ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА КОНВЕРТОПЛАНОВОГО ТИПА
Аннотация
В целях повышения эффективности и безопасности полетов проанализированы
результаты исследований определния центра нагрузки, центровки и тяжести летательного
аппарата на стадии проектирования и изготовления. Также проанализированы
характеристики существующих методов и средств, и на примере беспилотного летательного
аппарата конвертопланового типа разработана методология определения центра тяжести
летательного аппарата с применением известного метода «весы-масса». При определении веса
спроектированного и разработанного беспилотного летательного аппарата
конвертопланового типа и расчете координат центра тяжести был проведен анализ
среднеквадратичного отклонения и вероятной ошибки. Рассмотрены характеристики и
возможности практического применения мобильных электронных весов в качестве основного
средства измерения нагрузки беспилотного летательного аппарата в стационарных условиях, а
также непосредственного взвешивания, позволяющего определить центр тяжести. Описан
метод, разработанный для определения центра тяжести летательного аппарата с
повышенной точностью, и представлена модель построения предложенной системы.
Проанализированы результаты теоретических и экспериментальных исследований,
выполненных с целью определению массы и центра тяжести беспилотного летательного
аппарата. Для этого в соответствии с методикой плоскость лабораторного стола приводили
в горизонтальное положение с уровнемером и проверяли погрешности измерения цифровых
измерительных весов по результатам измерения эталонной нагрузки. Измерения повторяли,
меняя положение весов по часовой стрелке. По результатам измерений, поскольку центр
тяжести летательного аппарата принимался по обеим осям по-разному, а промежуточная
точка выпадала за пределы центральной оси (вправо или влево, вперед-назад), были проведены
повторные измерения путем смещения нагрузки в соответствующем направлении для
обеспечения центрирования во время измерений. По окончательным результатам были
построены диаграммы центра тяжести на основе расчетных значений координат точек
пересечения диагоналей и определены случайные значения наклона. На основании построенных
диаграмм с помощью программы был получен итоговый график со среднеквадратической
ошибкой отклонения летательного аппарата от оси симметрии, равной =0,047 см.
Литература
beskontaktnogo opredeleniya vesa i tsentra tyazhesti vozdushnykh sudov [Structural model of
a system for contactless determination of the weight and center of gravity of aircraft], Izvestiya
YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2018, pp. 156-167.
2. Askerov C., Nabiyev R., İsgandarov İ. TSifrovoy izmeritel' zagruzhennosti [Digital load
meter], Milli Aviasiya Akademiyasının Elmi Əsərləri [Scientific Works of the National Aviation
Academy], 2002, Vol. 2, pp. 104-111.
3. Nabiev R.N. Analiz metodov izmereniya zagruzhennosti i tsentrovki letatel'nykh apparatov v
Aeroportakh [Analysis of methods for measuring the workload and centering of aircraft at
Airports], Elmi Məcmuələr [Scientific Collections]. 2005, Vol. 7, No. 1, pp. 74-78.
4. Nabiev R.N., Abdullaev A.A., Garaev G.I. Konstruktivnoe oformlenie bespilotnogo letatel'nogo
apparata konvertoplanovogo tipa [Constructive design of an unmanned aerial vehicle of a
tiltrotor type], Aviakosmicheskoe priborostroenie [Aerospace instrumentation], 2022, No. 6,
pp. 3-13. DOI: 10.25791/aviakosmos. 6.2022. 1274.
5. Nabiyev R.N., Abdullayev A.A. Structural emplacement and layout of elements of the developed
convertiplane type unmanned aerial vehicle, Proceedings of the 2nd International Scientific and
Practical Conference. Concepts for the development of society’s scientific potential. Prague, Czech
Republic, 19-20.05.2022, pp. 325-330. DOI: 10.51582/interconf. 19-20.05.2022.041.
6. Nabiev R.N., Abdullaev A.A. Issledovanie osnovnykh aerodinamiche-kikh parametrov planera
bespilotnogo letatel'nogo apparata konvertoplanovogo tipa [Investigation of the main aerodynamic
parameters of the airframe of an unmanned aerial vehicle of a tiltrotor type],
Aviakosmicheskoe priborostroenie [Aerospace instrumentation], 2022, No. 4, pp. 17-33. DOI:
10.25791/aviakosmos. 4.2022.1274.
7. Nabiyev R.N., Garayev G.I., Abdullayev A.A. Conceptual functional design of hybrid energy
source of unmanned convertiplane, IOP Conference Series: Conference Scopus. Materials Science
and Engineering, 2020, 862, 022043. DOI: 10.1088/ 1757-899X/862/2/022043.
8. “Skywalker X8”. Assembly manual, January 2013, 35 p. Available at: www.raygrauberger.com
(accessed 17 July 2022).
9. Iskenderov I.A. Analitiko-imitatsionnaya model' sistemy beskontaktnogo opredeleniya massy i
tsentra tyazhesti samoletov [Analytical and simulation model of a system for contactless determination
of the mass and center of gravity of aircraft], Izmeritel'naya tekhnika [Measuring equipment],
2021, No. 12, pp. 35-41. Available at: https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-12-35-41.
10. Pashaev A.M., Gasanov A.R., Iskenderov I.A., Agaev E.A. Sposob beskontaktnogo opredeleniya
stepeni zagruzhennosti i tsentrovki vozdushnykh sudov [A method for contactless determination of the
degree of congestion and alignment of aircraft], Patent-invention, I2016 0003. Official Bulletin of the
Committee on Standardization, Metrology and Patents. The Republic of Azerbaijan, 2016, No. 5,
pp. 51. Available at: http://patent.copat.gov.az/_files/ Ixtira_2016_ 05.pdf (accessed 17 July 2022).
11. Rukovodstvo po tsentrovke i zagruzke samoletov GA SSSR. RTSZ-83 [Guidance on centering
and loading aircraft of the USSR GA. RCZ-83]. Part' 1 and 2. Moscow, 1983, 83 p. (168 s).
12. Marchenko D. Tsentrovka vozdushnogo sudna: mirovaya praktika, aktual'nye problemy,
perspektivy razvitiya [Aircraft alignment: world practice, current problems, development prospects].
Available at: http://www.ato.ru/content/centrovka-vozdushnogo-sudna-mirovayapraktika-
ktualnye-problemy-perspektivy-razvitiya, 2013 (accessed 29 August 2022).
13. National Aerospace Laboratory NLR-TP-2007-153. Analysis of aircraft weight and balance related
safety. Available at: http://www.skybrary.aero/bookshelf/books/1149.pdf. EASS, 12- 14.03,
2007 (accessed 09 September 2022).
14. Nabiyev R.N. Abdullayev A.A. Results of measurements carried out for the purpose of
determining the center of gravity of a convertiplane-type UAV, Proceedings of the 6th International
Scientific and Practical Conference «Current issues and prospects for the Development
of Scientific Research». Orleans, France. (October 19-20, 2022). Scientific Collection
«InterConf+», 2022, No. 26 (129), pp. 197-202. DOI: 10.51582/interconf.19-20.10.2022.021.
15. Cherepashchuk G.A., Potyl'chak A.P., Borzenkova A.V. Povyshenie tochnosti vzveshivaniya i
tsentrovki letatel'nykh apparatov [Improving the accuracy of weighing and centering of
aircraft], Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya [Aerospace engineering and
technology], 2014, No. 1, pp. 66-72.
16. Aircraft Weight and Balance Handbook. FAA-H-8083-1A”, 2007, Washington D.C. U.S.
Government Printing Office, pp. 23. Available at: https://www.faa.gov/regulations_policies/
handbooks_manuals/aviation/media/FAA-H-8083-1.pdf (accessed 30 August 2022).
17. Zagorskiy V.A., Kiselev D.Yu., Sanchutov V.I. Ispytaniya vozdushnykh sudov: elektron. ucheb
posobie [Aircraft testing: electron. textbook]. Samara: Izd-vo SGAU, 2014, 75 p.
18. Reutov A.A., Averchenkov V.I., Rytov M.Yu., Fedorov V.P. Imitatsionnoe modelirovanie
releynykh sistem regulirovaniya skorosti i konveyera [Simulation of relay systems for speed
control and conveyor], Vestnik MGTU im. N.E. Baumana [Bulletin of the Bauman Moscow
State Technical University], 2019, No. 2, pp. 76-90. Available at: https://doi.org/10.18698/
0236-3933-2019-2-76-90 (accessed 17 July 2022).
19. Petrov V.V., Shkavera K.N. Issledovanie tochnosti izmereniya rasstoyaniy lazernoy ruletkoy
«DISTO PRO» firmy «LEICA» [The study of the accuracy of measuring distances with a laser
tape measure "DISTO PRO" of the company "LEICA"], Zapiski Gornogo instituta [Notes of
the Mining Institute], 2004, Vol. 156, pp. 232-234.
20. Loktev D.A. Metody i modelirovanie izmeritel'noy sistemy kontrolya ob"ektov transporta po
ikh izobrazheniyam: diss. … d-ra tekh. nauk [Methods and modeling of the measuring system
for monitoring transport objects by their images: dr. of eng. sc. diss.]. Moscow, 2020.
21. Osadchiy S., Tymoshenko G. Methods for determining the weight and the center of gravity of
UAV, 2017 IEEE 4th International Conference Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles
Developments (APUAVD). DOI: 10.1109/APUAVD. 2017.8308794.
22. Nabiev R.N., Abdullaev A.A., Garaev G.I. Razrabotka kontseptual'noy funktsional'noy
skhemy bespilotnogo konvertoplana s gibridnym istochnikom energii [Development of a
conceptual functional scheme of an unmanned tiltrotor with a hybrid energy source],
Aviakosmicheskoe priborostroenie [Aerospace instrumentation], 2021, No. 5, pp. 03-18.
DOI: 10.25791/aviakosmos.5.2021.1217.
