Propellerolet: tiltrotor para monitorizar objetos extendidos





Una vez en el instituto, el jefe del departamento nos habló de nuestra futura profesión:

“Nuestra profesión es muy importante y responsable. Ahora está trabajando en la aparición del futuro buque insignia de la aviación rusa. Te duchas de ideas, intentas predecir las tareas que él resolverá, asumir la responsabilidad y tomar decisiones. Y en 15 años, cuando el avión finalmente se construya, todos serán honrados, pero nadie se acordará de ti ”.

No me gustó tal agitación, no estoy listo para esperar 15 años para obtener el resultado.



La aviación es una industria altamente desarrollada, pero los requisitos de alta confiabilidad y un futuro planificado no permiten la introducción de nuevas tecnologías rápidamente. Por otro lado, los drones, por el contrario, aún no tienen requisitos especiales, por lo que crecen como hongos después de la lluvia, llenando los nichos de monitoreo del aire, publicidad, asistencia a la agricultura, filmación de videos y similares.

Así que decidí, dejar que de alguna manera construyan sus luchadores allí sin mí, y mientras sea joven y caliente, iré a aviones no tripulados. Afortunadamente, hay un modelo de avión pasado.



¿Cuáles son las formas de desarrollo de la aviación? En mi opinión, la aviación puede desarrollarse de dos maneras:



  • El uso de tecnologías innovadoras para componentes (nuevas plantas de energía eficientes con bajo peso, aviónica, etc.).
  • Cambio del diseño aerodinámico.


Estoy más impresionado por el cambio en el diseño aerodinámico de la aeronave. De esta manera, aparecieron esquemas aerodinámicos como "pato" y "ala voladora". Pero esto no fue suficiente para los ingenieros, querían que la aerodinámica cambiara justo en vuelo. Así que había aviones con geometría de ala variable (Su-24, Tu-22M, Tu-160, F-111 y similares), aviones con un vector de empuje controlado (Mig-29OVT, Mig-35, Su-30, 37, 57, F-22, etc.) y, por supuesto, los rotores rotativos (por ejemplo, el conocido Bell V-22 Osprey).



Esto es todo, por supuesto, bueno, pero no del todo de mi agrado. La idea con una geometría de ala variable es interesante, pero es necesario que si las alas están dobladas, entonces, en absoluto, y no unos pocos grados miserables. Pero la idea de las plantas de energía rotativas me atrae. Y así nació la idea de hacer tu propio tiltrotor. Nuestra idea se puede describir esquemáticamente de la siguiente manera:





armé un equipo y pronto decidimos. La idea de nuestro rotor basculante era combinar el esquema de ala de vuelo de la aeronave y el esquema de doble rotor longitudinal del helicóptero. Decidimos que las alas se plegarían, no la mitad del ala, como los aviones de los barcos, sino como un todo, para no crear resistencia adicional al subir en modo helicóptero.



El aerodeslizador despegará con sus alas plegadas verticalmente hacia abajo, luego los motores girarán y las alas se desplegarán suavemente. El vuelo en sí tendrá lugar en el modo de ala voladora y, si es necesario, siempre será posible desplazarse en su lugar. Al aterrizar, puede sentarse verticalmente, sobre su vientre o, en caso de un aterrizaje de emergencia, en paracaídas.



¿Cuáles son las ventajas de este diseño aerodinámico?



  • Debido al enorme ala, obtenemos una alta calidad aerodinámica en modo avión, lo que aumenta significativamente el rango de vuelo en comparación con otros aviones convertibles.
  • Despegue y aterrizaje vertical (no requiere una pista).
  • La capacidad de colgar en el aire.


Termine la introducción y avance al punto. Para implementar el proyecto necesitamos:



  • Haz un prototipo.
  • Cree un sistema de estabilización basado en vectores de empuje controlados.
  • .
  • , .
  • .


1



Comenzamos a crear el primer prototipo. No teníamos ningún equipo especial, solo manos y conocimientos básicos. Comenzamos dibujando el modelo en 3D.











El avión construido se veía así:











se obtuvo el primer modelo, para el cual preparamos inmediatamente un banco de pruebas.



Escribimos un código simple para controlar motores y lanzamos este monstruo primero en el stand, y luego en el aire. Fuimos a varias conferencias con ella, donde recibimos críticas mixtas. En la fabricación del primer prototipo, no entramos en los cálculos, y el único ltx que podemos proporcionar son sus dimensiones. La velocidad de crucero se calculó a 100 km / h, pero de alguna manera no funcionó con vuelos de larga distancia y registrando al menos algunas características.

dimensiones plegadas 650 mm x 400 mm x 600 mm
alcance 1100mm
longitud 650mm
diámetro de la hélice 11 pulgadas
Peso en vacío 3 kilogramos


A pesar de que el modelo construido no cumplió con nuestras expectativas, sin duda mostró que dicho dispositivo todavía tiene derecho a la vida y también nos permitió hacer lo siguiente:



  • Decida el diseño del mecanismo de inclinación del motor.
  • Verifique la viabilidad de tal modelo.
  • Formuló la apariencia del modelo.
  • Tenemos un modelo visual de todos los mecanismos.


Francamente, nosotros mismos no esperábamos que pudiéramos hacer un prototipo y que funcionara.



Después de que todos los participantes en este proyecto comenzaron sus estudios en diferentes institutos, y abandonamos este proyecto. Poco a poco, el equipo se separó en alguna parte. Cuando los estudios en el instituto estaban llegando a su fin, y el proyecto de graduación se acercaba, todos tuvimos la idea de regresar a este avión. Nadie dudará de que tal unidad es multifacética, y todos siempre encontrarán trabajo allí. Por lo tanto, cada uno tomó una pieza lo más cercana posible a su especialidad ...



Prototipo 2





De alguna manera conocí a una belleza, un fontanero, un turista, un especialista en TI y un colegial. Y el plomero dice: "El diploma está cerca, hay que construir un avión".



Nos reunimos nuevamente y comenzamos a hacer el segundo prototipo. Ahora teníamos a nuestra disposición: un garaje equipado con la última tecnología, un torno, un CNC, una impresora 3D, así como la experiencia y el conocimiento adquiridos en el instituto. Inmediatamente determinado el propósito del dron, monitoreará las tuberías. Se seleccionaron características de rendimiento óptimas para esta tarea (esta es otra historia). Calculamos y dibujamos todas las unidades y conjuntos. Calculamos el sistema de rescate y cosimos un paracaídas. Desarrollé un sistema de apertura y plegado de las alas. Creamos un prototipo con las siguientes características de rendimiento:

Especificaciones
Modo avión helicóptero
Duracion del vuelo hasta 2.5 horas hasta 20 minutos
Longitud máxima de ruta 100 km 10 km
Velocidad de vuelo 70-150 km / h 0-50 km / h
Peso máximo de despegue 20 kg
Max. masa de carga útil 2 kilogramos
dimensiones Span 3200 mm,

longitud 1600 mm
1500 mm x 900 mm x 1600 mm
G altitud máxima de vuelo 2500 m 1200 m
Motor eléctrico
Aterrizaje de despegue sistema de aterrizaje de emergencia en paracaídas Vertical en modo automático utilizando una estación de acoplamiento
Hora de despegue / aterrizaje - 5 minutos


Características del vuelo
Modo avión helicóptero
Velocidad de crucero 100 km / h 37 km / h
Ritmo de ascenso 1.3 m / s 2.5 m / s
Velocidad de vuelo 70-150 km / h 0-50 km / h
Velocidad requerida para la transformación 45 km / h -
Perdida de velocidad 42 km / h (1,5 kg de carga útil) -
Calidad aerodinámica 11,6 0 0






















Con el prototipo construido, participamos en MAKS-2019, participamos en la competencia de Russian Helicopters y continuamos trabajando en sus modificaciones en nuestro tiempo libre.



conclusiones



Seguir tu propio camino siempre es increíblemente difícil. Constantemente nos dicen que esto, por supuesto, es excelente, pero no funcionará y nunca volará, o no tenemos el deseo suficiente de llevarlo a un estado funcional. Sin embargo, nos complace escuchar críticas constructivas.



Todavía estamos "ardiendo" con el deseo de ver nuestros planes en el aire, y estamos haciendo todo lo posible para hacerlo.



PD



En este proyecto, cuando establezco metas y objetivos, me guío por los requisitos y condiciones para los RPV en las tareas de monitoreo, la aplicación de todas las ideas de enfoques y prototipos creados en otras industrias solo puede considerarse después de que se logren los objetivos establecidos ahora. Considero que este enfoque es racional en las circunstancias actuales con recursos materiales, laborales y de tiempo limitados. Usé estas opiniones con bastante frecuencia en el proceso de trabajo en este proyecto, porque espero ver lo que estoy haciendo en acción.



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