Мустаев А.Ф.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЯЕМОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ДВИЖЕНИЯ БПЛА ОДНОВИНТОВОЙ ВЕРТОЛЕТНОЙ СХЕМЫ *
Аннотация:
в данной статье рассматривается движение в пространстве беспилотного летательного аппарата, построенного по одновинтовой вертолетной схеме как математическая модель объекта управления
Ключевые слова:
беспилотные летательные аппараты, БПЛА, вертолёт, дрон, математическая модель объекта управления
Беспилотный вертолет является более сложным с точки зрения динамики полета и управления объектом, чем любой вид БПЛА самолетной схемы (СС). Рассмотрим особенности выполнения полетов и управления для вертолетов одновинтовой схемы, оснащенных несущим (НВ) и хвостовым рулевым (РВ) винтами. Подъемная сила возникает при взаимодействии потока набегающего воздуха с его несущей поверхностью (крылом). Отсюда следует, что необходимым условием появления такой силы является поступательное движение. В отличие от этого, вращающийся НВ создает подъемную силу не только при поступательном движении БВ, но и на земле, и в режиме висения. Поэтому БВ может выполнять следующие режимы полета: • взлет «с места» по вертикали или по наклонной траектории; • неподвижное зависание над заданной точкой; • развороты с помощью РВ в любую сторону при висении; • перемещение в любом направлении (вперед, вбок, назад); • вертикальное снижение при посадке; • планирование и безопасная посадка с выключенным (отказавшим) двигателем в режиме самовращения (авторотации) его НВ. Отметим, что тяга, развиваемая РВ вертолета, дополнительно предназначена для компенсации реактивного (поворачивающего) момента НВ. Существенное отличие условий работы НВ от условий, в которых находятся крыло, фюзеляж и оперение БПЛА СС, состоит в том, что при поступательном движении вертолета его НВ обтекается воздушным потоком под большим углом к оси его вращения, близким к 90°. При этом на одной стороне поверхности, ометаемой НВ, круговые скорости вращающихся лопастей винта суммируются с величиной горизонтальной скорости V вертолета, а на другой – вычитаются из этой величины. Этот и другие факторы приводят к тому, что аэродинамические силы, действующие и формируемые лопастями НВ, изменяются достаточно сложным образом во времени и по их длине. Под действием этих сил лопасти колеблются относительно шарниров их крепления к втулке НВ и деформируются в полете по весьма сложным законам. Как было отмечено выше, основным элементом БВ, обеспечивающим его движение в пространстве, является НВ. Рассмотрим основные характеристики этого винта, необходимые для описания динамики полета и управления БВ. Пусть вал НВ в некоторый момент времени полета БВ имеет число оборотов, равное nв. Тогда НВ радиуса R будет иметь угловую и окружную скорости, определяемые выражениями: Площадь, ометаемая НВ в процессе его вращения, вычисляется по формуле вида: Маховые движения упругих лопастей НВ в процессе вращения образуют конус, представленный на рисунке.
Номер журнала Вестник науки №6 (15) том 4
Ссылка для цитирования:
Мустаев А.Ф. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЯЕМОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ДВИЖЕНИЯ БПЛА ОДНОВИНТОВОЙ ВЕРТОЛЕТНОЙ СХЕМЫ // Вестник науки №6 (15) том 4. С. 367 - 370. 2019 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/1841 (дата обращения: 20.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2019. 16+