Численное моделирование напряженно-деформированного состояния силовой рамы БПЛА мультироторного типа для транспортировки газоанализаторов

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Калюлин С. Л.*, Комаров Д. О.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, ПНИПУ, Комсомольский проспект, 29, Пермь, 614990, Россия

*e-mail: ksl@pstu.ru

Аннотация

Представлены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния трех конструктивных исполнений силовой рамы беспилотного летательного аппарата (БПЛА) мультироторного типа для транспортировки газоанализаторов в нефтегазовой отрасли. Основные элементы рамы выполнены из углепластика и представляют собой пластины или трубы, что, с одной стороны, избавляет от необходимости проектировать и изготовлять дорогостоящие пресс-формы, а с другой – позволяет осуществить на этапе их создания интеграцию электронагревательных элементов противообледенительных систем в структуру материала для защиты от образования гололедно-изморозевых отложений в весенний, осенний и зимний периоды.

Ключевые слова:

численное моделирование напряженно-деформированного состояния беспилотного летательного аппарата, интеграция электронагревательных элементов противообледенительных систем в силовую раму из полимерного композиционного материала, транспортировка газоанализаторов в нефтегазовой отрасли, конструктивные решения силовой рамы беспилотной авиационной системы

Список источников

  1. Aromoye I.A., Lo H.H., Sebastian P., et al. Significant advancements in UAV technology for reliable oil and gas pipeline monitoring // Computer Modeling in Engineering & Sciences. 2025. Vol. 142. No. 2, pp. 1155-1197. DOI: 10.32604/cmes.2025.058598
  2.  Idachaba F.E. Monitoring of oil and gas pipelines by use of VTOL-type unmanned aerial vehicles // Oil and Gas Facilities. 2016. Vol. 5. No. 01, pp. 47-52. DOI: 10.2118/172471-PA
  3.  Гусейнов К.Б., Задериголова М.М., Лопатин А.С. Геодинамический мониторинг магистральных газопроводов с использованием беспилотных летательных аппаратов // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. 2016. № 1(282). С. 80-88.
  4.  Dong W., Zhu J., Zheng M., et al. Experimental study on icing and anti-icing characteristics of engine inlet guide vanes // Journal of Propulsion and Power. 2015. Vol. 31. No. 5, pp. 1330-1337. DOI: 10.2514/1.B35679
  5.  Zhou L., Yi X., Liu Q. A review of icing research and development of icing mitigation techniques for fixed-wing UAVs // Drones. 2023. Vol. 7. No. 12: 709. DOI: 10.3390/drones7120709
  6.  Hann R., Enache A., Nielsen M.C., et al. Experimental heat loads for electrothermal anti-icing and de-icing on UAVs // Aerospace. 2021. Vol. 8. No. 3: 83. DOI: 10.3390/aerospace8030083
  7.  Калюлин С.Л., Бабушкина А.В., Серегина М.А. Численное моделирование работы электротепловой противообледенительной системы беспилотной авиационной системы // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32. № 2. С. 77-85.
  8.  Модорский В.Я., Калюлин С.Л., Саженков Н.А. Экспериментальная установка для оценки влияния обледенения и разрушения льда на вибрационное состояние модельного вентилятора малогабаритного летательного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 19-26. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177603
  9.  Маленков А.А. Выбор проектных решений при проектировании системы беспилотных летательных аппаратов в условиях многоцелевой неопределенности // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 7-15.
  10.  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.
  11.  Гусейнова Р.О., Гумбатов Д.А. Оптимизация концептуальной разработки беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2024. № 136. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=180684 
  12.  Rayed A.M., Esakki B., Arunkumar P., et al. Optimization of UAV structure and evaluation of vibrational and fatigue characteristics through simulation studies // International Journal for Simulation and Multidisciplinary Design Optimization. 2021. Vol. 12: 17. DOI: 10.1051/smdo/2021020
  13.  Raja Sekar K., Ramesh M., Naveen R., et al. Aerodynamic design and structural optimization of a wing for an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) // IOP conference series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 764. No. 1: 012058. DOI: 10.1088/1757-899X/764/1/012058
  14.  Mishra A., Pal S.,  Malhi G.S., et al. Structural analysis of UAV airframe by using FEM techniques: A review // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD). 2020. Vol. 10. No. 10(Special Issue), pp. 195-204.
  15.  Бохоева Л.А., Балданов А.Б., Чермошенцева А.С. Разработка оптимальной конструкции многослойной консоли крыла беспилотного летательного аппарата с экспериментальным подтверждением // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 65-75. DOI: 10.34759/vst-2020-1-65-75
  16.  Сафаргалиев М.Ф., Абдуллин И.Н., Мухаметдинова И.И. О проектировании и организации производства БПЛА гражданского назначения в КНИТУ-КАИ // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2023. Т. 25. № 6(116). С. 24-31. DOI: 10.37313/1990-5378-2023-25-6-24-31
  17.  Kotarski D., Piljek P., Pranjić M., et al. Concept of a Modular Multirotor Heavy Lift Unmanned Aerial Vehicle Platform // Aerospace. 2023. Vol. 10. No. 6: 528. DOI: 10.3390/aerospace10060528
  18.  Harika C., Sai Kumar A., Raghavendra Rao M.V. Comparative Study on Effect of Material on structural Performance of a Quadcopter Drone with ‘X-Frame’ // Journal of Physics: Conference Series. Vol. 2837. 6th International Conference on Advancements in Materials and Manufacturing (16-17 February 2024; Hyderabad, India). No. 1: 012099. DOI: 10.1088/1742-6596/2837/1/012099
  19.  Panagiotou P., Giannakis E., Savaidis G., et al. Aerodynamic and structural design for the development of a MALE UAV // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 2018. Vol. 90. No. 7, pp. 1077-1087. DOI: 10.1108/AEAT-01-2017-0031
  20.  Verma A.K., Pradhan N.K., Nehra R., et al. Challenge and Advantage of Materials in Design and Fabrication of Composite UAV // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 455. 2nd International Conference on Advancements in Aeromechanical Materials for Manufacturing (13–14 July 2018; Telangana, India). No. 1: 012005. DOI: 10.1088/1757-899X/455/1/012005
  21.  Баранов М.А., Никифоров А.С., Микрюков А.О. и др. Расчетные и экспериментальные исследования оценки механического поведения образцов из полимерных композиционных материалов с внедренным Smart-слоем // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2021. № 4. С. 162–177. DOI: 10.15593/perm.mech/2021.4.15
  22.  Шмидт А.Б. Численный анализ работы клеефанерных конструкций с дефектами изготовления // Вестник гражданских инженеров. 2011. №. 4(29). С. 41-46.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2026