Транспортные характеристики электрических БПЛА, оснащенных сбрасываемыми аккумуляторными батареями

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Карпиков Ю. А.1*, Трохов Д. А.1**, Февральских А. В.2***

1. Компания «Туполев», Москва, Российская Федерация
2. Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 603950, ГСП-41, Н.Новгород, ул. Минина, д. 24

*e-mail: yourockkarp@mail.ru
**e-mail: datrohov@tupolev.ru
***e-mail: a.fevralskih@gmail.com

Аннотация

Одной из важных задач проектирования летательного аппарата является обеспечение требуемых транспортных характеристик. Совершенствование транспортных характеристик электрических БПЛА – актуальное направление развития авиационной техники. Для решения этой задачи в настоящей работе рассмотрена возможность улучшения транспортных характеристик электрических БПЛА дискретным уменьшением массы БПЛА путем сброса израсходованных в полете аккумуляторных батарей. Оценку увеличения дальности полета и улучшения массовых характеристик электрических БПЛА, оснащенных сбрасываемыми аккумуляторными батареями, предложено выполнить методами баллистического проектирования. Известная методика баллистического проектирования доработана в части учета особенностей работы электрической силовой установки и возможности учета дискретного изменения массы БПЛА по мере расходования и сброса аккумуляторных батарей. С использованием разработанной методики проведено исследование транспортных характеристик двух классов БПЛА. Представлены результаты сравнительных расчетов электрических БПЛА постоянной и переменной массы. Сделан вывод об улучшении транспортных характеристик электрических БПЛА переменной массы.


Ключевые слова:

электрические беспилотные летательные аппараты, летательные аппараты переменной массы, баллистическое проектирование

Список источников

  1.  Петраш В.Я., Туркин И.К. Оценка эффективности перспективных направлений модернизации беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2011. № 49. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=28204 
  2.  Ващенко А.Н., Григорьев М.Н., Чжан Цзыян. Разработка и применение самолетов с тяговыми электродвигателями как перспективный тренд развития современной авиации: опыт КНР // Аэрокосмическая техника и технологии. 2024. Т. 2. № 1. С. 77–93. DOI 10.52467/2949-401X-2024-2-1-77-93. EDN VRQFUQ
  3.  Халютин С.П., Харьков В.П., Левин А.В. и др. Электрификация самолетов. Современное состояние и тенденции // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий: материалы XI Международной научно-практической конференции (ИНФО2014; 01–10 октября 2014; Сочи, Россия. М.: НИУ ВШЭ, 2014. C. 555–558.
  4.  Грузков С.А., Румянцев М.Ю. Полная электрификация самолетов как один из важнейших путей решения экологических проблем и повышения эксплуатационной экономической и топливно-энергетической эффективности воздушного транспорта // Известия Академии электротехнических наук РФ. 2016. № 18. С. 35–60.
  5.  Сычев А.В., Балясный К.В. Вопросы применения электрического двигателя на сверхлегком самолете // Двигатель. 2020. № 4–6 (130–132). С. 48–49.
  6.  Joshi D., Deb D., Muyeen S.M. Comprehensive Review on Electric Propulsion System of Unmanned Aerial Vehicles // Frontiers in Energy Research. 2022. Vol. 10: 752012. DOI: 10.3389/fenrg.2022.752012
  7.  Буров М.Н. Электрические и гибридные авиационные двигатели. Шаг в будущее или фантастика? // Автоматизация проектирования. 2017. № 3–4. С. 72–74.
  8.  Бондаренко Д.А., Равикович Ю.А. Обоснование применимости гибридных силовых установок на летательных аппаратах различного типа и назначения // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 2. С. 148-157. DOI: 10.34759/vst-2023-2-148-157
  9.  Джахидзаде Ш.Н. Вопросы оптимизации использования дополнительных солнечных панелей для питания узлов беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2019. № 108. DOI: 10.34759/trd-2019-108-17
  10.  Асланова А.Б. Вопросы оптимизации комбинированного питания БПЛА с использованием солнечных батарей и наземной воздушной передачи энергии лазерным лучом // Труды МАИ. 2022. № 122. DOI: 10.34759/trd-2022-122-21
  11.  Павленко О.В., Виноградов О.Н., Чинь Т.Н., и др. Численные исследования влияния солнечных панелей на аэродинамические характеристики крыла // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 4. С. 19-27. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=183582
  12.  Gundlach J. Designing Unmanned Aircraft Systems: A Comprehensive Approach. 2nd ed. AIAA, 2014. ‎ 848 p.
  13.  Асланова А.Б. Оптимизация режимных показателей батарейных БПЛА с дифференциальным сбросом веса полезной нагрузки // Труды МАИ. 2021. № 119. DOI: 10.34759/trd-2021-119-16
  14.  Духновский Д.А., Смагин А.А., Шкурин М.В. К вопросу увеличения дальности полета электрифицированных магистральных летательных аппаратов // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2021. Т. 13. № 4. С. 4–11. DOI: 10.36724/2409–5419–2021–13–4–4–11
  15.  Павлюк Ю.C. Баллистическое проектирование ракет. Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1996. 92 с.
  16.  Афанасьев ПП, Голубев ИС, Новиков ВН, и др. Беспилотные летательные аппараты. Основы устройства и функционирования. М.: МАИ, 2008. 654 с.
  17.  Балык В.М., Гайдаров Д.Д., Соцков И.А. Многокритериальный выбор рациональных обликовых характеристик беспилотного летательного аппарата при многоимпульсном режиме движения // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 59-68. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=176875
  18.  Чернобровкин Л.С. (ред.) Беспилотные летательные аппараты. М.: Машиностроение, 1967. 439 с. 
  19.  Зиненков Ю.В., Луковников А.В. Особенности расчета летно-технических характеристик электрической силовой установки беспилотного летательного аппарата самолетного типа c помощью математического моделирования // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 85-94. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180651
  20.  Авелар В., Захо М., Аккумуляторы для ЦОДа: сравнение литий-ионных аккумуляторов со свинцово-кислотными // Журнал сетевых решений/LAN. 2017. № 01-02. URL: https://www.osp.ru/lan/2017/01-02/13051245 
  21.  Гуревич Ю.Г. (ред.) Теория и практика проектирования пассажирских самолетов: Сборник трудов. М.: Наука, 1976. 439 с.
  22.  Карпиков Ю.А., Киреев А.Н., Орлов С.Б., и др. Улучшение транспортных характеристик электрических беспилотных летательных аппаратов, стартующих с автомобиля // Аэрокосмическая техника и технологии. 2025. Т. 3. № 1. С. 125–140. DOI 10.52467/2949-401X-2025-3-1-125-140 EDN MTJJUC

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025