ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО БПЛА ВЕРТОЛЕТНОГО ТИПА

Виктор Карабут; Виталий Дудник; Илья Самсонов

Виктор Карабут ИТА ЮФУ ИРТСУ
Виталий Дудник Донской государственный технический университет
Илья Самсонов Южный федеральный университет

Ключевые слова: Соосный вертолет, БПЛА, предварительное проектирование, ручной расчет, лопасть несущего винта, композитный материал

Аннотация

Беспилотные летательные аппараты все чаще используются в различных сферах деятельности человека. Одной из проблем, существующих при создании беспилотных вертолетов, является выбор параметров несущей системы, обладающей малой массой и выдерживающей все виды нагрузок. Соответственно, целью представленной работы является разработка эффективной несущей системы вертолета. В рамках данной статьи основной задачей является определение наиболее оптимального количества слоёв в композиционном материале несущего винта в соответствии с нормами летной годности АП-27/29/CS-LURS. Для решения поставленной задачи рассматривались направление действия и величин нагрузок в лопасти и в слоях композиционного материала. В статье графически представлена конструкция композиционной лопасти экспериментального вертолёта «Шмель», а также определены исходные данные, используемые при расчёте. Определены и сведены в таблицу основные параметры лопасти при различных вариантах нагружения. Графически представлена схема распределения сил на участке лопасти. Вычислена и сведена в график зависимость расчетных напряжений от относительного радиуса элемента лопасти. Определены напряжения в отдельных слоях лонжерона лопасти. При помощи критерия Цая-Ву проведён анализ композиционного материала и определён коэффициент, характеризующий взаимное влияние на напряжения и прочности материала. Представлено соотношение количества слоев ориентированных под определённым углом в пакете к общему количеству слоёв. Графически представлена зависимость критерия Цая-Ву от доли слоев имеющих непрямое расположение для многослойного пакета лопасти. По результатам работы было выявлено наиболее оптимальное соотношения количества слоёв, расположенных под определённым углом укладки.

Соосный вертолет, БПЛА, предварительное проектирование, ручной расчет, лопасть несущего винта, композитный материал.

Литература

1. V. Dudnik. Project of very light helicopter “Shmel” / V. Dudnik // Transactions of the INSITUTE of AVIATION. - 2016. - № 1 (242).
2. Миль М.Л. Вертолеты. Расчет и проектирование. Т.2. Колебания и динамическая прочность / М.Л.Миль [и др.]. – М.: Машиностроение, 1967. – 424 с.
3. Авиационные правила часть 27: Нормы лётной годности винтокрылых аппаратов нормальной категории. 2012 г. 171 с.
4. Самсонов И.К. Исследование зависимости прочности стеклопластиковых композиционных материалов на разрыв от типа плетения ткани и количества слоёв. // Инженерная наука и образование. – 2017. - №4; [Электронный ресурс] URL: http://engineering-science.esrae.ru/7-62
5. Миль М.Л. Вертолёты. Расчёт и проектирование. Т.1: Аэродинамика / М.Л. Миль [и др.] – М.: Машиностроение, 1966. – 450 с.
6. Hui Ma. A new dynamic model of rotor–blade systems / Hui Ma. // Journal of Sound and Vibration, Volume 357, 24 November 2015, Pages 168-194.
7. S. Suesse, M. Hajek. Rotor Blade Displacement and Load Estimation with Fiber-Optical Sensors for a Future Health and Usage Monitoring System // Conference: AHS 74th Annual Forum, At Phoenix, AZ, USA. May 2018.
8. Y. Skvortsov (2013): Mechanic of Composite Materials. SGAU, 94p, Samara.
9. E. Basharov, A. Dudchenko (2014): Design of Helicopter Parts from Polymer Composite Materials. MAI, 268 p, Moscow.
10. Кулиш Г.Г. Критерии прочности однонаправленного органопластика при трёхосном напряжённом состоянии. / Кулиш Г.Г., Цветков С.В. // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». 2018 г.
11. Углеродные волокна и углекомпозиты. Пер. с англ./ Под ред. Э. Фитцера. – М.: Мир, 1988. – 336 с. ил. ISBN 5-03-000632-Х.
12. Крысин В.Н. Крысин М.В. Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций. – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.: ил. ISBN 5-217-0533-5.
13. Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г. Полимерные композиционные материалы (часть 1): учебное пособие / – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013.
14. Лапицкая Т.В., Лапицкий В.А. Отвердитель Этал-1472 АО «ЭНПЦ ЭПИТАЛ».
URL: http://www.epital.ru/hardeneres/e-1472.html
15. Карабут В.В., Дудник В.В. Оптимизация параметров двухместного вертолёта малой взлётной массы. //Перспектива 2015. //Материалы международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных том IV. – С. 32-36.
16. Бурцев Б.Н., Вагис В.П., Селеменев С.В., Соосный несущий винт вертолета. Конструкция и аэромеханика. // Технический обзор. – Москва: фирма Камов, 2004. – 30 с.
17. Дьяченко Ю.В., Коллеров В.В., Мещеряков А.Н., Технология изготовления лопастей вертолетов. // учебное пособие / – Харьков: Изд-во Харьковского авиационного института, 1992. – 54 с.
18. Беспилотные летательные аппараты // справочное пособие / Воронеж: Издательско-полиграфический центр «Научная книга», 2015. – 616с.
19. Резниченко В.И. Изготовление лопастей вертолетов из неметаллических материалов: учебное пособие / - Москва: Изд-во Московского авиационного института, 1977. – 59с.
20. Карабут В.В., Дудник В.В., Лесняк С.В., Мордовцев А.А., Самсонов И.К. Исследование зависимости прочности стеклопластиковых композиционных материалов на разрыв от типа плетения ткани и количества слоев / ИНЖЕНЕРНАЯ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. – 2017. – №4 [Электронный ресурс] / ДГТУ. – Ростов н/Д, 2017. – Режим доступа: http://engineering –science.esrae.ru/7 –62.