Разработка и создание прототипа беспилотного летательного аппарата Flyter JR и его испытания. (заключительный)

Отчет 110 с., 1 ч., 207 рис., 2 табл., 2 источн., 11 прил. Беспилотный летательный аппарат; вертикальный взлёт и посадка; гибридная аэродинамическая схема; испытательный стенд винтомоторных групп; эффективность компоновочной схемы; узел установки и удержания по потоку пропеллера В отчете представлены результаты работ, выполненных согласно ТЗ и календарному плану по Договору 3883ГС1/63217 по теме «-Разработка и создание прототипа беспилотного летательного аппарата Flyter JR и его испытания.». Цель проведения работ НИОКР заключается в создании и испытании наборного прототипа беспилотника. Цель первого этапа НИОКР заключается в подготовительных стендовых испытаниях. Позволяющих спроектировать оптимизированный наборный прототип. Цель второго этапа НИОКР заключается в проверке энергоэффективности наборного прототипа беспилотника на режиме висения, и на режиме соответствующем крейсерскому полету. Для выбора более оптимальной по критерию энергетической эффективности аэродинамической схемы в работе спроектирован и создан испытательный стенд, позволяющий произвести серию замеров различных пропеллеров в сочетании с различными электромоторами, и выбрать вариант с максимальной энергоэффективностью (г/Вт) при заданном уровне тяги. Стенд позволяет измерять 4 основных параметра винтомоторной группы: тягу от 0 до 20 кг, напряжение питания 0 до 60 В, потребляемый ток от 0 до 120 А и обороты до 10000 об/мин. Погрешность измеряемых величин, согласно ТЗ, для каждого параметра не более 1%. Также, произведены сравнительные испытания энергоэффективности двух компоновочных схем беспилотника: с восемью подъемными винтомоторными группами (как в заявке на грант) и с четырьмя подъемными винтомоторными группами. При выборе схемы учтены не только энергоэффективность на режиме висения, но и расчетное общее сопротивление будущего беспилотника с различным количеством подъемных винтомоторных групп. Также расчетным методом оптимизирована площадь несущих поверхностей и расположение маршевой винтомоторной группы. В результате определены геометрические параметры будущего прототипа, рассчитаны нагрузки и воздействия на основные узлы планера, сконструирован планер наборного прототипа. Спроектирован, запрограммирован и испытан узел, устанавливающий и удерживающий по потоку пропеллер подъемной ВМГ, с точностью в пределах +/- 5 градусов. На устройство расположения подъемных пропеллеров подана переработанная заявка на патент. Результаты проведенных работ дали достаточно проверенных экспериментальных данных, позволивших уточнить облик наборного прототипа беспилотника, и перейти к следующему этапу выполнения НИОКР. В рамках второго этапа НИОКР создан и запрограммирован наборный прототип беспилотника, построен стенд для испытаний на режиме висения и проведены испытания, подтвердившие расчетную энергоэффективность. Создан стенд для испытаний на режиме соответствующем крейсерскому полету, и проведены соответствующие испытания, подтвердившие, соответствие между расчетной энергоэффектвностью и измеренной. По результатам стендовых испытаний спроектирован прототип беспилотника из КМ и оснастка к нему. Разрабатываемый беспилотник может применяться для доставки грузов весом до 15 кг в составе транспортно-логистической системы между городом и областью в радиусе до 100 км. Также в будущем можно выполнить модификацию беспилотника для аэрофотосъемки или мониторинга со временем полета в самолетном режиме до 6 часов и дальностью до 600 км. Кроме того, возможны специальные модификации, в том числе для военных задач. Разрабатываемый беспилотник гибридной аэродинамической схемы имеет на 10-15% более высокую весовую эффективность по планеру по сравнению с классической схемой для таких аппаратов, называемой "quadplane", также он имеет более высокие ЛТХ, поскольку аэродинамическая схема "утка" имеет более низкие балансировочные потери, чем аппараты, построенные по "классической" схеме. За счет вертикального взлета и посадки ресурс планера такого беспилотника может быть в 5-10 раз выше (проектный ресурс по планеру 2000 часов, против 200-300 часов у дронов с посадкой на парашюте), чем у беспилотников самолетного типа. взлетающих с катапульты и совершающих посадку на парашюте. За счет этого существенно ниже получается стоимость летного часа беспилотника. Кроме того, возможно применение его электрической версии для тех задач, для которых ранее применялись только беспилотники с двигателями внутреннего сгорания, например для длительного патрулирования или мониторинга линейных протяженных объектов, таких как ЛЭП или трубопроводы. Компания ООО "Флайтус" планирует развивать проект беспилотника гибридной аэродинамической схемы в его модификации для мониторинга и/или аэрофотосъемки, а затем и в модификации для доставки грузов. Также планируется разработка линейки младших моделей взлетным весом от 2,5 кг для задач мониторинга и аэрофотосъемки. В процессе работы подано 3 заявки на РИД, - национальная заявка на изобретение "летательный аппарат", международная заявка PCT на изобретение "летательный аппарат", а также заявка на товарный знак "FLYTUSE". По первой и третей заявке получены соотв. патенты. вторая заявка принята и прошла экспертизу по существу. В ближайшее время. пока действует приоритет по про международной заявке, планируется подача заявок на изобретения в других странах. В целом работа выполнена успешно и в соответствии с КП, хотя и с большой задержкой по срокам исполнения. Показано соответствие проектным значениям по энергоэффективности, отраженным ТЗ.