Урок 3. Классификация и устройство БПЛА

 Существует несколько принятых классификаций БПЛА в зависимости от характеристик, которые при этой классификации оцениваются. В данном разделе рассматриваются две из них: классификация по летным характеристикам и классификация по конструкции.

Классификация БПЛА по летных характеристикам

Для оценки летных характеристик БПЛА применяют такие параметры, как взлетная масса, дальность, высота и продолжительность полета, размеры самих аппаратов и др.

Классификация UVS International

Международной ассоциацией по беспилотным летательным системам AUVSI (Association for Unmanned Vehicle Systems International, до 2004 года она называлась Европейской ассоциацией по беспилотным системам – EURO UVS) была предложена универсальная классификация БПЛА (таблица 1), которая объединяет многие из названных критериев.

Таблица 1 – Классификация БПЛА AUVSI

https://sksp.akamaized.net/schools/7632/lesson/211627/image/64650ee7d35470.568995292023-05-17-20-28-47.png

Приведенная выше классификация на сегодняшний день распространяется как на уже существующие, так и на разрабатываемые модели БПЛА. Данная классификация сформировалась к 2000 году, когда беспилотные аппараты только набирали популярность, и с тех пор много раз пересматривалась. Ее и сейчас нельзя считать устоявшейся. Кроме того, многие особые типы аппаратов с нестандартными комбинациями параметров трудно отнести к какому-либо определенному классу.

Российская универсальная классификация

В отличие от классификации AUVSI, российская классификация БПЛА ориентирована преимущественно на оценку военного назначения аппаратов (таблица 2).

Таблица 2 – Российская классификация БПЛА

https://sksp.akamaized.net/schools/7632/lesson/211627/image/64650f2e2fc4a4.659942272023-05-17-20-29-41.png

Российская классификация отличается от предложенной AUVSI по ряду параметров: упразднены группы БПЛА, некоторые классы зарубежной классификации отсутствуют в России, БПЛА, считающиеся легкими в России, имеют значительно большую дальность и т.д.

Классификация БПЛА по конструкции

Различают следующие типы БПЛА, отличающихся конструкцией и принципом работы, технологиями взлета и посадки:

—        БПЛА самолетного типа;

—        мультироторные БПЛА;

—        БПЛА Аэростатического типа;

—        конвертопланы и гибридные модели.

БПЛА самолетного типа

Такой тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом (англ.: fixed- wing UAV). Подъемная сила у них создается аэродинамическим способом за счет напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большой длительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью.

Существует большое разнообразие подтипов БПЛА самолетного типа, различающихся по форме крыла и фюзеляжа. Практически все схемы компоновки самолета и типы фюзеляжей, которые встречаются в пилотируемой авиации, применимы и в беспилотной.

Рисунок 73 - Самолет Proteus

Рисунок 73 — Самолет Proteus

На рисунке 73 показан экспериментальный многоцелевой самолет Proteus разработки американской компании Scaled Composites. Существуют как пилотируемый, так и беспилотный варианты этого самолета.

Особенностью конструкции является тандемная схема расположения крыльев. Его длина составляет 17,1 м, размах задних крыльев 28 м, потолок высоты 16 км (при нагрузке 3,2 т), взлетная масса 5,6 т, максимальная скорость 520 км/ч (на высоте 10 км), длительность полета до 18 ч. Силовая установка – два турбореактивных двигателя с тягой по 10,2 кН .

Рисунок 74 - БПЛА RQ-4 Global Hawk

Рисунок 74 — БПЛА RQ-4 Global Hawk

На рисунке 74 показан разведывательный БПЛА RQ-4 Global Hawk, разработанный американской фирмой Teledyne Ryan Aeronautical, дочерним предприятием компании Northrop Grumman. Он отличается необычной формой фюзеляжа, в носовой части которого размещено радиолокационное, оптическое и связное оборудование.

Аппарат изготовлен из композитных материалов на основе углеволокна и алюминиевых сплавов, имеет длину 13,5 м, размах крыльев 35 м, взлетную массу около 15 т, способен нести полезную нагрузку массой до 900 кг. RQ-4 Global Hawk может

находиться в воздухе до 30 часов на высоте до 18 км. Максимальная скорость 640 км/ч. Силовая установка – турбореактивный двигатель с тяговым усилием 34,5 кН.

Рисунок 75 - БПЛА Х-47В

Рисунок 75 — БПЛА Х-47В

На рисунке 75 показан перспективный боевой палубный БПЛА Х-47В, разработанный компанией Northrop Grumman (США). Он имеет форму широко выгнутой буквы «V» без хвостовой части. Крылья могут складываться, что немаловажно для ограниченной площади палубы авианосца. Для управления полетом БПЛА оснащен 6-ю рабочими плоскостями. Турбореактивный двигатель канадской фирмы Pratt amp. Whitney обеспечивает высокую скорость полета беспилотного аппарата и расположен в задней части аппарата. Беспилотник состоит из четырех частей, собранных из композитных материалов и соединяющихся примерно в середине корпуса.

Самолет имеет длину 11,6 м, размах крыльев 18,9 м (в сложенном состоянии 9,4 м), собственную массу 6,3 т, максимальную взлетную массу 20,2 т. Крейсерская скорость составляет 900 км/ч. Радиус действия 3900 км. Потолок 12,2 км. Аппарат способен производить дозаправку в воздухе – и в этом случае сможет выполнять поставленную боевую задачу в течение 80 часов, что на порядок больше длительности полета боевых самолетов с пилотами.

Компания «Геоскан», один из крупных российских производителей гражданских беспилотников, разработала сразу несколько беспилотников типа «летающее крыло», различающихся размерами и устанавливаемой полезной нагрузкой.

На рисунке 76 представлен «Геоскан 201 Агрогеодезия». Он несет на борту 2 камеры (видимого и мультиспектрального диапазона), предназначен для получения геопривязанных фотографий отдельных объектов, площадной и линейной аэрофотосъемки, развивает скорость до 130 км/ч, а продолжительность полета может достигать 3х часов.

Полученные с использованием комплекса материалы могут использоваться для:

—        создания ортофотопланов масштаба 1:500 — 1:2000;

—        трехмерного моделирования участка местности;

—        создания карт высот местности;

—        вычисления объемов пород в карьерах и насыпных объектах;

—        обследования состояния объектов инфраструктуры, дорожного полотна;

—        инвентаризации лесов и посевов;

—        оценки ущерба и планирования аварийно-спасательных работ; при ЧС, таких как наводнения, оползни и пожары.

Рисунок 76 - «Геоскан 201 Агрогеодезия»

Рисунок 76 — «Геоскан 201 Агрогеодезия»

В качестве движителей аппаратов самолетного типа обычно используются тянущие или толкающие винты, а также импеллеры (лопаточные машины, заключенные в цилиндрический кожух – англ.: impeller, ducted fan, shrouded propeller) или реактивные двигатели.

Обычно, для взлета аппаратов самолетного типа необходима взлетно- посадочная полоса (ВПП) или же стартовые катапульты (рисунок 77). Есть также самолетные БПЛА легкого класса, запускаемые «с руки». При посадке может применяться ВПП, парашют или специальные уловители (тросы, сетки или растяжки).

https://sksp.akamaized.net/schools/7632/lesson/211627/image/64650fcd6f4565.14336798image.png

https://sksp.akamaized.net/schools/7632/lesson/211627/image/64650fda4e9cf7.21768164image.png

https://sksp.akamaized.net/schools/7632/lesson/211627/image/64650fe0a50308.32580514image.png

Рисунок 77 –Системы взлета и посадки 

БПЛА вертикального взлета и посадки

Взлеты и посадки традиционных БПЛА самолетного типа – процесс достаточно трудоемкий и затратный, требующий наличия больших площадей для взлета и посадки и, зачастую — специальных вспомогательных средств для запуска и посадки, поэтому разработчики новой техники все чаще обращаются к нетрадиционным схемам самолетных БПЛА, таким, как самолеты вертикального взлета и посадки (СВВП).

На сегодняшний день существует много разновидностей таких аппаратов. Многие из них являются гибридами самолетов и вертолетов (конвертопланы). Те же СВВП, которым в большей степени присущи свойства самолета, чем вертолета, обычно имеют в качестве движителя реактивный двигатель, импеллер, или небольшие по размеру пропеллеры. По положению фюзеляжа при взлете и посадке «на хвосте» эти аппараты так и назвали — тэйлситтеры, от английского tailsitter.

Тэйлситтеры в стартовом положении опираются хвостовой частью на грунт. Если в качестве движителя используются тянущие винты, то они располагаются в носовой части (рисунок 78). Посадка, как и взлет, у таких аппаратов производится вертикально.

Самое сложное для СВВП – это переход с вертикальной фазы полета на горизонтальную и обратно. У показанного на рисунке 78 БПЛА SkyTote, например, для управления полетом в этих фазах используется даже специальный нейросетевой контроллер.

Рисунок 78 - БПЛА SkyTote

Рисунок 78 — БПЛА SkyTote

БПЛА, основанные на эффекте Коанда

Существует особый вид БПЛА – аппарат с жестким зонтообразным крылом, подъемная сила которого основана на эффекте Коанда. Хотя эти аппараты мало похожи на самолеты, по принципу полета они все же больше всего соответствуют этой классификационной группе.

Эффект Коанда – физическое явление, названное по имени его открывателя Анри Коанда (Коандэ). В 1932 году румынский ученый обнаружил, что поток жидкости или газа стремится отклониться по направлению к стенке тела с криволинейной поверхностью и при определенных условиях прилипает к ней, вместо того чтобы продолжать движение в начальном направлении. Действие эффекта Коанда проявляется тогда, когда подача слоя воздуха на поверхность производится через узкую щель. Этот тонкий скоростной слой захватывает окружающий воздух. В итоге создается так называемая настилающая струя – полуограниченная струя, которая всегда развивается только вдоль поверхности ограждения. Дальность распространения настилающей струи увеличивается приблизительно в 1,2 раза по сравнению со стесненной струей (т.е. струей, ограниченной со всех сторон, как в трубе). Таким образом, струя, которая настилается на поверхность, имеет большую дальнобойность при остальных одинаковых условиях, чем струя ненастилающая.

Летательный аппарат, основанный на эффекте Коанда (рисунок 79), устроен

довольно просто: над зонтообразной поверхностью установлен вентилятор или реактивный двигатель, создающий поток воздуха, выходящий через узкую щель и настилающий криволинейную поверхность.

Рисунок 79 - Летательный аппарат, основанный на эффекте Коанда

Рисунок 79 — Летательный аппарат, основанный на эффекте Коанда

Такой аппарат, при создании серийной версии, мог бы иметь преимущество при использовании по сравнению с обычными вертолетами в городских условиях, лесистой и горной местности, где велика вероятность повреждения несущего винта летательного аппарата. У предлагаемого аппарата небольшие столкновения с препятствиями не могут нарушить его работу. Однако по состоянию на текущий

момент практического применения данная схема не получила и представлена лишь экспериментальными образцами.

Мультироторные (вертолетные) системы

Одним из наиболее массово используемых гражданских БПЛА является мультикоптер. К этой группе относятся БПЛА, имеющие два и более несущих винта. Наиболее часто встречающиеся схемы приведены на рисунке ниже.Реактивные моменты уравновешиваются за счет вращения несущих винтов попарно в разные стороны или наклона вектора тяги каждого винта в нужном направлении. .

Трикоптер (Tricopter)

Трикоптер (Tricopter)

+Copter

+Copter

XCopter

XCopter

г - Y4Copter

г — Y4Copter

гексакоптер (HexaCopter)

гексакоптер (HexaCopter)

е - H6Copter

е — H6Copter

Y6Copter

Y6Copter

октокоптер (OctoCopter)

октокоптер (OctoCopter)

и - ButterflyCopter

и — ButterflyCopter

Основное назначение мультикоптеров – это фото- и видеосъемка различных объектов, поэтому они, как правило, оснащаются управляемыми подвесами для камер. Мультикоптеры также используются в качестве устройств для оперативного мониторинга ситуации, обследования объектов (как внешнего – выявление теплопотерь, обследование ЛЭП, так и внутреннего – например, для обследования дымовых труб или шахт), проведения сельскохозяйственных работ (например, опрыскивание), для доставки грузов небольшого веса.

Самая, пожалуй, оригинальная и необычная схема мультикоптера – бикоптер. Бикоптер может работать на одном из принципов. Первый — аналогично обычному вертолету (подъемная сила и стабилизация положения за счет двух винтов, расположенных на одной оси, друг под другом). И такой серийный коптер под названием Sprite (рисунок 81, слева) действительно существует, а в настоящее время создана его тактическая версия Spirit с более серьезными полезными нагрузками (рисунок 81, справа).

Рисунок 81 – Бикоптер Sprite

Рисунок 81 – Бикоптер Sprite

и его тактическая модификация Spirit

и его тактическая модификация Spirit

Второй вариант – когда два несущих винта находятся на разных осях, а управление обеспечивается за счет их наклона. В результате получается более легкое, но при этом маневренное устройство. В популярном фантастическом фильме «Аватар» можно было наблюдать именно такие аппараты (рисунок 82).

Рисунок 82 – Бикоптер из фильма «Аватар»

Рисунок 82 – Бикоптер из фильма «Аватар»

В реальности существует серийный представитель семейства бикоптеров – V- Coptr Falcon (рисунок 83), заявленное полетное время которого составляет 50 мин при весе меньшем, чем у большинства его 4-роторных конкурентов.

https://sksp.akamaized.net/schools/7632/lesson/211627/image/646518592a3924.39797469image.png

Рисунок 83 – V-Coptr Falcon

Рисунок 83 – V-Coptr Falcon

Трикоптер – мультикоптер с тремя роторами (рисунок 84). Обычно трикоптер движется двумя винтами вперед, а третий является хвостовым. Первые два винта имеют противоположные направления вращения и взаимно компенсируют реактивные закручивающие моменты, у хвостового же винта пары нет, поэтому для компенсации его реактивного момента ось вращения этого винта немного наклоняют в сторону, противоположную направлению закручивания. Это делают с помощью специального сервопривода и тяги, которые используются для стабилизации или управления положением аппарата по курсу.

Рисунок 84 - Пример трикоптера

Рисунок 84 — Пример трикоптера

Квадрокоптер по схеме трикоптера. Описание ниже

Квадрокоптер по схеме трикоптера. Описание ниже

Квадрокоптер – самая распространенная схема построения мультикоптеров. Наличие четырех жестко зафиксированных роторов дает возможность организовать довольно простую схему организации движения. Существуют две таких схемы движения: схема «+» и схема «х» (рисунок 80, б и в). В первом случае один из роторов является передним, противоположный ему – задним, и два ротора являются боковыми. В схеме «х» передними являются одновременно два ротора, два других являются задними, а смещения в боковом направлении также реализуются одновременно парой соответствующих роторов (рисунок 85). Алгоритм управления частотами вращения винтов для схемы «+» несколько проще и понятнее, чем для схемы «х», однако последняя используется все же чаще из-за конструктивных преимуществ: при такой схеме проще разместить фюзеляж, который может иметь вытянутую форму, бортовая видеокамера имеет более свободный обзор.

Рисунок 85 – Квадрокоптер

Рисунок 85 – Квадрокоптер

Гексакоптеры и октокоптеры, имеющие соответственно по 6 (рисунок 86) и 8 (рисунок 87) моторов, обладают гораздо большей грузоподъемностью по сравнению с квадрокоптерами и обычно используются для доставки грузов либо на сельхоз- работах для опыления посевов. Преимуществом большого количества роторов является и то, что такие машины способны сохранять устойчивый полет при выходе из строя одного двигателя. Такие аппараты отличаются также меньшим уровнем вибраций, что особенно важно для видеосъемки.

Платой за увеличение количества ротора является значительное повышение веса и стоимости БПЛА (в том числе стоимости его обслуживания).

Рисунок 86 – Гексакоптер

Рисунок 86 – Гексакоптер

Рисунок 87 – Октокоптер

Рисунок 87 – Октокоптер

Существуют нестандартные виды мультикоптеров, которые по количеству лучей относятся к одному виду, а по количеству моторов — к другому.

К примеру на трехлучевом трикоптере  может быть как три мотора (Y3) так и шесть (Y6). Во втором случае он уже будет называться гексакоптер.

Поэтому для удобства появились обозначения

«Y3», «Y4», «Y6», «X4», «X8», «H6»  и некоторые другие.

Буква обозначает схему расположения лучей, а цифра — количество моторов.

Гексакоптер Y6

Конструкция Y6 представляет собой тип гексакоптера у которого в основе не шесть лучей, а три, каждый из которых соединён с парой соосно установленных моторов (итого 6 моторов).

 Преимущества: Меньшее количество компонентов по сравнению с гексакоптером. Поднимает больше полезной нагрузки по сравнению квадрокоптером. При использовании винтов с встречным вращением исключается гироскопический эффект, как у Y3. В случае отказа одного из моторов, допускается вероятность, что дрон сможет осуществить мягкую посадку, а не разбиться.

Недостатки: Более дорогой по сравнению с квадрокоптером из-за использования дополнительных деталей, равноценных по стоимости деталям гексакоптера. Дополнительные моторы и детали увеличивают вес коптера, а значит, чтобы получить то же время полёта, что и у квадрокоптера, необходимо будет использовать АКБ большей ёмкости. Как показывает практика, тяга полученная на Y6, немного ниже чем у обычного гексакоптера, вероятно, потому, что нижний винт влияет на тягу верхнего винта. Не все полётные контроллеры поддерживают такую конфигурацию.

Гексакоптер "Y6"

Гексакоптер «Y6»

Квадрокоптер «X4»

Преимущества: Самый распространённый мультироторный дизайн. Простейшая и универсальная конструкция. В стандартной конфигурации лучи/моторы симметричны относительно двух осей. Все доступные на рынке контроллеры полёта могут работать с такой мультироторной сборкой.

Недостатки: Отсутствие избыточности (если в системе происходит сбой, особенно в элементах силовой установки, беспилотник падает).

Квадракоптер "X4"

Квадракоптер «X4»

Октокоптер «Х8»

Конструкция X8 по-прежнему является октокоптером, только не с восемью, а с четырьмя лучами, каждый из которых соединён с парой соосно установленных моторов (итого 8 моторов).Преимущества: Больше двигателей = больше тяги, и соответственно повышенная избыточность. Больше шансов мягко посадить дрон в случае отказа мотора.Недостатки: Больше моторов = более высокая цена и большой АКБ. Ввиду своей дороговизны актуален только для профессиональной сферы деятельности.

Квадракоптер "X8"

Квадракоптер «X8»

БПЛА Аэростатического типа

БПЛА аэростатического типа (blimps) – это особый класс БПЛА, в котором подъемная сила создается преимущественно за счет архимедовой силы, действующей на баллон, заполненный легким газом (как правило, гелием). Этот класс представлен, в основном, беспилотными дирижаблями (рисунок 88).

Дирижабль (от фр. dirigeable – управляемый) – летательный аппарат легче воздуха, представляющий собой комбинацию аэростата с движителем (обычно это винт (пропеллер, импеллер) с электрическим двигателем или ДВС) и системы управления ориентацией, благодаря которой дирижабль может двигаться в любом направлении независимо от направления воздушных потоков.

Рисунок 88 - БПЛА аэростатического типа

Рисунок 88 — БПЛА аэростатического типа

Преимущество дирижабля — большая грузоподъемность и дальность беспосадочных полетов. Достижимы более высокая надежность и безопасность, чем у самолетов и вертолетов. Даже в самых крупных катастрофах дирижабли показали высокую выживаемость людей. Меньший, чем у вертолетов, удельный расход топлива и, как следствие, меньшая стоимость полета в расчете на единицу массы перевозимого груза. Размеры его внутренних помещений могут быть очень велики, а длительность нахождения в воздухе может измеряться неделями. Дирижаблю не требуется взлетно- посадочной полосы (но зато требуется причальная мачта). Более того, он может вообще не приземляться, а просто «зависнуть» над землей (что, впрочем, осуществимо только при отсутствии сильного бокового ветра).

Наиболее типичные применения современных беспилотных дирижаблей – это реклама и видеонаблюдение (рисунок 89). Однако в последние годы их все чаще заказывают телекоммуникационные компании для использования в качестве ретрансляторов сигналов. Существуют также проекты постройки дирижаблей очень большой грузоподъемности – 200-500 тонн.

Привлекают внимание новые концепты дирижаблей, имеющие, как правило, нетрадиционные форму оболочки и способ движения.

Рисунок 89 - Дирижабль для аэрофотосъемки

Рисунок 89 — Дирижабль для аэрофотосъемки

Беспилотные дирижабли линзообразной формы планирует выпускать ОАО

«Долгопрудненское       конструкторское       бюро      автоматики»      при      поддержке Рособоронэкспорта и РОСТЕХа.

Они будут иметь от 22 до 200 м в диаметре и смогут переносить до нескольких сотен тонн груза. Пока созданы лишь демонстрационные масштабные модели таких

дирижаблей. Пример – успешно испытанная модель ДП-27 «Анюта» (рисунок 90). Дисковидная форма этого аппарата обеспечивает устойчивость к боковому ветру, простоту управления и высокую маневренность этого многоцелевого беспилотного дирижабля. Диаметр корпуса судна – 17 м с объемом оболочки – 522 куб. м, грузоподъемность – 200 кг, максимальная высота подъема достигает 800 м. С помощью 4х двигателей по 25 л.с. аппарат развивает скорость до 80 км/ч, бензобак объемом 40 л позволяет демонстратору осуществлять полет на дистанцию 300 км.

Рисунок 90 - ДП-27 "Анюта"

Рисунок 90 — ДП-27 «Анюта»

Автожиры

Кроме рассмотренных классов аппаратов самолетного и мультироторного типа существуют их гибридные разновидности, такие как автожиры и конвертопланы, которые имеют некоторые признаки как вертолетов, так и самолетов.

Автожир (другие названия: гирокоптер, гироплан, ротаплан, англоязычные: autogiro, gyrocopter, gyroplane, rotoplane) – изобретение испанского инженера Хуана де ла Сиерва. Первоначально он носил название «аутохиро» (от греческого αύτός — сам и γύρος — круг), однако в русском языке прижилось заимствованное от французов слово «автожир».

Автожир имеет схему, подобную самолету, у которого в качестве крыла (или в

дополнение к нему) установлен свободно вращающийся винт (рисунок 91).

Рисунок 91 - Примеры первых автожиров. Справа – первый в мире автожир Cierva С- 4

Рисунок 91 — Примеры первых автожиров. Справа – первый в мире автожир Cierva С- 4

Как и вертолету, автожиру несущий винт необходим для создания подъемной силы, однако создание подъемной силы основным винтом автожира основано на другом принципе. Он создает виртуальную дисковую поверхность, при набегании на которую встречного потока воздуха и создается подъемная сила. Здесь существенно, что в полете этот винт наклонен назад, против потока – подобно фиксированному крылу с положительным углом атаки (вертолет, наоборот, наклоняет винт в сторону движения, так как создает приводным несущим винтом и подъемную, и горизонтальную пропульсивную силы одновременно). Кроме несущего ротора, автожир обладает еще и тянущим или толкающим маршевым винтом (пропеллером), как и у обычного самолета. Этот маршевый винт и сообщает автожиру горизонтальную скорость.

Большинство автожиров не могут взлетать вертикально, но им требуется гораздо более короткий разбег для взлета (10-50 м, с системой предраскрутки ротора), чем самолетам. Почти все автожиры способны к посадке без пробега или с пробегом всего несколько метров. По маневренности они находятся между самолетами и вертолетами, несколько уступая вертолетам и абсолютно превосходя самолеты.

Автожиры превосходят самолеты и вертолеты по безопасности полета. Самолету опасна потеря скорости, поскольку он сваливается при этом в штопор. Автожир при потере скорости начинает снижаться. При отказе мотора автожир не падает, вместо этого он планирует, используя эффект авторотации (несущий винт вертолета при отказе двигателя также переводится в режим авторотации, но на это теряется несколько секунд и падают обороты ротора, важные при вынужденной посадке). При посадке автожиру не требуется посадочная полоса.

Скорость автожира сравнима со скоростью легкого вертолета и несколько уступает легкому самолету. Расход топлива у него больше, чем у самолета, зато техническая себестоимость летного часа автожира в несколько раз меньше, чем у вертолета, благодаря отсутствию сложной трансмиссии. Типичные автожиры летают

со скоростью до 180 км/ч), а расход топлива составляет чуть больше, чем у крупного легкового автомобиля, — 15 л на 100 км при скорости 120 км/ч. Другими преимуществами автожиров являются гораздо меньшая, чем в вертолетах, вибрация, а также способность летать при значительном (до 20 м/с) ветре.

Рисунок 92 – Российский автожир Иркут_A002M

Рисунок 92 – Российский автожир Иркут_A002M

Рисунок 93 – Российский автожир «Химик»

Рисунок 93 – Российский автожир «Химик»

Конвертопланы

Конвертоплан (англ.: convertiplane, heliplane) – летательный аппарат с поворотными винтами, которые на взлете и при посадке работают как подъемные, а в горизонтальном полете – как тянущие (при этом в полете подъемная сила обеспечивается крылом самолетного типа). Таким образом, этот аппарат ведет себя как вертолет при взлете и посадке и как самолет в горизонтальном полете. Большие винты конвертоплана помогают ему при вертикальном взлете, однако в

горизонтальном полете они становятся менее эффективными по сравнению с винтами меньшего диаметра традиционного самолета.

Среди конвертопланов можно выделить три принципиально различающихся подкласса: аппараты с поворотными роторами (Tiltrotor), с поворотным крылом (Tiltwing) и со свободным крылом (Freewing).

В конвертопланах с поворотными роторами, обычно поворотными являются не сами винты, а гондолы с винтами и двигателями. Крылья (обычно небольшой площади) при этом остаются неподвижными. На рисунке 94 приведен пример беспилотного конвертоплана типа Tiltrotor.

Рисунок 94 - Конвертоплан типа Tiltrotor

Рисунок 94 — Конвертоплан типа Tiltrotor

В конвертопланах с поворотным крылом поворачивается все крыло вместе с установленными на нем двигателями и винтами. Достоинством такой схемы является то, что при вертикальном взлете крыло не закрывает воздушный поток от винтов (увеличивая тем самым эффективность работы винтов). На рисунке 95 приведен пример конвертоплана типа Tiltwing.

Рисунок 95 - Конвертоплан типа Tiltwing

Рисунок 95 — Конвертоплан типа Tiltwing

Беспилотные конвертопланы с поворотным крылом, построенные по схеме, показанной на рисунке 96, часто рассматривают как особые подклассы мультикоптеров (точнее – квадрокоптеров) – соответственно QTR UAV (Quad Tilt Rotor UAV) и QTW UAV (Quad Tilt Wing UAV).

Рисунок 96 - Конвертоплан с поворотным крылом

Рисунок 96 — Конвертоплан с поворотным крылом

В конвертопланах со свободным крылом (Freewing) в зависимости от фазы полета отклоняются винты, создавая вертикальную или горизонтальную тягу, а крылья свободно вращаются вокруг оси, перпендикулярной фюзеляжу.

Под напором воздуха, создаваемого винтами, крылья принимают вертикальное, горизонтальное или какое-либо промежуточное положение. Аппараты такой конструкции отличаются стабильностью полета. На рисунке 97 показан пример беспилотника типа Freewing.

Рисунок 97 - Беспилотник типа Freewing

Рисунок 97 — Беспилотник типа Freewing

Материалы для самостоятельного изучения

Винтокрылые летательные аппараты. Автожир, винтокрыл и конвертоплан

Гексакоптеры для опрыскивания полей

Что такое автожир?