Исследование влияния параметров воздушных винтов на энергопотребление винтомоторной группы мультироторного беспилотного летательного аппарата
Ключевые слова:
беспилотный летательный аппарат мультроторного типа, электрическая силовая установка, винтомоторная группа, воздушный винт, бесколлекторный электрический двигатель постоянного тока, энергопотребление, энергоэффективностьАннотация
В статье рассмотрены проблемы развития беспилотных авиационных систем в Российской Федерации, проанализирована востребованность беспилотных летательных аппаратов в современных условиях. Дана оценка современного состояния проектирования и производства бесколлекторных электрических двигателей постоянного тока, которые являются основным компонентом винтомоторных групп беспилотных летательных аппаратов самолётного и мультироторного типа. Проведено соотнесение потребной тяги винтомоторных групп и режимов эксплуатации (сценариев применения) мультироторных беспилотных летательных аппаратов. Показано, что для достижение максимальной энергоэффективности винтомоторных групп в электрических силовых установках необходимо согласование параметров и характеристик воздушного винта и электрического двигателя. Определены параметры воздушного винта, оказывающие влияние на энергопотребление винтомоторной группы (диаметр, шаг, количество лопастей, профиль и форма лопастей, относительная поступь винта). Показано, что для оценки энергопотребления винтомоторной группы возможно исследование статической тяги. Произведена экспериментальная оценка степени влияния параметров воздушного винта на энергоэффективность. Выявлено значительное влияние диаметра и количества лопастей воздушного винта на энергопотребление винтомоторной группы.
Метрики
Библиографические ссылки
Библиографический список
1. Преимущества интеграции беспилотных авиационных систем в воздушное пространство Российской Федерации / Д.Н. Долгих, А.С. Мельникова, Р.Ф. Нугуманов и др. // Успехи современного естествознания. – 2022. – № 4. – С. 86-91. EDN: OAWOAF. DOI: 10.17513/use.37814.
2. Разработка и исследования бесконтактного электродвигателя для беспилотных летательных аппаратов / Ф.Р. Исмагилов, В.Е. Вавилов, Р.Р. Уразбахтин, А.В. Месропян // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2023. – Т. 19, № 3. – С. 26-38. EDN: RCTEPK. DOI: 10.17122/1999-5458-2023-19-3-26-38.
3. Осинцева М.А., Рада А.О., Кузнецов А.Д. Технологии дистанционного зондирования Земли с применением беспилотных воздушных судов // Успехи современного естествознания. – 2024. – № 1. – С. 74-79. EDN: DIHEET. DOI: 10.17513/use.38210.
4. Ефимов Д.Ю., Шаблов А.В., Шавалиева Е.Б. Проведение экологического мониторинга прибрежной зоны водных объектов с помощью малых беспилотных воздушных судов // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации. – Том 2. – Иркутск: ИФ МГТУ ГА, 2021. – С. 282-287. EDN: PMMUBW.
5. Разработка новой технологии мониторинга и ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на морской поверхности с использованием беспилотных воздушных судов (БВС) / О.А. Букин, Д.А. Коровецкий, А.А. Чехленок и др. // Морские интеллектуальные технологии. – 2022. – № 3-1(57). – С. 160-169. EDN: VRSRRG. DOI 10.37220/MIT.2022.57.3.021.
6. Осипов Ю.Н., Ершов В.И., Панфилова Е.В. Оценка целесообразности применения и проблемы создания образцов автономных беспилотных воздушных судов для проведения мониторинга и разведки в зонах ЧС // Пожарная безопасность. – 2019. – № 1. – С. 59-64. EDN: YZZZKH.
7. Автоматизация мониторинга строительных работ на основе лазерного сканирования с беспилотных воздушных судов / А.О. Рада, А.Д. Кузнецов, Р.Е. Зверев, А.Е. Тимофеев // Нанотехнологии в строительстве : Научный интернет-журнал. – 2023. – Т. 15, № 4. – С. 373-382. EDN: FTPQYN. DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-4-373-382.
8. Кузяков Б.А., Арестов В.В., Малянов Н.А. Эффективные ретрансляторы с квадрокоптерами в атмосферных линиях связи // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. – 2018. – Т. 18, № 4. – С. 905-908. EDN: ZABZFJ.
9. Легконогих Д.С. Экспериментальные исследования характеристик электрических силовых установок для легких БЛА // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2022. – Т. 26, № 1(95). – С. 81-91. EDN BCMYQZ. DOI: 10.54708/19926502_2022_2619581.
10. Энергетика воздушного винта беспилотного летательного аппарата (теория, ламинарное течение) / Л.И. Гречихин, Д.А. Сахарук, А.Б. Сивашко, А.А. Цанава // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2010. – № 4. – С. 59-68. EDN: SXXHDZ.
11. Герасимов С.А. Потери энергии и аэродинамическое качество воздушного винта / С. А. Герасимов // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 10. – С. 8-11. EDN: JUUNWP.
12. Методика определения параметров электродвигателя винтомоторной пары беспилотного квадрокоптера / Ю.В. Писаревский, А.Ю. Писаревский, А.В. Тикунов и др. // Электротехнические системы и комплексы. – 2023. – № 4(61). – С. 19-26. EDN MNECSN. DOI: 10.18503/2311-8318-2023-4(61)-19-26.
References
1. Dolgikh, D. N., Melnikova, A. S., Nugumanov, R .F., Semenov, S. I., & Kostryukova, N. V. (2022). Benefits of integrating unmanned aircraft systems into the airspace of the Russian Federation. Advances in current natural sciences, 4, 86-91. https:doi.org10.17513use.37814. [In Russian]
2. Ismagilov, F. R., Vavilov, V. E., Urazbakhtin, R. R., & Mesropyan A. V. (2023). Development and research of brushless electric motor for unmanned aerial vehicles. Electrical and data processing facilities and systems, 19(3) , 26-38. https://doi.org/10.17122/1999-5458-2023-19-3-26-38. [In Russian]
3. Osintseva, M. A., Rada, A. O., & Kuznetsov, A .D. (2024). Land remote sensing technologies using unmanned aerial vehicles. Advances in current natural sciences, 1, 74-79. https://doi.org/10.17513/use.38210. [In Russian]
4. Efimov, D. Yu., Shablov, A. V., & Shavalieva, E. V. (2021). Conducting environmental monitoring of the coastal area of water bodies using small unmanned aircraft. In Conducting environmental monitoring of the coastal zone of water bodies using small unmanned aircraft (Vol. 2, pp. 282-287). IF MGTU GA. [In Russian]
5. Bukin, O. A., Korovetskiy, D. A., Chekhlenok, A. A., Proschenko, D. Y., Iurchik, V. F., Krivotulov, A. M., & Pyak E. A. (2022). Development of a technology for monitoring and elimination of emergency oil spills on the sea surface using unmanned aerial vehicles (UAVS). Marine Intellectual Technologies, 3-1(57) , 160-169. https://doi.org/10.37220/MIT.2022.57.3.021. [In Russian]
6. Osipov, Yu. N., Yershov, V. I., & Panfilova E. V. (2019). Assessment of the expediency of use and problems of the creation of autonomous unmanned aircraft for monitoring and reconnaissance in emergency zones. Fire Safety, 1, 59-64. [In Russian]
7. Rada, A. O., Kuznetsov, A. D., Zverev R. E., & Timofeev A. E. (2023). Automation of monitoring construction works based on laser scanning from unmanned aerial vehicles. Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal, 15(4) , 373-382. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2023-15-4-373-382. [In Russian]
8. Kuzyakov, B. A., Arestov, V. V., & Malianov N. A. (2018). E`ffektivny`e retranslyatory` s kvadrokopterami v atmosferny`x liniyax svyazi [Efficient repeaters with quadrocopters in atmospheric communication lines]. Fundamental`ny`e problemy` radioe`lektronnogo priborostroeniya, 18 (4) , 905-908. [In Russian]
9. Legkonogikh, D. S. (2022). Experimental studies of the characteristics electric power plants for light UAVs. Vestnik UGATU, 26 (1) , 81-91. https://doi.org/10.54708/19926502_2022_2619581. [In Russian]
10. Grechikhin, L. I., Saharuk, D. A., Sivashko, A. B., & Tsanava A. A. (2010). E`nergetika vozdushnogo vinta bespilotnogo letatel`nogo apparata (teoriya, laminarnoe techenie) [Energy of unmanned aerial vehicle wihdmill (theory, streamlined airflow)]. Energetika. Proceedings of cis higher education institutions and power engineering associations, 4, 59-68. [In Russian]
11. Gerasimov, S.A. (2008). Energy losses and aerodynamic quality of rotor. Fundamental`ny`e issledovaniya, 10, 8-11. [In Russian]
12. Pisarevskiy, Yu. V., Pisarevskiy, A. Yu., Tikunov, A. V., Titova, L. N., & Burkovskiy, A. V. (2023). Methodology for determining the electric motor parameters of an unmanned quadcopter propeller. Electrotechnical systems and complexes, 4(61) , 19-26. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-4(61)-19-26. [In Russian]
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
URN
Лицензия
Copyright (c) 2024 A. Burkovsky, A. Tikunov, T. Chernykh, Yu. Pisarevsky, A. Pisarevsky, L. Titova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
