Hélice: tiltrotor pour la surveillance d'objets étendus





Une fois à l'institut, le chef du département nous a parlé de notre futur métier:

«Notre métier est très important et responsable. Vous travaillez maintenant sur l'apparition du futur fleuron de l'aviation russe. Vous vous douchez d'idées, essayez de prédire les tâches qu'il va résoudre, prenez vos responsabilités et prenez des décisions. Et dans 15 ans, lorsque l'avion sera enfin construit, tout le monde sera honoré, mais personne ne se souviendra de vous.

Je n'ai pas aimé cette campagne, je ne suis pas prêt à attendre 15 ans pour le résultat.



L'aviation est une industrie très développée, mais des exigences de fiabilité élevées et un avenir planifié ne permettent pas l'introduction rapide de nouvelles technologies. Mais les drones, au contraire, n'ont pas encore d'exigences particulières, ils poussent donc comme des champignons après la pluie, remplissant des niches pour la surveillance de l'air, la publicité, l'assistance agricole, les enregistrements vidéo, etc.

J'ai donc décidé de les laisser construire leurs combattants là-bas sans moi, et tant que je suis jeune et sexy, j'irai sur des drones. Heureusement, il existe un modèle d'avion passé.



Quelles sont les voies de développement de l'aviation? À mon avis, l'aviation peut se développer de deux manières:



  • L'utilisation de technologies innovantes pour les composants (nouvelles centrales électriques performantes de faible poids, avionique, etc.).
  • Changer la conception aérodynamique.


Je suis plus impressionné par le changement dans la conception aérodynamique de l'avion. De cette manière, des schémas aérodynamiques tels que "canard" et "aile volante" sont apparus. Mais ce n'était pas suffisant pour les ingénieurs, ils voulaient que l'aérodynamique change en plein vol. C'est ainsi qu'apparaissent des avions à géométrie variable des ailes (Su-24, Tu-22M, Tu-160, F-111 et autres), des avions à vecteur de poussée contrôlé (MiG-29OVT, MiG-35, Su-30, 37, 57, F-22 et autres) et, bien sûr, des convertiplans (par exemple, le célèbre Bell V-22 Osprey).



Tout cela est bien sûr, mais pas entièrement à mon goût. L'idée d'une géométrie variable des ailes est intéressante, mais il ne faut que si les ailes sont repliées, alors pour que du tout, et pas un misérable quelques degrés. Mais l'idée des centrales rotatives me plaît. L'idée est donc née de fabriquer votre propre convertiplane. Notre idée peut être schématiquement décrite comme suit:





j'ai constitué une équipe et bientôt nous avons décidé. L'idée de notre convertiplane était de combiner un schéma d'avion à voilure volante et un schéma d'hélicoptère bi-vis longitudinal. Nous avons décidé que les ailes se replieraient, et non la moitié de l'aile, comme dans les avions de navire, mais entièrement, afin de ne pas créer de traînée supplémentaire lors de la montée en mode hélicoptère.



Le tiltrotor décollera avec les ailes repliées verticalement, puis les moteurs tourneront et les ailes se déplieront en douceur. Le vol lui-même aura lieu en mode aile volante, et si nécessaire, vous pouvez toujours planer sur place. Lors de l'atterrissage, il peut se tenir debout, sur le ventre ou, en cas d'atterrissage d'urgence, sur un parachute.



Quels sont les avantages de cette conception aérodynamique?



  • En raison de l'énorme aile, nous obtenons une qualité aérodynamique élevée en mode avion, ce qui augmente considérablement la portée de vol par rapport aux autres tiltrotors.
  • Décollage et atterrissage verticaux (ne nécessite pas de piste).
  • La capacité de pendre dans les airs.


Terminons l'introduction et allons droit au but. Pour mettre en œuvre le projet, nous avons besoin de:



  • Faites un prototype.
  • Créez un système de stabilisation basé sur des vecteurs de poussée contrôlés.
  • .
  • , .
  • .


1



Nous avons commencé à créer le premier prototype. Nous n'avions aucun équipement spécial, juste des mains et des connaissances de base. Nous avons commencé par dessiner le modèle en 3D.











L'avion construit ressemblait à ceci: Le











premier modèle a été obtenu, pour lequel nous avons immédiatement préparé un banc d'essai.



Nous avons écrit un code simple pour contrôler les moteurs et lancé ce monstre, d'abord sur le stand, puis dans les airs. Nous sommes allés à plusieurs conférences avec elle, où nous avons reçu des critiques mitigées. Lors de la fabrication du premier prototype, nous ne sommes pas entrés dans les calculs, et le seul ltx que nous pouvons fournir est ses dimensions. La vitesse de croisière a été calculée à 100 km / h, mais elle n'a pas fonctionné d'une manière ou d'une autre avec les vols longue distance et en enregistrant au moins certaines caractéristiques.

dimensions pliées 650 mm x 400 mm x 600 mm
balayage 1100mm
longueur 650 mm
diamètre de l'hélice 11 pouces
Poids à vide 3 kilogrammes


Malgré le fait que le modèle construit n'a pas été à la hauteur de nos attentes, il a sans aucun doute montré qu'un tel appareil a toujours le droit à la vie et nous a toujours permis de faire ce qui suit:



  • Décidez de la conception du mécanisme d'inclinaison des moteurs.
  • Vérifier la faisabilité de la mise en œuvre d'un tel modèle.
  • Formulé l'apparence du modèle.
  • Nous avons obtenu un modèle visuel de tous les mécanismes.


Pour être honnête, nous ne nous attendions pas à ce que nous puissions fabriquer un prototype et qu'il fonctionne.



Après tous les participants à ce projet, les études ont commencé dans différents instituts et nous avons abandonné ce projet. Peu à peu, l'équipe est partie quelque part. Lorsque les études à l'institut ont pris fin et que le projet de fin d'études approchait, nous avons tous eu l'idée de revenir sur cet avion. Personne ne doutera qu'une telle unité ait de multiples facettes et qu'il y a toujours du travail pour tout le monde. Par conséquent, chacun a pris une pièce aussi proche que possible de sa spécialité ...



Prototype 2





En quelque sorte rencontré une beauté, un plombier, un touriste, un informaticien et un écolier. Et le plombier dit: "Le diplôme est proche, il faut construire un avion".



Nous nous sommes réunis à nouveau et avons commencé à créer le deuxième prototype. Nous avions maintenant à notre disposition: un garage équipé des dernières technologies, un tour, une CNC, une imprimante 3D, ainsi que l'expérience et les connaissances acquises à l'institut. Nous avons immédiatement déterminé le but du drone, il surveillera les oléoducs. Pour cette tâche, le LTH optimal a été sélectionné (il s'agit d'une histoire distincte). Nous avons calculé et dessiné toutes les unités et assemblages. Nous avons calculé le système de sauvetage et cousu un parachute. Développement d'un système d'ouverture et de pliage des ailes. Nous avons réalisé un prototype avec les caractéristiques de performance suivantes:

Caractéristiques
Mode avion hélicoptère
Durée du vol jusqu'à 2,5 heures jusqu'à 20 minutes
Longueur maximale de l'itinéraire 100 km 10 km
Vitesse de vol 70-150 km / h 0 à 50 km / h
Masse maximale au décollage 20 kilogrammes
Max. masse de la charge utile 2 kilogrammes
dimensions Envergure 3200 mm,

longueur 1600 mm
1500 mm x 900 mm x 1600 mm
GMaltitude de vol maximale 2500 m 1200 mètres
Moteur électrique
Atterrissage au décollage système d'atterrissage d'urgence pour parachute Vertical en mode automatique à l'aide d'une station d'accueil
Heure de décollage / atterrissage - 5 minutes


Caractéristiques de vol
Mode avion hélicoptère
Vitesse de croisière 100 km / h 37 km / h
Taux de montée 1,3 m / s 2,5 m / s
Vitesse de vol 70-150 km / h 0 à 50 km / h
La vitesse requise pour la transformation 45 km / h -
Vitesse de décrochage 42 km / h (1,5 kg de charge utile) -
Qualité aérodynamique 11,6 0






















Une fois le prototype construit, nous avons participé à MAKS-2019, participé au concours de Russian Helicopters et continué à travailler sur ses modifications pendant notre temps libre.



conclusions



Suivre son propre chemin est toujours incroyablement difficile. On nous dit constamment que c'est bien sûr génial, mais cela ne fonctionnera pas et ne volera jamais, ou nous n'aurons pas assez de désir de l'amener à un état fonctionnel. Cependant, nous sommes heureux d'entendre des critiques constructives.



Nous «brûlons» toujours avec le désir de voir nos plans dans les airs et nous faisons tous les efforts possibles pour y parvenir.



PS



Dans ce projet, lors de la définition des buts et objectifs, je suis guidé par les exigences et les conditions des RPV dans les tâches de surveillance, l'application de toutes les idées d'approches et de prototypes créés dans d'autres industries ne peut être envisagée qu'une fois les objectifs fixés maintenant atteints. J'estime que cette approche est rationnelle dans les circonstances actuelles avec des ressources matérielles, de travail et de temps limitées. J'ai utilisé ces opinions assez souvent dans le processus de travail sur ce projet, car j'ai hâte de voir ce que je fais en action.



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