4 UA 105398 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 5