Устройство аварийной посадки летательного аппарата вертолетного и мультикоптерного типов

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ помощи авторотации, первостепенное значение имеет стабилизация фюзеляжа БПЛА вдоль вертикальной оси, проходящей через центр тяжести аппарата. Поставленная задача решается путем применения устройства аварийной посадки БПЛА вертолетного/мультикоптерного типов в случае возникновения нештатной ситуации,характеризующейся отказом двигателя/двигателей или превышением угла крена ЛА более допустимого,например 45 при помощи авторотации, отличающееся тем, что с целью стабилизации летательного аппарата вдоль вертикальной оси проходящей через его центр тяжести,несущий винт/винты вертолета/мультикоптера крепится на валу выполненного в виде телескопической штанги,которая в момент аварии выдвигается вместе с винтом, тем самым увеличивается возвращающий момент центра масс ЛА,соответственно стабилизация фюзеляжа вдоль вертикальной оси и возможность осуществления жесткой посадки БПЛА.(72) Жанибек Мадина Нурумбетов Аскар Сайлауович(54) УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОЙ ПОСАДКИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ВЕРТОЛЕТНОГО И МУЛЬТИКОПТЕРНОГО ТИПОВ(57) Устройство аварийной посадки беспилотного летательного аппарата вертолетного/мультикоптерного типов, относится к области авиастроения. Для летательных аппаратов вертикального взлета характерным является неустойчивый полет при углах крена близких к предельно допустимому, если данная ситуация усугубляется отказом двигателя, то падение и разрушение БПЛА наиболее вероятно. Для реализации возможности жесткой посадки ЛА вертолетного/мультикоптерного типов при Устройство относится к области авиастроения и может быть использовано при конструировании и производстве беспилотных летательных аппаратов вертолетного и мультикоптерного типов. Известен способ спасения вертолета (РФ 2203836), отличающийся тем, что в вертолете парашютная система размещена в отсеке верхней части фюзеляжа вертолета под винтом, парашют крепят по крайней мере одним тросом к вертолету распределительным механизмом,который выполняют с возможностью торможения троса в сторону парашюта и пропускания в сторону свободного конца, соединяют свободный конец троса по крайней мере с одной ракетой,расположенной в фюзеляже вертолета, при спасении вертолета клинят вал несущего винта в определенном положении, при котором лопасти винта не препятствуют выводу парашюта, выводят парашют, запускают ракету вверх, которая вытягивает за собой трос, что увеличивает скорость движения и тормозное усилие парашюта и осуществляют посадку вертолета. К недостаткам данного способа спасения вертолета относятся следующие 1. После оценки конкретной ситуации как аварийной по команде бортового компьютера или пилота клинится вал несущего винта - в данном случае очевидно, что при том моменте вращения,которым обладает несущий винт, заклинивание вала неизбежно должно привести к разрушению не только винта, но и вала и как следствие двигателя. Ударная нагрузка на валу в момент заклинивания вызовет после передачи импульса, вращательное движение фюзеляжа вертолета в обратном направлении, что в итоге может привести к еще большим аварийным последствиям, чем без использования данного способа. 2. За несколько метров до посадки по команде бортового компьютера ракеты вылетают из направляющих стволов, вытягивая вслед за собой тросы. Это вызывает увеличение тормозного усилия парашюта и, как следствие уменьшение скорости спуска вертолета - в данном случае все произойдет с точностью до наоборот а) старт ракеты характеризуется импульсом(количеством движения), который будет передан в соответствии с фундаментальным законом сохранения импульса, центру масс вертолета и направлен в противоположную сторону, т.е. к земле б) развертывание строп, поскольку все будет происходить за несколько метров до посадки никакого влияния на жесткую посадку уже не окажет 3. Расположение ракет в донной части фюзеляжа вертолета для обеспечения мягкой посадки массивных тел в момент предшествующий удару о грунт известно давно, успешно применяется с конца пятидесятых годов в военной и космической технике и элементами новизны не обладает. Известен парашют для штатной и аварийной посадки беспилотных летательных аппаратов(БПЛА), производства ЗАО Интеравиа-сервис обеспечивающий скорость снижения не более 3 м/с 2 при массе БПЛА до 10 кг. При этом собственная масса парашюта в огнестойком чехле равна 0,5 кг и укладочный объем 1 дм 3. Недостатком данного устройства (парашюта) при использовании для БПЛА вертолетного типа,является необходимость разработки специальных устройств для стопорения несущего винта, что в свою очередь приводит к тем же недостаткам,которые были описаны выше для изобретения за 2203836. Далее при использовании данного парашюта, для малоразмерных БПЛА массой 2-3 кг, используемых в гражданском секторе, масса и объем данного устройства практически съедает массу полезной нагрузки видеокамера, прибор ночного видения и др. Известен, с середины прошлого века, способ жесткой посадки вертолета в случае возникновения аварийной ситуации, характеризующейся отказом двигателя или возникновения в процессе полета крена фюзеляжа летательного аппарата (ЛА) вертолетного типа превышающего допустимый угол, за счет авторотации несущего винта,пригодный и для БПЛА. Недостатком данного способа является то, что в случае крена вертолета относительно вертикальной оси более допустимого, а это происходит в подавляющем большинстве аварийных ситуаций с ЛА, данной модификации, тяга создаваемая несущим винтом, согласно фундаментального закона статики разлагается на две составляющие вертикальную и горизонтальную. Горизонтальная сила является в данном случае вредной составляющей, лишь усиливающей боковой удар фюзеляжа ЛА о грунт. Уменьшение вертикальной составляющей тяги(правило параллелограмма) приводит к возрастанию скорости падения БПЛА, таким образом важно выровнять положение фюзеляжа вертолета или мультикоптера перед жесткой посадкой, что в свою очередь приведет а) к максимальному значению тяги несущего винта за счет авторотации б) приземлению ЛА на шасси, обладающего значительными амортизирующими свойствами. Решение данного вопроса достигается за счет использования устройства аварийной посадки БПЛА вертолетного и мультикоптерного типов. В случае возникновения аварийной ситуации в процессе эксплуатации БПЛА характеризующейся отказом двигателя/двигателей у вертолета/мультикоптера или превышением угла крена фюзеляжа ЛА вдоль вертикальной оси более допустимого,например 45,по команде микроконтроллера удлиняется вал несущего винта,выполненного в виде телескопической штанги. На фиг.1 показано штатное положение вала несущего винта БПЛА, на фиг.2, вал выдвинут, что характерно для возникновения нештатной ситуации,на фиг.3 показаны силы и моменты силы действующие на ЛА в процесса полета. На фиг.3 а приведен штатный режим полета/взлета БПЛА- сила тяги винта, О - точка приложения Т,ЦМ - центр масс ЛА, Р - вес ЛА. На фиг.3 б приведены силы и момент силы относительно центра масс ЛА при возникновении крена относительно вертикальной оси, здесь М 1 - момент возвращающей силы,В 1- расстояние от центра масс ЛА до точки приложения тяги - О,- угол крена ЛА относительно вертикальной оси - ВО, б - боковая составляющая сила тяги, ответственная за снос ЛА в горизонтальном направлении. На фиг.3 в приведены силы и момент силы, после выдвижения вала несущего винта на величину 2,2 1, следовательно В результате значительного, в два и более раза,что зависит от величины выдвижения телескопического вала, увеличения момента силы относительно центра масс ЛА, фюзеляж БПЛА выравнивается относительно вертикальной оси, сила тяги за счет авторотации достигает максимального значения и жесткая посадка вертолета/мультикоптера осуществляется на шасси,что имеет первостепенное значение для сохранения как самого БПЛА, так и полезной нагрузки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство аварийной посадки летательного аппарата вертолетного и мультикоптерного типов при помощи авторотации в случае возникновения нештатной ситуации, характеризующейся отказом двигателя или превышением угла крена летательного аппарата более допустимого,предпочтительно до 45, отличающееся тем, что с целью стабилизации летательного аппарата вдоль вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести,несущий винт или винты вертолета/мультикоптера закреплены на валу выполненного в виде телескопической штанги, с возможностью выдвижения вместе с винтом в момент аварии.