Определение аэродинамических характеристик малоразмерных беспилотных летательных аппаратов в лётном эксперименте

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается методика, программно-аппаратное обеспечение и результаты определения аэродинамических характеристик малоразмерного беспилотного летательного аппарата из лётного эксперимента. Существо предлагаемой методики состоит в использовании малоразмерных беспилотных летательных аппаратов для исследования аэродинамических характеристик различных аэродинамических компоновок и новых технических решений. Особенность программно-аппаратной реализации методики состоит в использовании малоразмерных электронных элементов и электромеханических компонентов, доступных на рынке, для разработки достаточно универсальной системы бортовых измерений. Приводятся описание и технические характеристики разработанной системы. Тестирование системы проведено на специально спроектированном и изготовленном беспилотном летательном аппарате с традиционной аэродинамической схемой, при проектировании которого использованы известные и достаточно достоверные аэродинамические характеристики для подобного типа аппаратов. Приводятся результаты обработки лётного эксперимента и вычисленные на его основе аэродинамические характеристики, которые показали достаточно хорошее совпадение с заложенными параметрами при проектировании экспериментального беспилотного летательного аппарата.

Об авторах

О. Е. Лукьянов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: lukyanovoe@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3762-0249

кандидат технических наук, доцент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

Д. В. Золотов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: dmitriy.zolotov.98@mail.ru

аспирант кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

О. Эспиноса Барсенас

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: oscar.espinosa.barcenas@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6538-7283

аспирант кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

В. А. Комаров

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: komarov.va@ssau.ru

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры конструкции
и проектирования летательных аппаратов

Россия

Список литературы

  1. Миронов А.Д., Владычин Г.П., Кондратов А.А. Методы исследований на летающих моделях. М.: Машиностроение, 1988. 144 с.
  2. Коpсун О.Н., Николаев С.В. Методика идентификации аэpодинамических коэффициентов продольного движения самолёта в эксплуатационном диапазоне углов атаки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 4. С. 269-276. doi: 10.17587/mau.16.269-276
  3. Николаев С.В. Методика оценки характеристик устойчивости и управляемости корабельных авиационных комплексов на основе рационального сочетания моделирования, идентификации и лётных экспериментов // Наука и Образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 10. С. 171-193. doi: 10.7463/1015.0813316
  4. Тюрина М.М., Порунов А.А. Система измерения высотно-скоростных параметров винтокрылых и сверхлёгких летательных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2007. № 4. С. 53-57.
  5. Максимов А.К. Метод косвенного измерения аэродинамических углов летательного аппарата с использованием акселерометров и датчиков давления // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 10. С. 893-899. doi: 10.17586/0021-3454-2019-62-10-893-899
  6. Максимов А.К. Оценка погрешностей косвенного измерения аэродинамических углов летательного аппарата с использованием акселерометров и датчиков давления // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 7. С. 634-639. doi: 10.17586/0021-3454-2020-63-7-634-639
  7. Higashino S.I., Sakurai A. A UAV flight-experiment system for the estimation of aerodynamic characteristics // 2nd AIAA Unmanned Unlimited Conf. and Workshop & Exhibit (September, 15-18, 2003, San Diego, California). doi: 10.2514/6.2003-6584
  8. Chung P.-H., Ma D.-M., Shiau J.-K. Design, manufacturing, and flight testing of an experimental flying wing UAV // Applied Sciences. 2019. V. 9, Iss. 15. doi: 10.3390/app9153043
  9. Sato M., Muraoka K. Flight controller design and demonstration of quad-tilt-wing unmanned aerial vehicle // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2015. V. 38, Iss. 6. P. 1071-1082. doi: 10.2514/1.g000263
  10. Хамза М.А.Х. Проектирование системы сбора полётной информации для расчёта аэродинамических характеристик БПЛА // Онтология проектирования. 2023. Т. 13, № 1 (47). С. 90-98. doi: 10.18287/2223-9537-2023-13-1-90-98
  11. Pixhawk. Flight controller: https://pixhawk.org/products/
  12. FeuyuTech FY-51AP. Flight controller. https://store.feiyu-tech.com/collections/uav-autopilot/products/feiyutech-fy-51ap-flight-controller-for-fixed-wing-aerial-photography-uav-drone-rc-plane-fpv
  13. AutoQuad autonomous multi rotor vechile controller. http://autoquad.org/
  14. Балакин В.Л., Лазарев Ю.Л. Динамика полёта самолёта. Расчёт траекторий и лётных характеристик: конспект лекций. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2002. 56 с.
  15. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полёта. Траектории летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1969. 501 с.
  16. Lukyanov O.E., Espinosa Barsenas O.U., Zolotov D.V. Experimental model of an electric power plant for small UAV's automatic control systems // 2021 International Scientific and Technical Engine Conference (EC) (June, 23-25, 2021, Samara, Russian Federation). doi: 10.1109/ec52789.2021.10016802
  17. Лукьянов О.Е., Тарасова Е.В., Мартынова В.А. Удалённое управление экспериментальной установкой и автоматизация обработки экспериментальных данных // Известия Самарского научного центра РАН. 2017. T. 19, № 1. C. 128-132.
  18. Горлин С.М. Экспериментальная аэромеханика: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1970. 423 с.
  19. Buck A.L. New equations for computing vapor pressure and enhancement factor // Journal of Applied Meteorology. 1981. V. 20, Iss. 12. P. 1527-1532. doi: 10.1175/1520-0450(1981)020<1527:nefcvp>2.0.co;2
  20. Beard R.W., McClain T.U. Small unmanned aircraft: Theory and practice. Princeton University Press, 2012. 320 p. doi: 10.1515/9781400840601
  21. Челноков Ю.Н. Кватернионные модели и методы динамики, навигации и управления движением. М.: Физматлит, 2011. 556 с.
  22. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твёрдого тела. М.: Наука, 1973. 320 с.
  23. BMP180. Digital pressure sensor. https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/BST-BMP180-DS000-09.pdf
  24. BNO055. Intelligent 9-axis absolute orientation sensor. https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/datasheets/bst-bno055-ds000.pdf
  25. MPXV7002. Integrated silicon pressure sensor, on-chip signal conditioned, temperature compensated and calibrated. https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MPXV7002.pdf
  26. Обзор модуля micro SD карт, SPI: https://robotchip.ru/obzor-modulya-micro-sd-kart-spi/
  27. The Arduino Nano 33 BLE.
  28. https://docs.arduino.cc/static/8d5ff8c913179005a1245cf76bc97df7/ABX00031-datasheet.pdf
  29. Лукьянов О.Е., Золотов Д.В. Методологическое обеспечение подготовки проектантов и операторов беспилотных летательных аппаратов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20, № 1. С. 14-28. doi: 10.18287/2541-7533-2021-20-1-14-28

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах