Статья

Название статьи СТЕНД ДЛЯ НАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МАШУЩИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Автор А. Л. Филатов
Рубрика РАЗДЕЛ II. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
Месяц, год 01, 2018
Индекс УДК 007.52:004.896:004:942
DOI
Аннотация Рассматриваются проблемы, возникшие при исследовании и натурном моделировании махолетов с целью получения экспериментальных данных, необходимых при проектировании летательных аппаратов с машущими крыльями (мембранными и жесткими). Особенности генерирования подъемной силы и силы тяги, в отличие от классических планерных летательных аппаратов, равно как винтовых аппаратов, приводят к невозможности использования уже существующих решений в данной области. Дана формальная постановка задачи, а также описание всех основных требований, выдвигаемых к подобным комплексам. Решение этой проблемы было реализовано в специально разработанном лабораторном стенде, выполненном в виде длинных направляющих, по которым перемещается объект исследования, а также наборов датчиков, регистрирующих физические параметры, такие как перемещение, силу тяги, подъемную силу, частоту махов, оборотов двигателя и т.п. Разработанный макет машущего летательного аппарата устанавливается на специальную каретку, перемещение которой регистрируется программно-аппаратным комплексом. Последствием махов крыльев, которые создают аэродинамические силы, каретка с аппаратом перемещается по этим направляющим. Полученные данные передаются в компьютер при помощи регистратора данных по шине данных USB (или посредством карты памяти SD) и затем обрабатываются в математическом пакете MATLAB. Данный лабораторный стенд позволит не только производить моделирование специально разработанной модели махолета, но и снять параметры с уже существующих машущих летательных аппаратов, разработанных как в различных лабораториях, так и любителями. Предложенный вариант такого лабораторного комплекса отличает простота и дешевизна конструкции по сравнению с вариантами, рассмотренными далее в статье. Отказ от оптических средств регистрации перемещения позволило значительно упростить и добиться систематизации моделирования махолетов различных размеров и конфигураций. Как результат, был разработан и представлен вариант такого стенда, решающий данную проблему, а также объект исследования – тестовый вариант махолета с перепончатыми крыльями, изготовленный при помощи метода 3D-печати.

Скачать в PDF

Ключевые слова Орнитоптер; махолет; летательный аппарат; машущий летательный аппарат; лабораторный стенд; беспилотный летательный аппарат.
Библиографический список 1. Филатов А.Л. Перспективный движитель для орнитоптера // Вестник Инженерной школы ДВФУ. – 2015. – № 2 (23). – С. 33-38.
2. Jared A. Grauer. Modeling and system identification of an ornithopter flight dynamic model: Dissertation, Doctor of Philosophy. – 2012.
3. Robyn L. Harmon. Aerodynamic modeling of a flapping membrane wing using motion tracker experiments // Thesis, Master of Science. – 2008.
4. G.C.H.E. de Croon, K.M.E. de Clercq, R. Ruijsink, B. Remes, and C. de Wagter. Design, aerodynamics and vision-based control of the DelFly // International journal of Micro Air Vehicle. – 2009. – Vol. 1, No. 2. – P. 71-97.
5. Valiyff A., Harvey J.R., Jones M.B., Henbest S.M., and Palmer J.L. Analysis of ornithopter-wing aerodynamics // 17th Australasian Fluid Mechanics Conference. – Auckland, New Zealand, 5-9 December 2010.
6. Beando A., Chung J., Overton C., Pietri T., Ramirez K. Theoretical model and test bed for the development and validation of ornithopter designs // Thesis, Bachelor of Science. – 2014.
7. Ibrahim D. Design of a multichannel temperature data logger with SD card storage // Electronics World. – February 2009. – P. 26-32.
8. Kumar A., Singh I.P., and Sud S.K. Design and development of multichannel data logger for built environment // Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists. – 17-19 March 2010. – Vol. II.
9. Sumon Saha Md. Tofiqul Islam, M Zakir Hossain. Design of a Low Cost Multi Channel Data Logger. – 2013. – Vol. 5, No. 4. – P. 273-286.
10. Fd J.V. Caetano, C.C. de Visser, G.C.H.E. de Croon, B. Remes, C. de Wagter, J. Verboom and M. Mulder. Linear Aerodynamic Model Indentification of a Flapping Wing MAV based on flight data test // International journal of Micro Air Vehicle. – 2009. – Vol. 1, No. 2. – P. 71-97.
11. Designing a Microcontroller Based Temperature Data Logger. Department of Electrical and Instrumentation Engineering, Thapar Institute Engineering & Technology, Deemed University, Patiala, 147004, June 2006.
12. Jennifer L. Palmer, Malcolm B. Jones, and Jan Drobik. Design Elements of a Bio-Inspired Micro Air Vehicle // 2013 IFAC Intelligent Autonomous Vehicles Symposium. – June 26-28, 2013. – P. 235-241.
13. Dan Sanderson, Jourdan McKenna, Brian Baggaley, Frederick Wight. Design and Implementation of an Ornithopter // Worcester Polytechnic Institute. – 28 April, 2016.
14. Sachin Mishra, Dr. Brajesh Tripathi, Sahil Garg, Ajay Kumar, Pradeep Kumar. Design and Development of a Bio-Inspired Flapping Wing Type Micro Air Vehicle // Procedia Materials Science. – 2015. – No. 10. – P. 519-526.
15. Djojodigardjo H., Ramli A.S.S., Bari M.A.A. Kinematic and Unsteady Aerodynamic Study on Bi- and Quad-Wing Ornithopter // ASDJournal. – 2016. – Vol. 4, No. 1. – P. 1-23.
16. Djojodigardjo H., Ramli A.S.S., Bari M.A.A. Kinematic and unsteady aerodynamic modelling, numerical simulation and parametric study of flapping wing ornithopter // IFASD-2013.
17. Aimy Wissa, Jared Grauer, Nelson Guerreiro, James Hubbard Jr. Cornelia Altenbuchner, Yashwanth Tummala, Mary Frecker, and Richard Roberts. Free Flight Testing and performance Evoluation of a Passively Morphing Ornithopter // International Journal of Micro Air Vehicles. – 2015. – No. 1. – Vol. 7.
18. Hidetoshi Takahashi, Alice Concordel, Jamie Paik, Isao Shimoyama. The Effect of the Phase Angle between the Forewing and Hindwing on the Aerodynamic Performance of a Dragonfly-Type Ornithopter // Aerospace. – 2016. – No. 3, 4.
19. Mohd Firdaus Bin Abas, Azmin Shakrine Bin Mohd Rafie, Hamid Bin Yusoff, Kamarul Arifin Bin Ahmad. Flapping wing micro-air-vehicle: Kinematics, membranes, and flapping mechanisms of ornithopter and insect flight // Chinese Journal of Aeronautics. – 2016. – Vol. 29 (5). – P. 1159-1177.
20. DeLaurier, J.D., An Aerodynamic Model for Flapping Wing Flight // The Aeronautical Journal of the Royal Aeronautical Society. – April 1993. – P. 125-130,
21. Nicholson, B., Page, S., Dong, H., Slater, J., Design of a Flapping Quad-Winged Micro Air Vehicle, AIAA-4337, 2007.

Comments are closed.