БЕСПИЛОТНЫЙ КОНВЕРТОПЛАН, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ

Наша компания разрабатывает беспилотный летательный

аппарат – конвертоплан, обеспечивающий автоматической мониторинг и сканирование земной поверхности, а также доставку грузов при отсутствии сигналов спутниковых радионавигационных систем. Указанный БЛА не имеет аналогов по сравнению с российскими серийными и перспективными БЛА. Изготовлен прототип.

Компания привлекает финансирование 10 млн. рублей для проведения летных испытаний. MVP – 1 год после получения финансирования.





ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

беспилотного конвертоплана «Техноветер-8»



Тип двигателей – электрический.

Взлетный вес – 8 кг.

Высота полета (от точки старта) – до 500 м.

Скорость полета 0 – 200 км/ч.

Дальность полета с полезной нагрузкой для мониторинга земной поверхности (ТВ/ИК камера, лазерный сканер массой до 1 кг) – 200 км.

Дальность полета с грузом массой 2 кг – 100 км.

Размеры грузового отсека – (300х130х40) мм.

Взлет-посадка – вертикальная, автоматическая.

Сканирование местности и полет по маршруту – автоматические,

без использования спутниковой навигации.

Групповой полет до 5 БЛА.

Размеры транспортного контейнера комплекса – (300х250х1000) мм.

Ресурс аккумуляторных батарей – 1 000 циклов заряд-разряд.

Ресурс электродвигателей 500 часов.

Время замены аккумуляторных батарей – 1 минута.

Время заряда аккумуляторных батарей – 30 минут.

Существует два основных подхода к созданию конвертопланов:

1. Используются подъемно-маршевые силовые установки (Bell V-22 Osprey)

2. Подъемные и маршевые установки раздельны. (Zelator-28)

В первом случае, имеем низкий КПД и низкую скорость полета несмотря на чудовищную мощность силовых установок, а во втором случае имеем излишние сопротивление и вес. Предлагаемый самолет имеет две подъемные силовые установки и одну подъемно-маршевую. Подъемные силовые установки после перехода в горизонтальный полет убираются в фюзеляж. В результате

1. Подъемные силовые установки имеют фиксированный шаг винта, что снижает (до 10 %) вес аппарата за счет исключения вертолетных втулок автомата перекоса винта.

2. Подъемные силовые установки оптимизированы только под взлетный режим, что снижает потребную мощность двигателей силовых установок не менее чем в 2 раза и приводит к экономии веса до 10 % от взлетного и потребляемой мощности в 2 раза.

3. Оптимизация маршевой силовой установки под требования горизонтального полета приведет к увеличению топливной эффективности в 2 раза, и соответственно увеличит продолжительность полет также в 2 раза.

4. В качестве маршевой силовой установки может использоваться как электрический двигатель с винтом, так двигатель внутреннего сгорания (газотурбинный или поршневой). В первом случае достигается простота эксплуатации, а во втором случае высокая дальность и продолжительность полета. Использование в качестве двигателя маршевой силовой установки - двигателя внутреннего сгорания, позволяет отказаться от применения гибридной силовой установки и как следствие от преобразования механической энергии в электрическую и обратно, что дает увеличение КПД на 10 %.

В сравнении со схемой Zelator-28, в нашем случае подъемные силовые установки не создают сопротивления воздуху при горизонтальном полете, потому что они после взлета убираются в ниши фюзеляжа. Это позволяет снизить сопротивление аппарата на 50 %.

Также следует отметить, что применение парашюта существенно увеличивает сохранность аппарата в случае отказа.

5. Летно-технические характеристики конвертоплана предназначенного для аэрофотосъемки

Время полета – 1,7 ч;

Скорость полета – 0 ÷ 210 км/ч;

Дальность полета по прямой – 225 км;

Взлетный вес – 8 кг;

Вес полезной нагрузки - 0,5 кг;

Размах крыла (заднего) – 0,9 м;

Рабочая высота полета – 50 ÷ 500 м.

Практический потолок – не менее 5000 м;

Время развертывания комплекса – 10 мин;

Условия эксплуатации

ветер до 15 м/c,

температура окружающего воздуха от –30°С до +30°С,

умеренный дождь и снегопад;

Взлет – посадка – вертикальная, в автоматическом либо полуавтоматическом режиме, либо на парашюте - в случае отказа бортовых систем;

Площадка для взлета и посадки – 10 х 10 м;

Режимы полета - полет в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

В качестве полезной нагрузки предполагается использовать ТВ или ИК камеру расположенную на гиростабилизированном подвесе, в носовой части фюзеляжа в прозрачном обтекателе. Плюс ТВ передатчик. Полезная нагрузка будет приобретена "на рынке". Комплектация будет производится по желанию заказчика.

Себестоимость приблизительно 0,5 млн. руб.

7. Данное изобретение имеет несколько особенностей

1. Силовые установки разделены на маршевую и подъемные. Подъемные силовые установки установлены на пилонах на фюзеляже в районе центра тяжести конвертоплана. Они оптимизированы для взлетно-посадочных режимов и после взлета убираются в ниши фюзеляжа.

2. Маршевая силовая установка оптимизирована для создания тяги во время горизонтального полета. Маршевая силовая установка может быть установлена как в носу, так и в хвостовой части фюзеляжа.

3. Киль может быть как один в случае переднего расположения маршевой силовой установки, так их может быть и два. В последнем случае маршевая силовая установка имеет хвостовое расположение.

4. Двигателем для маршевой силовой установки может выступать как двигатель внутреннего сгорания (что дает высокую продолжительность полета конвертоплана), так и электрический двигатель (что дает удобство обслуживания).

5. Пилоны подъемных и маршевой силовых установок имеют две степени свободы.

6. Шасси может быть любым или его может не быть совсем. В этом случае достигается экономия веса.

Работает устройство следующим образом: различается два режима полета конвертоплана: взлетно-посадочный режим и горизонтальный полет.6

Во взлетно-посадочном режиме (Рис.1) подъемные силовые установки  установлены в рабочее положение «вверх». Управление осуществляется поворотом подъемных силовых установок по углам рыска и тангажа, а также оборотами двигателей. Отклонение осуществляется при помощи сервоприводов.

После взлета подъемные силовые установки поворачиваются вперед на некоторый угол плюс включается маршевая силовая установка. Этим самым достигается разгон аппарата до минимальной скорости горизонтального полета. После этого подъемные силовые установки останавливаются и убираются в ниши фюзеляжа.

В горизонтальном полете (Рис. 2) подъемная сила создается крыльями, тяга создается маршевым двигателем, а управление осуществляется дифференциальными рулями, установленными как на заднем крыле. В случае отказа систем аппарат садится на парашюте.

8. Предполагаемые основные направления коммерциализации проекта

1 Дистанционное зондирование земли и мониторинг – это классическая область применения БПЛА. Объем мирового производства БПЛА, предназначенных для ДЗЗ и мониторинга - $0,3 млрд.

2 Сельское и лесное хозяйство. Громадный рынок: мониторинг посевов на предмет вредителей, заболеваний и т.п. подсчет животных, поиск браконьеров и т.п.

3 Поиск и спасение Объем мирового рынка в 2020 году $0,3 млрд. Потребители -правоохранительные органы и спасательные службы.

4. Доставка грузов на «последней миле» - на последних 300 км.

9. Наиболее близкие аналоги нашего решения

Таблица 1. Аналоги предназначенные для аэрофотосъемки

Исследования рынков указаны в дорожной карте АСИ НТИ АЭРОНЕТ. По их оценкам к 2035 году мировой рынок беспилотных авиационных систем составит 200 млрд $ США.