Колоссальное преимущество квадрокоптеров и дронов вертолетного типа, связанное с отсутствием необходимости организации взлетно-посадочной полосы (ВПП) позволяет последним с высокой точностью взлетать и садиться почти в любой заданной точке. Их слабой звено, в сравнении с беспилотниками с фиксированным крылом “самолетного типа” – ощутимый проигрыш в энергоэффективности. Последние, в подавляющем большинстве, также далеки от совершенства — для взлета им понадобится катапульта или довольно протяженная ВПП, позволяющая набрать достаточную скорость взлета. Интересной альтернативой стоит признать конвертопланы – летательные аппараты, располагающие возможностью смены положения винта, крыла, двигателя или жалюзи с целью изменения вектора тяги из вертикального положения в момент взлета и посадки на горизонтальное — в полете. Таким образом, располагая энергоэффективностью БЛА самолетного типа, конвертопланы сохраняют и возможность вертикального взлета, как дроны и квадрокоптеры. Вместе с тем, необходимость выдерживать требования концепции существенно усложняет и удорожает их конструкцию.
Если о первых трех типах БЛА большинство из нас знает, то о таком летательном аппарате, как тейлситтер (Tailsitter) слышали далеко не все.
Сама идея, лежащая в основе и принципе действия конструкции тейлситтеров далеко не нова. Так концепт истребителя вертикального взлета и посадки Focke-Wulf Triebflugel был разработан еще в далеком 1944 в Германии. Над разработкой аналогичных аппаратов работали в США (Convair XFY Pogo) и во Франции (SNECMA Coleoptere). Но ни в одной из перечисленных стран широкого распространения пилотируемые летательные аппараты этого типа не получили. Теперь, спусти семь с лишним десятков лет идея, в своем видоизмененном «беспилотном» исполнении, снова обретает реальные очертания.
Focke-Wulf Triebflugel
Convair XFY Pogo
SNECMA Coleoptere
Главное отличие конвертоплана от тейлситтера в том, что конструкция последнего не располагает поворотными элементами. Поэтому, по сути, тейлситтер – модифицированный дрон с фиксированным крылом и вертикальным взлетом. Как выглядит тейлситтер “в деле” вы можете увидеть на видеоролике TED ниже (мин. 1.50 … 3.28).
Wingtra – так назвала свой тейлситтер одноименная компания при Швейцарской технической школе Цюриха. На стартовой площадке, как это видно на рисунке ниже, дрон удерживается благодаря нескольким опорным точкам — ребрам, отходящим от хвоста и крыльев. Именно эта особенность конструкции связывает БЛА с его названием: “tailsitter” (тейлситтер), буквально — “сидящий на хвосте”. Поднявшись в воздух на пропеллерах, аппарат разворачивается горизонтально и отправляется по воздушному маршруту подобно дронам самолетного типа.
Модель швейцарцев комплектуется аккумуляторной батареей, заряда которой хватает на час полета на дистанции до 60 км. Дрон может пролагать маршрут по заранее намеченным точкам без помощи оператора. Для совершения автономной посадки аппарат использует встроенную в хвост камеру. Как и знакомые нам квадрокоптеры, тейлситтер Wingtra способен переносить некоторую полезную нагрузку. Это может быть, к примеру, оборудование для инспекции сельскохозяйственных угодий или линий электропередач, медикаменты и другой малогабаритный полезный груз различного назначения. В компании Wingtra рассчитывают наладить массовое производство первой серии тейлситтеров к 2017 году.
Было бы странно, если бы все, что связано с перспективными разработками не находило бы отклика у инженеров Поднебесной. Один из центров разработки моделей тейлситтеров – Проектно-конструкторский институт авиастроения в Ченду. Первый действующий прототип, tailsitter БЛА VD 200 инженеры института представили еще в 2013 году. Размах крыльев махины составил без малого 4.6 метра, вес – 200 кг, длина, от пропеллера — до хвоста 1.8 м, диаметр пропеллеров – 2 метра, предельная скорость лета – 260 км/час, полезная нагрузка до 20 кг, дальность полета – 150 км, допустимое время пребывания в воздухе – до 3 часов.
БЛА VD 200 (Уменьшенная копия)
Дрон-tailsitter V-BAT, разработанный американской компанией MLB при поддержке DARPA способен оставаться в воздухе на протяжении 8 часов, перемещаться со скоростью до 83 км/ч и подниматься на высоту до 4.5 км. Допускается дооснащение беспилотника роботизированным манипулятором для выполнения ряда несложных задач.
Спектр возможностей БЛА V-BAT достаточно широк — от выполнения ударных военных миссий, воздушного патрулирования, поиска и обнаружения целей, аэрофотосъемки — до мониторинга городской инфраструктуры, автономной доставки и размещения полезного груза, надзора за сельхоз- и лесными угодьями, наблюдение ареала обитания диких животных и пр.
V-BAT
Концепция тейлситтера легла в основу проекта TERN американской компании Northrop Grumman, получившей в 2015 году $93 от агентства DAPRA на разработку палубных дронов с вертикальным взлетом, способных превратить практически любой корабль ВМС США в некоторое подобие ударного авианосца.
Таким образом, трудно не согласиться, что объединив лучшие качества БЛА самолетного и вертолетного типа, дроны-тейлситтеры получили в сравнении ряд своих уникальных преимуществ.
Взлет и полет тейлситтера. Испытание прототипа в полевых условиях
На этом всё, с вами был простой сервис для выбора сложной техники Dronk.Ru. Не забывайте подписываться на наш блог, будет ещё много интересного…
Спонсор поста кэшбэк-сервис LetyShops. Возвращайте деньги за любые покупки в интернете. Подробнее о том что такое кэшбэк-сервис читайте в нашей статье Выбираем кэшбэк-сервис на 6-летие Алиэкспресс
Комментарии (12)
PolyAkaMorph
26.05.2016 09:48+4«американской компании Northrop Grumman, получившей в 2015 году $93 от агентства DAPRA на разработку палубных дронов»
Денег хватило только на картон для бумажных самолетиков =)
denis_g
26.05.2016 10:11А кто вот эту вундервафлю помнит? ;)
https://www.youtube.com/watch?v=uee_BFibp9Y
Bedal
26.05.2016 11:52Повторюсь, извините: эффективность движителя максимальна, когда скорость отбрасываемой струи только ненамного выше скорости полёта. Для вертикального взлёта=посадки это означает необходимость винтов большой площади.
Но очевидно, что для горизонтального полёта нужна бОльшая скорость струи, а вертолётообразные винты неэффективны.
Так что сделать аппарат, который будет в описываемой концепции эффективен/выгоден — на самом деле далеко не просто.kraidiky
26.05.2016 13:21+1Рискну поспорить, не на много только для больших винтов, у более мелких запросто может быть оптимум и в два раза от скорости скольжения.
http://chekhov-air.narod.ru/IndexFiles/ris3.gif
обычно предельная тяга движка отличается от крейсерской процентов на 15-25, при вооружении такими двигателями такие агрегаты придётся экипировать здоровыми, почти вертолётными винтами движками и да, всё будет плохо.
Но если мы сравниваем сейчас с квадрокоптерами то открываается два интересных способа решать проблему.
1) Асинхронные электродвигатели могут иметь гораздо большие диапазоны мощности на короткое время с очень хорошей управляемостью этой мощностью. Так что если установка электрическая или гибридная аппарат может при первоначальном отрыве просто на короткое время врубать на движке тягу X4 и взлетать со сравнительно маленьким винтом работающим в нездоровом режиме, после чего уже штатно лететь по самолётному. А с хорошим движком, как известно, и табуретка летает.
Пример движка, который я недавно разгладывал, сделанного конторой делающей движки для авиации:
http://electrotransport.ru/ussr/index.php?PHPSESSID=cguh7vtu1r8fma40jfucjgc5e0&topic=25059.18
При весе 13 кг (предназначен для максискутера) и штатной мощности 10КВт и максимальной 20КВт энтузиасты прикручивают к нему водяное охлаждение и на время набора скорости вполне нормально получают от него 50.
2) Этот вариант мне нравится ещё больше и пригоден для больших аппаратов. Ставим на концевиках винтов ракетные движки, как на сверхлёгких вертолётах делают. Технология отработана ещё где-то в 70-80-ых. Эти ракетные движки опять же дают винту нездоровую тягу но только на этапах взлёта и посадки. Всё остальное время летим по самолётному. Движки такие просты в конструкции, и не весят почти ничего, в отличии от монстров со второго рисунка.Bedal
27.05.2016 12:25По части «намного»/«ненамного» — тут дело не в небольших винтах и вообще не в технических подробностях. Берётся аппарат в целом как чёрный ящик.
>если мы сравниваем сейчас с квадрокоптерами
Картину меняет не многовинтовая схема, а именно применение электродвигателей. Так — верно.
Про «нездоровый режим» — верно. Это ведёт к тому, что аппарат с небольшой длительностью полёта будет невыгоден — слишком велик вклад «нездорового режима». Вот если несколько часов летать — то да, потратиться на вертикальный взлёт не так жалко.
Ракетные движки на концах винтов — это, извините, «адъ и израиль». Если не осознаётся, почему, то и продолжать разговор смысла нет.kraidiky
28.05.2016 09:29>> Если не осознаётся, почему, то и продолжать разговор смысла нет.
И опять вы отчасти правы. Судя по всему прежде чем с людьми разговаривать вам стоит сначала с википедией поговорить «Схемы вертолётов#Одновинтовые схемы с реактивным принципом вращения лопастей»:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%85%D0%B5%D0%BC%D1%8B_%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82%D0%BE%D0%B2#.D0.9E.D0.B4.D0.BD.D0.BE.D0.B2.D0.B8.D0.BD.D1.82.D0.BE.D0.B2.D1.8B.D0.B5_.D1.81.D1.85.D0.B5.D0.BC.D1.8B_.D1.81_.D1.80.D0.B5.D0.B0.D0.BA.D1.82.D0.B8.D0.B2.D0.BD.D1.8B.D0.BC_.D0.BF.D1.80.D0.B8.D0.BD.D1.86.D0.B8.D0.BF.D0.BE.D0.BC_.D0.B2.D1.80.D0.B0.D1.89.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D1.8F_.D0.BB.D0.BE.D0.BF.D0.B0.D1.81.D1.82.D0.B5.D0.B9
А ещё с ютубом можно поговорить по запросу «сверхлёгкие вертолёты», а потом уже возвращайтесь.
Arxitektor
26.05.2016 20:16Как же мне нравятся реактивные конвертопланы как в этом ролике по игре
https://www.youtube.com/watch?v=D7XCAgj0TtI
2.38.
Интересно сделать такой реально хотя бы дрон?darkfire77
26.05.2016 20:51Вот ссылка на модели профессионального авиамоделиста
http://forum.rcdesign.ru/f124/thread364136-2.html
Он делал модели Samson SA-2 по фильму «Аватар», из Терминатора и еще прочие.
Они летают, но у Всех проблема, ворочать только 2-мя импеллерами, винтами и соплами для стабилизации надо сразу в 2-х плоскостях.
Это как-бы возможно, но дорого. Плюс есть всегда лаг, которого достаточно что-бы грохнуться. Даже в автомобилях, лаг в нажатии на педаль газа, на поворот руля на скоростях выше 100 км, черевато аварией.
А тут, если замедлять вертикально-горизонтальную скорость до нуля для безопасности будет сожрано очень много топлива.
Плюс ворочать существующими реактивными движками опасно, они не рассчитаны на такие маневры.
Даже новый оспрей будут делать по схеме неподвижные движки в корпусе + удлинители + поворотные только редуктора.
Как вариант будут делать турбину+генератор+поворотные электродвигатели. Для гражданки дорого, но воякам сойдёт.
Может кто-то и сделает модельку на турбореактивных движках. Но как минимум на 3-х — 4-х.
Так что не скоро увидим реальные прототипы машин из видеоролика.
OldFisher
Модель 1-BDY.