Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Особенности выбора траектории и этапов полета беспилотного летательного аппарата на солнечной энергии в условиях неспокойной атмосферы


https://doi.org/10.29235/1561-8358-2018-63-4-486-500

Полный текст:


Аннотация

При формировании проектных параметров беспилотного летательного аппарата (БпЛА) на солнечной энергии важно учитывать особенности энергообеспечения не только при выполнении горизонтального полета, но и на остальных этапах (взлет, посадка, маневр и т. д.), которые в итоге формируют общую траекторию полета, реализация которой обеспечивает выполнение поставленной перед БпЛА конкретной задачи. Вместе с тем следует рассматривать полет с учетом реальных условий эксплуатации, включающих атмосферные факторы. Определение особенностей планирования траекторий и этапов полета БпЛА на солнечной энергии при реализации продолжительного полета с учетом энергетики, конструктивных ограничений и реальных условий эксплуатации является целью данной работы. Определены возможные траектории полета БпЛА на солнечных элементах в соответствии с типовыми задачами его практического применения. Предложена дискретная модель планирования траектории маршрута для БпЛА на солнечных элементах. Описаны принципы реализации этапов взлета и посадки БпЛА на солнечной энергии, определены зависимости между энергозатратами и основными параметрами каждого из этапов. Получены зависимости для определения основных составляющих энергетического баланса БпЛА на солнечной энергии от параметров криволинейного полета. Проведена верификация полученных зависимостей путем сравнения расчетных и экспериментальных (летных) данных для конкретного БпЛА на солнечной энергии, по массе относящемуся к классу мини. Сходимость результатов расчета и эксперимента находится в пределах 15–20 %. Установлены факторы, действующие на летательный аппарат в неспокойной атмосфере, их влияние на эксплуатационные и конструктивные ограничения. Получена обобщенная аналитическая модель для определения условий реализации продолжительного полета (4–6 ч) БпЛА на солнечной энергии, учитывающие: массовые, аэродинамические, энергетические характеристики; траекторные, атмосферные и эксплуатационные условия. Результаты исследования могут быть использованы при формировании облика БпЛА на солнечной энергии на этапе его эскизного проектирования.

 


Об авторах

В. В. Сухов
Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», Киев
Украина
доктор технических наук, профессор, кафедра авиа- и ракетостроения


Я. С. Козей
Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», Киев
Украина
аспирант, кафедра авиаи ракетостроения


Список литературы

1. Планирование траектории беспилотного летательного аппарата в сложных условиях при наличии угроз / М. А. Андреев [и др.] // Изв. Рос. акад. наук. Теория и системы управления. – 2012. – № 2. – С. 166–176.

2. Канатников, А. Н. Допустимые пространственные траектории беспилотного летательного аппарата в вертикальной плоскости [Электронный ресурс] / А. Н. Канатников, А. П. Крищенко, С. Б. Ткачев // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2012. – № 3. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/dopustimye-prostranstvennye-traektorii-bespilotnogo-letatelnogo-apparata-v-vertikalnoy-ploskosti. – Дата доступа: 21.09.2017.

3. Карцев, Н. В. Планирование траектории полета БПЛА / Н. В. Карцев, О. С. Салыкова // Образование и наука в современных условиях: материалы VI Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 26 февр. 2016 г.) [Электронный ресурс] / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. – № 1 (6). – С. 266–268. – Режим доступа: https://interactive-plus.ru/e-publications/e-publication-207.pdf – Дата доступа: 15.09.2017.

4. Тань Лиго. Решение задачи планирования полета малогабаритного беспилотного летательного аппарата в условиях городской среды / Тань Лиго, А. В. Фомичев, Ян Лю // Автоматизация. Современные технологии. – 2015. – № 7. – С. 19–24.

5. Differential Geometric Path Planning of Multiple UAVs / M. Shanmugavel [et al.] // J. Dyn. Sys., Meas., Control. – 2007. – Vol. 129, Iss. 5. – Р. 620–632. https://doi.org/10.1115/1.2767657

6. Велищанский, М. А. Движение летательного аппарата в вертикальной плоскости при наличии ограничений на состояния / М. А. Велищанский // Вестн. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естеств. науки. – 2016. – № 3. – С. 70–81. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2016-3-70-81

7. Сухов, В. В. Сучасний стан та перспективи розвитку літаків на сонячній енергії в Україні / В. В. Сухов, А. В. Іва щук, Я. С. Козей // Вісн. НТУУ КПІ. Сер. Машинобудування. – 2016. – Т. 2, №. 77. – C. 5–14. https://doi.org/10.20535/2305-9001.2016.77.71470

8. North, A. Design of solar powered airplanes for continuous flight [Electronic resource] / A. North. – Zürich, 2008. – 196 p. – Mode of access: http://www.sky-sailor.ethz.ch/docs/Conceptual_Design_of_Solar_Powered_Airplanes_for_continuous_flight.pdf – Date of access: 03.11.2016.

9. Сальник, Ю. П. Сучасний стан оснащення Збройних сил України безпілотними авіаційними комплексами / Ю. П. Сальник, И. В. Матала, В. А. Онищенко // Збірник наукових праць Харківського університету Повітряних Сил. – 2011. – Вип. 2 (28). – С. 46–51.

10. Sukhov, V. Analysis of mass and energy balance of the unmanned aerial vehicles on solar energy / V. Sukhov, Y. Kozei // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2017. – Vol. 3, № 9 (87). – P. 10–18. https://doi. org/10.15587/1729-4061.2017.101974

11. Гребеников, А. Г. Общие виды и характеристики беспилотных летательных аппаратов: справ. пособие / А. Г. Гребеников, А. К. Мялица, В. В. Парфенюк. – Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьковский авиационный институт», 2008. – 377 с.

12. Харченко, О. В. Класифікація та тенденції створення безпілотних літальних апаратів військового призначення / О. В. Харченко, В. В. Кулєшин, Ю. В. Коцуренко // Наука і оборона. – 2005. – № 1 – С. 47–54.

13. Сілков, В. І. Бойове маневрування літальних апаратів / В. І. Сілков. – Киïв: НАОУ, 2004. – 318 с.

14. Доброленский, Ю. П. Динамика полета в неспокойной атмосфере. – М.: Машиностроение, 1969. – 256 с.


Дополнительные файлы

Просмотров: 82

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)