Неожиданный прорыв. Российский конвертоплан взорвал рынок беспилотников
Компания «Кронштадт» создала летающую модель беспилотного конвертоплана «Фрегат». Об этом в интервью агентству «РИА Новости» рассказал заместитель гендиректора компании и начальник Центра перспективных исследований Владимир Воронов.
«Кронштадт» создал беспилотник, который может летать как по-самолетному, так и по-вертолетному. Благодаря этому качеству дальность его полета увеличена в три раза по сравнению в вертолетным беспилотником», — заявил Воронов.
Он отметил, что благодаря совмещению качеств самолета и вертолета дальность полета беспилотника будет увеличена. По словам Воронова, подобная конструкция конвертопланов является мировым трендом. «Аппарат вертикального взлета — это священный «грааль» современной авиации. Над этим работают Agusta Westland и Lockheed Martin, а также другие мировые авиационные лидеры», — подчеркнул Воронов.
«Создание летающей модели демонстрирует реализуемость концепции создания аппарата подобной схемы в целом, что в свою очередь открывает путь к началу работ по более тяжелым вариантам БЛА — беспилотным летательным аппаратам», — рассказал агентству эксперт в области беспилотных летательных аппаратов Денис Федутинов.
Конвертоплан «Фрегат» предназначен для воздушного мониторинга, доставки грузов и выполнение авиационных работ на большом расстоянии от мест базирования войск. В зависимости от конфигурации, взлетная масса аппарата при вертикальном взлете составляет от 500 кг до 1400 кг, при горизонтальном — от 650 до 1800 кг.
Полезная нагрузка беспилотника варьируется от 125 до 300 кг. Размах крыла — от 4 до 7 м. Скорость полета составляет в среднем 60-70 км/ч. Дальность полета колеблется от 1,5 до 3 км. Продолжительность полета составляет от 4 до 7 часов.
Главнокомандующий Воздушно-космическими силами (ВКС) России генерал-полковник Виктор Бондарев , что в России начали работать над созданием тяжелых БПЛА и конвертопланов для армейских нужд.
«Работы в России идут по всем направлениям: и малые, и средние, и большой беспилотник, и конвертопланы», — заявил Бондарев. По его словам, в будущем беспилотники будут работать в единой системе управления и выполнять задачи «стаей». Он отметил, что создание такой сетецентрической системы в дальнейшем удешевит подготовку операторов беспилотников.
«Беспилотная тематика развивается. Как бы там ни было, обучить летчика дороже, чем поставить на самолет хороший автопилот. Если уже сейчас оператор может управлять одним-двумя беспилотниками, то со временем с развитием наземной составляющей он сможет управлять пятью, а то и десятью аппаратами, поэтому это будет еще дешевле», — добавил главнокомандующий ВКС.
БПЛА схемы «конвертоплан» перед испытаниями / Фото: minpromtorg.gov.ru
Специалисты ФГУП «ЦАГИ» завершили очередной цикл работ над беспилотным летательным аппаратом схемы «конвертоплан».
Этот перспективный летательный аппарат сочетает в себе преимущества вертолета (возможность вертикального взлета и посадки) и самолета (скорость, дальность и продолжительность полета). Он предназначен для мониторинга подстилающей поверхности, решения транспортных задач. Беспилотник способен базироваться на необорудованных малых площадках и в будущем может применяться в различных отраслях.
«Проведенные эксперименты показали, что в целом аэродинамическая компоновка характеризуется ожидаемо высоким для данного класса летательных аппаратов уровнем аэродинамического совершенства»
Основой летательного аппарата такого класса является прямое крыло умеренного удлинения. Оно скомпоновано из толстых профилей и разработано младшим научным сотрудником отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ» Олегом Кудрявцевым и главным конструктором ОАО «ИННОТЕХ» Евгением Коваленко.
Проведенные эксперименты показали, что в целом аэродинамическая компоновка характеризуется ожидаемо высоким для данного класса летательных аппаратов уровнем аэродинамического совершенства. «Это стало возможным благодаря комплексному подходу к проектированию крыла и компоновки в целом, правильному выбору основных критериев. Впереди еще много работы в области динамики, устойчивости и управляемости, обеспечения прочности и аэроупругости конструкции», - отметил начальник сектора отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ», руководитель работы по аэродинамике беспилотного летательного аппарата Александр Корнушенко.
В 2016 году планируется продолжить испытания беспилотного аппарата в экспериментальных установках ФГУП «ЦАГИ». Исследования позволят получить банк данных аэродинамических характеристик, апробировать численные методы расчета, выявить особенности обтекания компоновки в широком диапазоне углов атаки на самолетном и вертолетном режимах, сообщила пресс-служба Минпромторга .
Техническая справка
Комплексбеспилотной воздушной разведки ЭРА-50 и ЭРА-100
Первый опытный экземпляр беспилотного конвертоплана «Эра-50″ совершил первый полет 12 февраля 2014 года. К апрелю произведено несколько испытательных полетов, их завершение намечено на конец марта 2014 года. БПЛА «Эра-50″ имеет стартовую массу порядка 5 кг при массе целевой нагрузки до 500 грамм, уточнил собеседник.
БПЛА типа "Эра" / Фото: arsenal-otechestva.ru
Компания «Новые технологии» выполнила все необходимые трехмерные компьютерные модели деталей. Далее информация о конфигурации деталей была загружена в 3D-принтер, который и изготовил части будущего беспилотника. В качестве основного материала для корпуса и крыльев был выбран недорогой, но в то же время прочный АБС-пластик.
Заводские испытания комплекса беспилотной воздушной разведки, наблюдения и мониторинга с беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) вертикального взлета и посадки «Эра-50″ планировалось завершить в конце марта 2014 года, сообщил главный конструктор ООО «Новые технологии» Эльдар Разроев. Он пояснил, что конвертоплан «Эра-50″ имеет четыре электромотора, которые размещены на концах консолей крыльев и приводят в движение четыре двухлопастных воздушных винта. Все четыре винтомоторные группы выполнены поворотными.
Сам режим управления автоматический, но в переходных режимах он сейчас опционально управляемый, то есть допускает и вмешательство в систему управления. После завершения заводских испытаний последует этап доработок. Ожидается, что в ближайшие месяцы аппарат будет доработан и практически станет «товаром», сказал главный конструктор.
По словам Э.Разроева, предприятие разрабатывает два типа конвертопланов – «Эра-50″ массой 5 кг и «Эра-100″ массой 20 кг.
Конвертоплан «Эра-100″ осенью 2013 года демонстрировался на выставке «Комплексная безопасность» в Москве. Конвертоплан оснащен четырьмя электромоторами мощностью по 2700 Вт каждый. Они размещены на концах консолей и приводят в движение четыре двухлопастных воздушных винта.
Так как БПЛА построен по схеме конвертоплана, все четыре винтомоторные группы выполнены вращающимися на крыле.
Наибольшая продолжительность и дальность полета достигаются при крейсерской скорости 150 км/ч. Летные испытания беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) новой аэродинамической конвертопланной схемы «Эра-50″ планируется начать в феврале 2015 года, сообщил генеральный директор ООО «Аэрокса» Эдуард Разроев.
По его словам, в настоящее время запущены в производство первые несколько БПЛА, в феврале начнутся их испытания. Сами беспилотники, как летательные аппараты, уже испытаны и идут в производстве в качестве серийных, но будут доводиться по автоматической системе управления и навигации. Пока первые опытные экземпляры «Эра-50″ проходили испытания «на ручке», то есть в ручном режиме управления.
«Задача состоит в том, чтобы «научить» беспилотник летать на автопилоте по программе», – сказал собеседник. Производство новых БПЛА освоено в Казани, где находится и конструкторское бюро компании. Часть технологической оснастки для производства «Эра-50″ производится по договорам на нескольких других предприятиях.
МОСКВА, ОРУЖИЕ РОССИИ, Станислав Закарян
www.сайт
12
БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ – КОНВЕРТОПЛАН «ВР-ТЕХНОЛОГИИ»
TILTROTOR – UAVS «VR-TECHNOLOGIES»
17.02.2016
Не имеющий аналогов беспилотный конвертоплан успешно прошел очередной этап испытаний, совершив свой первый полет. Создателем аппарата стало инновационное конструкторское бюро «ВР-технологии» холдинга «Вертолеты России». Интерес к уникальной разработке проявляют компании нефтегазового сектора и различные ведомства.
«Работы над созданием уникальной машины начались в 2015 году. За это время мы добились значительных результатов и уже начали первый этап летных испытаний, – рассказал генеральный директор «ВР-технологии» Александр Охонько.
Проект реализуется в рамках программы «Вертолетов России» – «Скорость». Стоит отметить, что основной задачей при разработке данного беспилотника было создание летающей лаборатории для определения эффективности компоновочных схем и поиска инновационных решений.
Стоит отметить, что ряд потенциальных заказчиков уже готовы приобрести данный беспилотный комплекс для задач связанных с осуществлением мониторинга и охраной окружающей среды в местах, где невозможен взлет с ВПП. Комплекс может вести контроль задымлений в лесах и плотной городской застройке, осуществлять аэрофотосъемку, вести наблюдение за нефтегазовыми сооружениями, доставлять медикаменты в труднодоступные районы.
Проект перспективного многоцелевого беспилотного воздушного судна был представлен холдингом в августе 2015 года в рамках авиасалона МАКС.
Конвертопланы – это особый класс винтокрылой техники, обладающий рядом преимуществ по сравнению с традиционными летательными аппаратами, выполненными по самолетной или вертолетной схеме. Конвертопланы дают возможность выполнять вертикальный взлет и посадку на ограниченных по размерам площадках и при этом перевозить пассажиров или грузы на большей скорости и на большее расстояние, чем традиционная вертолетная техника.
«Вертолеты России» проводили испытания на базе инновационного центра «Сколково»
Вертолеты России
18.05.2016
«Вертолеты России» впервые покажут три новейших БПЛА в рамках выставки HeliRussia-2016.
Посетителям выставки будут продемонстрированы беспилотный вертолет, мультикоптер и модернизированный конвертоплан. Разработчиком этих аппаратов стало конструкторское бюро «ВР-Технологии» холдинга «Вертолеты России» (входит в Госкорпорацию Ростех).
В рамках проведения опытно-конструкторских работ по созданию беспилотного летательного аппарата конвертопланного типа специалистами «ВР-Технологии» была изготовлена экспериментальная летающая лаборатория аппарата для отработки системы автоматического управления и навигации на различных режимах полета. Кроме того, были проведены работы по синхронизации бортового оборудования конвертоплана с элементами полезной нагрузки (фото- и видеокамеры, сканеры, газоанализаторы, дымоуловители, различные датчики и тепловизоры).
«По сравнению с моделью, показанной на авиасалоне МАКС-2015, проведение дальнейших исследований привело к изменению планера конвертоплана. На выставке HeliRussia-2016 зрители смогут увидеть конвертоплан уже в модернизированном варианте с добавлением несущего крыла», – рассказал генеральный директор «ВР-Технологии» Александр Охонько, отметив, что изменения в конструкции конвертоплана способствовали увеличению дальности полета, а также повышению безопасности полета на переходных режимах этой перспективной машины.
Конвертоплан, вес которого составляет 35 кг, способен подниматься на высоту до двух километров и нести до 6 кг полезной нагрузки. Дальность полета беспилотника в автоматическом режиме составляет около 450 км, а в движение его приводит гибридная силовая установка, позволяя разгоняться до 140 км/ч.
Посетители выставки также смогут ознакомиться с натурными образцами еще двух моделей БПЛА: вертолета и мультикоптера, которые уже успешно прошли серию летных испытаний. Обе модели являются полностью автономными и способны выполнять задания по заранее заданному алгоритму без участия оператора.
Беспилотный 8-винтовой мультикоптер приводится в движение электродвигателем и способен провести в воздухе около часа, неся 3 килограмма полезной нагрузки. Максимальная скорость БПЛА не будет превышать 60 км/ч.
БПЛА вертолетного типа также оснащен электродвигателем и способен подниматься на высоту до двух километров, неся с собой до 5 кг полезной нагрузки, максимальная скорость полета при этом составляет до 120 км/ч. Конструкция вертолета позволяет применять и гибридную силовую установку для увеличения времени и дальности полета.
АО «Вертолеты России»
Это знают все. А сейчас мы представляем конвертоплан еще и с гибридным приводом. В ранних публикациях мы писали про беспилотный конвертоплан малого класса, у которого не было необходимости в обеспечении точной стабилизации в режиме зависания и в переходных режимах. Быстрый старт с одновременным переходом в горизонтальный полет не
создавали особых проблем со стабилизацией. Теперь аппарат подрос. Быстрого старта не получится. Вопросы стабилизации встают очень остро.
С чего все началось? С модели квадрокоптера, купленной в магазине игрушек:
И все бы хорошо, но летает недолго (батареи) и грузоподъемность никакая (мощность двигателей). А вот система стабилизации - идеальная. Первым решением было “добавить перца” аппарату. Мы добавили 2 пропеллера, приводимые в движение двигателем внутреннего сгорания через один вал. Такого “реактивного” взлета мы еще не видели. Через несколько секунд аппарат превратился в точку на небе. Посадка была идеальной. Поняв, что схема работает, мы решили ее развить. Получили патент. Вобщем, история в картинках:
Внимание! Все изображения схематичны и к реальному виду конвертоплана не имеют никакого отношения. Мы демонстрируем принцип.
Потом с крыльями и фюзеляжем:
Да, часть крыла поворотная для увеличения эффективности работы основных воздушных винтов.
Затем, то ли из эстетических соображений (многовато вентиляторов), то ли схема конвертоплана OSPREY не давала нам покоя, родилось следующее:
Внимание! Все изображения схематичны и к реальному виду конвертоплана TRH-14 не имеют никакого отношения. Мы демонстрируем принцип.
Да, да, да… Основные воздушые винты (1) с приводом от ДВС (3) и стабилизирующие воздушные винты (4) с приводом от электродвигателей (2) расположены соосно . Задача основных воздушных винтов - обеспечение равномерной (за счет применения общего вала (5)) подъемной силы . Задача стабилизирующих воздушных винтов - сохранение конвертоплана в горизонтальном положении , компенсация негативного влияния внешних факторов (колебания атмосферы, например) на работу основных воздушных винтов. Питание электродвигателей осуществляется от генератора электрического тока и, как резерв, от батарей. Разойдясь в своих фантазиях, мы добавили возможность изменения вектора тяги стабилизирующих воздушных винтов (на рисунке показан угол альфа) для обеспечения пущей маневренности в режиме зависания.
В итоге получилась довольно цельная конструкция (Патент 142287):
Возможны варианты конвертоплана для различных задач. Причем мы проработали нюансы конструкции, чтобы выбор варианта осуществлялся на сборочном конвейере, а не проектировался с чистого листа:
Итак, беспилотник-конвертоплан имеет простую систему стабилизации, высокую грузоподъемность и большой радиус действия. Что еще нужно для аппарата вертикального взлета и посадки? Полезная нагрузка - 50-70 килограмм. Маловато? А для людей, попавших в беду, 50-70 килограмм еды и средств спасения до прибытия основной помощи это мало? 50-70 кг аппаратуры для разведки - мало? А 50-70 кг ракет класса воздух-земля? И еще… Этот аппарат даже ребенок посадит на палубу авианосца .
Сейчас подали очередную заявку на патент. Везем его на выставку в Швейцарию. Хотели бы передать большой привет авиамоделистам из Министерства обороны и МЧС.
Пока все. Спасибо за внимание.
Итак, первый же показ разработки на выставке INVENTIONS GENEVA принес нам золотую медаль:
Конвертопланы и гибридные дроны перестают быть экзотикой handsome_robot wrote in August 26th, 2015
Кроме мейнстримовых направлений создания БЛА - самолетного, вертолетного и мультикоптерного, есть несколько гибридных. Дроны-коневертопланы совмещают преимущества беспилотников самолетного типа и коптеров. Конструкция устройств позволяет отказаться от взлетной полосы, стартовой катапульты и парашюта для посадки, сохраняя возможность развивать высокую скорость и нести дополнительную нагрузку. Оставаясь нишевым, это направление постепенно набирает популярность у конструкторов БЛА во всем мире.
Беспилотный конвертоплан Eagle Eye.
Идея дронов-конвертопланов, иногда еще называемых тилтроторами (от англ. tilt - наклон), не нова. Первый беспилотный конвертоплан Eagle Eye разработала американская компания Bell совместно с Scaled Composites. В 1997 году прототип БЛА совершил первый полет. Скорость устройства составила 408 км/ч, потолок высоты - 6 км, а полезная нагрузка - более 450 кг. Несколько лет конвертопланы Eagle Eye использовала береговая охрана США. В настоящее время снят с вооружения.
Разработка израильской компании IAI Panther была представлена в октябре 2010 года и, по слухам, поступила на вооружение в 2011 году. Дроном управляют два оператора, максимальная дальность полета - 60 км, потолок высоты - 3 км, а продолжительность полета - около 6 часов. Устройство весит порядка 65 кг. Произведено порядка 25 таких аппаратов. Существует и 12-килограммовая мини-версия БПЛА, управляемая с переносного пульта. Посадка и взлет дронов не создают дополнительной сложности для оператора, так как осуществляются в автоматическом режиме. В 2012 году стартовал проект адаптации Panther к базированию на корветах типа SAAR-5.
Российский беспилотный разведывательный конвертоплан “Эра-50”.
Прототип отечественного БПЛА “Эра-100”, разработанный компанией Аэроксо демонстрировался на выставке “Комплексная безопасность” осенью 2013 года. Устройство способно развивать скорость до 230 км/ч, дальность полета составляет 120 км, время нахождения в воздухе - 1 час. Нормальная взлетная масса дрона - 18 кг, предельная - 24 кг.
Дрон Aerosense AS-DTO1-E внешне напоминает самолет. Беспилотник взлетает и садится вертикально, “по-вертолетному”, а для полета переводит двигатели в горизонтальное положение. Прототип способен нести порядка 10 кг полезного веса, продолжительность полета составляет до 2 часов, максимальная скорость - более 170 км/ч. Как ожидается, производство AS-DTO1-E стартует в начале 2016 года. Целевая аудитория проекта - корпоративные клиенты, которым требуется аэрофотосъемка и данные её обработки, автоматизация осмотра инфраструктуры, мониторинга посадок. Sony оснащает дронов камерами, сенсорами и прочими высокотехнологичными решениями, а ZMP занимаются автопилотом и производственными вопросами.
Южнокорейский тилтротор TR-60.
В Южной Корее разрабатывают тилтротор TR-60, способный развивать скорость до 500 км/ч - быстрее всех существующих аналогов. Задуманный для полетов на высоте более 10 км аппарат будет использоваться в разведке, поисково-спасательных операциях и для перевозки небольших грузов. Дрон может оставаться в воздухе порядка 6 часов. Стоимость проекта уже превысила $90 млн. Годовой прирост рынка дронов в Южной Корее составляет порядка 20%, а его объем, как ожидается, превысит $500 млн в 2020 году.
Специалисты NASA создали прототип 10-моторного тилтротора [ http://www.nasa.gov/aero/testing-electric-propulsion.html ], который успешно прошел полетные испытания. По словам разработчиков, тилтроторная конструкция намного эффективнее вертолетной с точки зрения аэродинамики. Ожидается, что дрон GL-10 найдет применение при доставки небольших грузов, составлении карт и мониторинге посевов. Обилие пропеллеров не смутит оператора - 4 винта на каждом крыле получают одинаковые команды с пульта, равно как и 2 хвостовых. Увеличенная версия аппарата может оснащаться салоном на 4 человек и использоваться как обычный конвертоплан.
Американский проект Aurora Excalibur оснащен одним подъемно-маршевым поворотным реактивным двигателем, подобным тому, который используют для вертикального взлета в самолетах Harrier. При взлете, турбине помогают три горизонтально расположенных пропеллера. Как ожидается, БЛА будет вооружен 4 ракетами “Hellfire” (для сравнения, один из самых знаменитых дронов самолетного типа Predator несет только две). Скорость дрона превысит 740 км/час - больше, чем у Predator (порядка 220 км/час) и Reaper (482 км/час).
Boeing Phantom Swift, участвующий в соревновании DARPA.
Агентство DARPA запустило соревнование производителей летательных аппаратов вертолетного типа с фиксированным крылом “VTOL X-Plane”. В декабре 2013 года появились первые участники - Sikorsky Aircraft (получил контракт на $14.4 млн), и Aurora Flight Sciences ($14 млн). Соревнование устанавливает ряд минимальных требований для участников программы - скорость их летательных аппаратов должна превышать 550км/ч, а вес полезного груза составлять не менее 40% от массы летательного аппаратов. Устройства должны обеспечивать более высокую эффективность полета, чем вертолеты. Проект с бюджетом в $130 млн продлится до 2018 года и завершится испытаниями концептов. Примечательно, что все разработки четырех основных участников программы - Sikorsky Aircraft, Aurora Flight Sciences, Boeing и Karem Aircraft, представлены дронами, хотя DARPA не ставило на этот счет никаких условий.
Концепт Lockheed Martin - грузовая система ARES.
Skunk works, отделение Lockheed Martin, разрабатывает транспортный модуль ARES (Aerial Reconfigurable Embedded System), воплощающий идеи конвертоплана. Как ожидается, БЛА сможет перемещать военные или гражданские грузы - возможно, даже автомобили!
Возможно, гибридные дроны и дроны-конвертопланы вдохнут новую жизнь в идею беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа, оптимизируя их летные качества и объединяя в себе лучшие стороны обеих механик - самолетной и вертолетной.
