RU | EN
Pegasus-50 - миниатюра 294х193

Транспортная БАС Pegasus-50 с грузоподъёмностью 50 кг

Разработка транспортной беспилотной авиационной системы Pegasus-50 грузоподъёмностью 50 кг.

БВС Pegasus с вертикальным взлетом и посадкой (рисунок 1) предназначен для полётов в сложных погодных условиях, при сильном ветре, в горах. Предусматривается линейка БВС двух этапов с грузоподъемностью до 50 кг (рисунок 1-а) и с грузоподъемностью до 200 кг (рисунок 1-б). Транспортные БВС будут иметь весовую отдачу на уровне 60-65%. Отказ от электрической трансмиссии и типовых каналов связи уменьшит помехи полезным нагрузкам и каналам связи. БВС будут иметь сменный двигательный отсек. В рамках проекта создается летный стенд, предназначенный для отработки режимов вертикального взлета и посадки в условиях сильной турбулентности.

 
Рисунок 1_Очерк
Рисунок 1 - Транспортные БВС первого этапа БВС «Pegasus-50» (а) и второго этапа БВС «Pegasus-200» (б, условное изображение)
 

Технические характеристики Pegasus-50

- Полётная скорость номинальная, км/час – 90;

- Полётная скорость максимальная, км/час – не установлено;

- Высота полета, м - не менее 2000;

- Полётное время, час: на штатном запасе топлива – не менее 3,5. Используя дополнительные баки - не менее 8;

- Размеры (ШхДхВ), м – не более 2х2х0,8;

- Масса полезной нагрузки, кг – не менее 50;

- Взлетный вес, кг - не более 110 (первый этап), в последующем не более 80 кг.

 

Транспортный БВС «Pegasus-50» разрабатывается в расчете на широкий спектр полезных нагрузок. Это требует адаптации его конструкции к этим полезным нагрузкам, разработки подвесов, стабилизированных платформ и т.п. На рисунке 2 показан пример разработки адаптеров под гидробуи и РЛС с активной фазированной решеткой.

 
Рисунок 2_Очерк
Рисунок 2 - Примеры адаптеров под целевую нагрузку
 

Размерность БВС «Pegasus-50» была выбрана, исходя из следующих соображений. Начиная с грузоподъемности в 50 кг, появляется возможность подвешивать разнообразную полезную нагрузку. Ускоренный рост продолжается до грузоподъемности 100- 120 кг. Чем тяжелее БВС, тем выше технический риск и выше стоимость БВС, которая растет прогрессивно. Выше 120 кг в этой размерности встречаются только специальные нагрузки.

 

В качестве полезной нагрузки может выступать различное навесное оборудование, включая РЛС, позволяющее производить съемку рельефа с альтиметрией, картографированием и построением ортофотоплана и матрицы высот при большой облачности или тумане.

 

На втором этапе планируется разработать БВС Pegasus-200 с улучшенными характеристиками. В конструкции будет применен несущий планер с пропульсивными профилями, более эффективные биротативные винто-кольцевые движители. Трансмиссия, по прежнему механическая.

 

Силовой отсек будет оснащен новым газотурбинным двигателем.

 

БВС будет оснащен адаптивным шасси, благодаря чему будет иметь способность садиться на неровную и качающуюся поверхность. При оснащении контейнерами для химических и биологических агентов БВС Pegasus-200 может применяться для обработки сельско-хозяйственных и лесных угодий.

 

Технические характеристики Pegasus-200

- Полётная скорость номинальная, км/час – 120-200;

- Полётная скорость максимальная, км/час – не установлено;

- Высота полёта, м - не менее 3000;

- Полётное время, час: на штатном запасе топлива – не менее 3,5. Используя дополнительные баки - не менее 8;

- Размеры (ШхДхВ), м – не более 2,5х2,5х1,2;

- Масса полезной нагрузки, кг – не менее 120;

- Взлётный вес, кг - не более 300;

- Тип двигателя - ДВС/РПД/ГТД или гибридный.

 

Функциональные возможности, характеризующие потребительские качества БВС

БВС серии Pegasus будут способны выполнять следующие виды авиационных работ, для которых в конструкции предусмотрены адаптеры для соответствующих полезных нагрузок:

- оказание помощи терпящим бедствие на суше и море;

- подвоз продуктов, медикаментов и других потребных грузов в зоны природных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;

- подсветка зон природных катастроф и зон чрезвычайных ситуаций в ночное время в течении длительного (несколько часов) времени;

- обработка дождевых и градовых облаков (на высотах до 4000 м);

- подвоз средств специального назначения в опасные зоны и зоны бедствия;

- тушение пожаров (в том числе и лесных) взрывным способом, при помощи кассетных средств большой емкости (с наполнением пожарными гранатами типа SAT119 ECO (Спасатель-01), Fire Fighter Throwing, модулями порошкового типа «Тунгуз - 0,65» и т.д.);

- постановка гидроакустических и гидротелеметрических буев;

- телевизионное наблюдения движения транспортных потоков на основных магистралях и вне дорог;

- проведения оптического мониторинга земной поверхности в различных диапазонах оптического спектра - тепловизуальная и мультиспектральная съемка местности, наблюдение за сельхоз угодьями, построение ортофотопланов и 3D изображений земной поверхности, кадастровая съемка и т.п.;

- радиолокационный мониторинг земной поверхности и окружающей среды обеспечение загоризонтной ретрансляции радиосигналов;

- ретрансляция линий широкополосной передачи информации;

- оперативное наращивание пропускной способности каналов сотовой связи в местах массового скопления людей;

- ретрансляции сигналов связи и управления.

 

Проект является реализацией задела, полученного в ходе проекта 87ГРНТИС5/26027, поддержанного Фондом в 2016 г. Проект занял первое место на внутреннем отборе проектов Аэронет в 2019 г, подавался на конкурс Развитие-НТИ-5, но не был поддержан. Развитием проекта станет БАС Pegasus - 120 и Pegasus - 200 с грузоподъёмностью 120 и 200 кг, соотвественно.

 

В ходе проекта 87ГРНТИС5/26027, поддержанного Фондом в 2016 г. была разработана технология быстро вращающихся валов и отработаны высоконесущие гибридные подшипники, которые позволили отказаться от газовой смазки.

 

В части аэродинамической компоновки были выполнены исследования профилей для несущего фюзеляжа. Было разработано и испытано несколько типов профилей с большой строительной высотой, подходящих для конструкции грузового отсека БВС. Аэродинамические модели (рисунок 3) были испытаны в аэродинамической трубе.

 
Рисунок 3_Очерк
Рисунок 3 - Модели пропульсивных профилей
 

Уже после окончания контракта были разработаны несколько видов компоновок, как с крыльями (рисунок 4), таки и бескрылые (рисунок 5). Выполнено их численное исследование.

 
Рисунок 4_Очерк
Рисунок 4 - Некоторые из разработанных тематических крылатых моделей
 
Рисунок 5_Очерк
Рисунок 5 - Некоторые из разработанных тематических бескрылых моделей
 

Для Pegasus - 50 разработан универсальный приборный отсек (рисунок 6).

 
Рисунок 6_Очерк
Рисунок 6 - Универсальный подвесной приборный отсек
 

В части конструктивного исполнения ранее было выполнено следующее.

 

С использованием специализированных пакетов аэродинамического и прочностного анализа (Ansys CFX и SW Flow Simulation, SW Simulation), проведен комплекс численных исследований по изучению условий обтекания и распределения основных нагрузок летательного аппарата при горизонтальном и вертикальном полете, спроектирована силовая схема несущей рамы (рисунок 7).

&nbsp
Рисунок 7_Очерк
Рисунок 7 - Результаты расчетов рамы Pegasus - 50
 

В части системы управления и исследования динамики полёта выполнено следующее.

- Выявлены условия, при которых данный аппарат является статически устойчивым.

- Предложены различные способы управления аппаратом.

- На летном, упрощенном прототипе аппарата проведена отработка возможных алгоритмов его управления, в результате которой было показано, что использованные способы управления были выбраны правильно и обеспечивают стабильность аппарата, на всех режимах его полета.

- Отработана технология производства блока управления, которая, практически без переделок, может быть использована и для производства блока(ов) управления штатного варианта.

- Разработан летный симулятор, учитывающий все условия последующей эксплуатации, включая моделирование атмосферных явлений. В процессе полетов на симуляторе, выявлен интересный и, как представляется, важный факт, который может быть использован и в большой авиации (включая пилотируемые летательные аппараты) состоящий в том, что принятая компоновка является абсолютно устойчивой на заданных скоростях полета и углах атаки.

 

Исследованы характеристики ВКД, что позволило определиться с грузоподъемностью и динамическими характеристиками БВС Pegasus - 50 (рисунок 8). Изучены варианты с различным количеством лопастей, глубиной кольца, биротативные варианты. Отобраны рабочие варианты для экспериментального БВС.

 
Рисунок 8_Очерк
Рисунок 8 - Некоторые виды исследованных винто-кольцевых движителей
 

Для оценки массо-габаритных и стоимостных характеристик БВС и уточнения бюджета проекта была выполнен разработка упрощенной модели 1:1 (рисунок 9).

Рисунок 9_Очерк
Рисунок 9 - Полная упрощенная модель
  • Безымянный

    Практика проектирования газовых подшипников Ч. I. Обзор газовых подшипников

    В настоящей статье рассмотрены перспективы применения газовых подшипников. Определилось несколько областей техники, в которых использование подшипников на газовой смазке считается наиболее целесообразным: микротурбины для распределенных энергетических систем, криогенная техника, турбохолодильные агрегаты и детандеры. В двух последних случаях важным является отсутствие загрязнения газов и продуктов охлаждения масляной смазкой. Рассмотрены история разработки бесконтактных газовых подшипников, практика их проектирования, существующая классификация и методы расчета. Приведены базовые сведения о типичных конструктивных решениях при проектировании газовых подшипников. Рассмотрены преимущества гибридных газовых подшипников, совмещающих достоинства газодинамических и газостатических подшипников. Показано, что применение гибридных газовых подшипников позволяет преодолеть основной недостаток холодильных машин и детандеров, оснащенных лепестковыми и фольговыми газодинамическими подшипниками, – недостаточную производительность из-за низкой несущей способности подшипника.

    Подробнее
  • Превью

    Использование элементов криогенной техники и высокотемпературной сверхпроводимости на борту перспективных летательных аппаратов

    В настоящей статье приведены сведения о перспективах применения криогенной техники и высокотемпературной сверхпроводимости на борту самолета, оснащенного преимущественно электрическими приводами. Рассмотрены технические и экономические предпосылки использования криогенной техники на борту. Освещена история разработки самолетов с криогенным топливом в КБ А.Н.Туполева. Рассмотрены перспективы применения бортовых криогенных генераторов, электроприводов компрессоров систем кондиционирования и поддержания давления, приводов гидронасосов, линейных электроприводов органов управления и автономных приводов шасси, распределительных и трансформаторных узлов, бортовой силовой электропроводки на основе материалов, обладающих свойствами высокотемпературной сверхпроводимости. Намечены пути использования в бортовых электросистемах для защиты схем, цепей и машин от воздействия электромагнитных полей высокой интенсивности эффекта Мейснера, состоящего в вытеснении внешнего магнитного поля из объема сверхпроводников. Низкая температура, малая масса и потери в электромашинах позволят проводить все виды преобразований и передачи электроэнергии с более высоким КПД, исключив непроизводительные потери в виде нагрева и падения напряжения.

    Подробнее
  • 1

    Практика проектирования газовых подшипников Ч. II. Проектирование и методика расчета гибридных подшипников

    В статье рассмотрена практика проектирования и расчета гибридных подшипников, включая определение грузоподъемности, учет динамических режимов работы. Дана постановка прямой задачи расчета, в ходе которой по заданной геометрии сегмента подшипника и толщине смазочного слоя вычисляются распределение сил давления, полей скорости и определяется равнодействующая сил давления, действующих на сегмент. При решении обратной задачи дан алгоритм определения параметров подшипника по заданной несущей способности и расходу рабочего тела. Отдельное внимание уделено расчету свободно поворачивающихся самоустанавливающихся сегментов, которые при вращении обеспечивают создание дополнительной подъемной силы за счет эффекта Бернулли. Приведены сведения об оптимизации формы сегмента и системы подачи воздуха сегментного гибридного подшипника. Продемонстрированы преимущества подшипника с замкнутым контуром и серповидным соплом. Рассмотрены основные виды нестационарных движений вала: полускоростной вихрь, параметрический резонанс, эффект Зоммерфельда, биения. Продемонстрировано «квантование» предельных циклов прецессирования ротора при различных уровнях начальных возмущений.

    Подробнее