Неожиданный прорыв. Российский конвертоплан взорвал рынок беспилотников. Конвертопланы и гибридные дроны перестают быть экзотикой - proRobots — LiveJournal Беспилотный конвертоплан
Это знают все. А сейчас мы представляем конвертоплан еще и с гибридным приводом. В ранних публикациях мы писали про беспилотный конвертоплан малого класса, у которого не было необходимости в обеспечении точной стабилизации в режиме зависания и в переходных режимах. Быстрый старт с одновременным переходом в горизонтальный полет не
создавали особых проблем со стабилизацией. Теперь аппарат подрос. Быстрого старта не получится. Вопросы стабилизации встают очень остро.
С чего все началось? С модели квадрокоптера, купленной в магазине игрушек:
И все бы хорошо, но летает недолго (батареи) и грузоподъемность никакая (мощность двигателей). А вот система стабилизации - идеальная. Первым решением было “добавить перца” аппарату. Мы добавили 2 пропеллера, приводимые в движение двигателем внутреннего сгорания через один вал. Такого “реактивного” взлета мы еще не видели. Через несколько секунд аппарат превратился в точку на небе. Посадка была идеальной. Поняв, что схема работает, мы решили ее развить. Получили патент. Вобщем, история в картинках:
Внимание! Все изображения схематичны и к реальному виду конвертоплана не имеют никакого отношения. Мы демонстрируем принцип.
Потом с крыльями и фюзеляжем:
Да, часть крыла поворотная для увеличения эффективности работы основных воздушных винтов.
Затем, то ли из эстетических соображений (многовато вентиляторов), то ли схема конвертоплана OSPREY не давала нам покоя, родилось следующее:
Внимание! Все изображения схематичны и к реальному виду конвертоплана TRH-14 не имеют никакого отношения. Мы демонстрируем принцип.
Да, да, да… Основные воздушые винты (1) с приводом от ДВС (3) и стабилизирующие воздушные винты (4) с приводом от электродвигателей (2) расположены соосно . Задача основных воздушных винтов - обеспечение равномерной (за счет применения общего вала (5)) подъемной силы . Задача стабилизирующих воздушных винтов - сохранение конвертоплана в горизонтальном положении , компенсация негативного влияния внешних факторов (колебания атмосферы, например) на работу основных воздушных винтов. Питание электродвигателей осуществляется от генератора электрического тока и, как резерв, от батарей. Разойдясь в своих фантазиях, мы добавили возможность изменения вектора тяги стабилизирующих воздушных винтов (на рисунке показан угол альфа) для обеспечения пущей маневренности в режиме зависания.
В итоге получилась довольно цельная конструкция (Патент 142287):
Возможны варианты конвертоплана для различных задач. Причем мы проработали нюансы конструкции, чтобы выбор варианта осуществлялся на сборочном конвейере, а не проектировался с чистого листа:
Итак, беспилотник-конвертоплан имеет простую систему стабилизации, высокую грузоподъемность и большой радиус действия. Что еще нужно для аппарата вертикального взлета и посадки? Полезная нагрузка - 50-70 килограмм. Маловато? А для людей, попавших в беду, 50-70 килограмм еды и средств спасения до прибытия основной помощи это мало? 50-70 кг аппаратуры для разведки - мало? А 50-70 кг ракет класса воздух-земля? И еще… Этот аппарат даже ребенок посадит на палубу авианосца .
Сейчас подали очередную заявку на патент. Везем его на выставку в Швейцарию. Хотели бы передать большой привет авиамоделистам из Министерства обороны и МЧС.
Пока все. Спасибо за внимание.
Итак, первый же показ разработки на выставке INVENTIONS GENEVA принес нам золотую медаль:
Главком ВКС России генерал-полковник Виктор Бондарев заявил, что в стране в интересах военных ведётся разработка конвертопланов и тяжёлых беспилотников.
По словам генерала, в будущем беспилотники смогут встраиваться в единую систему управления, что позволит существенно снизить расходы на подготовку операторов этих летательных аппаратов.
«Беспилотная тематика развивается. Как бы то ни было, обучить лётчика дороже, чем поставить на самолет хороший автопилот. Если уже сейчас оператор может управлять одним-двумя беспилотниками, то со временем, с развитием наземной составляющей, он сможет управлять пятью, а то и десятью аппаратами, поэтому это будет ещё дешевле», - заявил Бондарев.
Кроме того, он отметил, что беспилотная авиация в будущем сможет решать стратегические ударные задачи благодаря своей малозаметности и большей боевой устойчивости по сравнению с пилотируемой авиацией.
Конвертопланами называются летательные аппараты, способные выполнять вертикальную посадку и взлёт, как вертолёты, без взлётно-посадочной полосы, и горизонтальный полёт, как обычные самолёты. На сегодняшний день самым распространённым типом конвертоплана является американский Bell V-22 Osprey.
В горизонтальном полёте он может развивать скорость до 463 км/ч, а в вертикальном - до 185 км/ч. Osprey оснащён двумя двигателями Rolls-Royce T406. Это единственный конвертоплан, использующийся в военных целях.
Кандидат технических наук и независимый эксперт в авиационно-космической и оборонной отрасли Вадим Лукашевич в беседе с RT рассказал, что создание конвертоплана является полезной инициативой из-за высоких боевых показателей такого летательного аппарата. Однако эксперт напомнил, что создание Bell V-22 Osprey в США было сопряжено с большими трудностями.
«Конвертопланы на сегодняшний день состоят на вооружении только американской армии, являясь симбиозом самолёта и вертолёта. В обычном полёте это винтовой самолёт, который может производить вертикальный взлёт и посадку. По своим боевым возможностям этот аппарат находится где-то посередине между традиционным самолётом и вертолётом.
Это очень хорошая машина. В Америке она создавалась очень долго, очень тяжело проходила испытания. Были серьёзные катастрофы, в которых погибло очень много людей. Это серьёзная инженерная задача, и если мы её решим - это будет очень хорошо», - пояснил эксперт.
Создание тяжёлых беспилотников для нужд ВКС России, по мнению Лукашевича, также является позитивной новостью.
«Тяжёлые беспилотники имеют большую массу, запас топлива, дальность полёта и нагрузку, будь то боевые или системы разведки. Это более гибкие аппараты с широкими возможностями. С точки зрения повышения обороноспособности наших ВКС это тоже позитивная информация», - отметил эксперт.
Лукашевич подчеркнул, что о сроках поступления в войска сейчас могут знать только сами военные, и никакой информации на эту тему в экспертном сообществе пока нет.
«В создании тяжёлого беспилотника для нашей авиации ничего сложного нет, а вот создание конвертоплана - это достаточно серьёзная и принципиально новая задача. У американцев была достаточно большая программа стоимостью около $70 млрд, которая находилась на грани закрытия из-за опасений, что такой аппарат является концептуально невозможным. В этом плане нам проще: теперь мы знаем, что эта задача решаема, а остальное покажет время», - заключил эксперт.
Холдинг «Вертолёты России» ранее сообщил, что представит посетителям и другим участникам авиасалона МАКС-2017 опытный образец экспериментального беспилотного конвертоплана VRT30.
«В этом перспективном конвертоплане планируется использовать новейшую технологию сверхпроводимости, разработанную компанией „СуперОкс”, что позволит снизить массу силовой установки, агрегатов электрогенерирующей системы и систем электроснабжения», - подчеркнул глава холдинга Андрей Богинский.
Отмечается, что с конца 2018 года аппарат планируется отправить в серийное производство.
На авиасалоне МАКС в Жуковском главнокомандующий Воздушно-Космическими силами (ВКС) генерал-полковник Виктор Бондарев сообщил, что в России полным ходом идут работы по созданию самых разнообразных винтокрылых машин в интересах Министерства обороны. Это и традиционные транспортные, ударные, специализированные, а также беспилотные вертолеты, работающие «стаей». Что, впрочем, особой новостью не стало. Настоящая сенсация в других словах Бондарева: впервые объявлено, что наша страна намерена вскоре обзавестись принципиально новыми машинами — конвертопланами.
Причем, конвертопланами занимаются сразу две компании. В Жуковском на МАКСе представлен экспериментальный конвертоплан холдинга «Вертолеты России», который впоследствии предполагается довести до кондиций конкретной боевой машины со взлетной массой до двух тонн. Ну, а группа компаний «Кронштадт» намеревается создать семейство тяжелых беспилотных конвертопланов.
Задача весьма сложная, поскольку конвертоплан — крайне капризная в управлении машина, требующая для создания не только значительных финансовых затрат, но и длительной разработки. Вероятно, именно по этой причине в мире на сегодняшний день летают серийные конвертопланы лишь одной серии — Bell V-22 Osprey. Машины приняты на вооружения Корпуса морской пехоты и ВМС США в 2005 году. Их американцы создавали более трех десятков лет. Во время испытаний у них погибли 30 человек.
При этом за океаном стоит каждая такая «птичка», как современный истребитель — 115 млн. долларов. И это при том, что V-22 выпускают в транспортной, поисково-спасательной и противолодочной модификациях. То есть — их конвертопланы «не обременены» дорогостоящей аппаратурой управления огнем, обороняться могут лишь, отстреливая тепловые ловушки, на них нет комплекса РЭБ.
Конвертоплан MV-22 Osprey представлен на выставке "Air Tattoo" (Фото: Марина Лысцева/ТАСС)
Итак, что же это за машина? Конвертоплан совмещает в себе качества вертолета (при взлете и посадке) и самолета с тянущими винтами (при горизонтальном полете). Его несомненное достоинство — возможность работать без взлетно-посадочных полос и при этом превосходить вертолеты по дальности полета и полезной нагрузке.
До недавнего времени считалось, что у конвертоплана серьезные скоростные преимущества перед вертолетом. Однако сейчас вертолетостроители уже штурмуют планку в 500 км/ч, что не сильно уступает идущим им на смену «самолетам с пропеллерами».
Самолеты с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП), которые обладают и «вертолетным» взлетом, и «самолетным» горизонтальным полетом, крайне сложны в разработке. Поскольку при переходе с вертикального режима подъема на горизонтальный полет самолет становится неустойчивым. Что чревато авариями. Но у конвертоплана такая неустойчивость значительно выше. Потому что у самолета СВВП разные двигатели обеспечивают подъем и полет. У конвертоплана же одни и те же двигатели тянут машину сначала вверх, а затем толкают ее вперед. Переход на горизонтальный полет осуществляется в результате поворота оси винта на 90 градусов.
Надо заметить, что идея создания конвертопланов в мире витает давно. Начиная с 30-х годов, конструкторы в России, Европе и Америке с большим энтузиазмом ухватились за идею создания «вертолето-самолета». Но дальше строительства неработоспособных макетов дело долго не продвигалось. При этом проектировщики изобретали самые разнообразные схемы перевода летательного аппарата из вертикального в горизонтальный полет. Наиболее реалистичными из них были две — вертикальная схема и горизонтальная.
Первая представляет собой обычный самолет, установленный на хвост. Находящийся вверху самолета винт создает подъемную силу при взлете. Поднявшись на достаточную высоту, летательный аппарат переводится в горизонтальное положение и выполняет обычный полет в «самолетном» режиме. Такая схема имеет свои достоинства. Например, крылья конвертоплана при взлете не создают помехи воздушному потоку.
Но недостатки таких машин куда более существенны. Главный из них в том, что пилоту в двух режимах необходимо занимать внутри кабины два разных положения, поворачивая кресло на 90 градусов. Соответственно, должны смещаться на тот же угол и органы управления. Помимо этого при взлете пилот имеет небольшой обзор, если, конечно, не находится внутри стеклянного шара.
В 1954 году компания Convair начала испытания изготовленного по заказу ВМС США конвертоплана такого типа, получившего название XYF-1 Pogo. Его летные качества были прекрасными. Турбовинтовой двигатель мощностью 5850 л. с. позволял развивать максимальную скорость в 980 км/ч, а скорость подъема составляла 3200 м/мин. Но через два года проект был закрыт из-за того, что заказчики пришли к выводу: обычный летчик управлять этой машиной не в состоянии. Поскольку опытные испытатели единодушно заявляли, что при взлете и посадке конвертоплан превращается в «чертову ступу», совершающую последовательность безумных и непредсказуемых скачков.
Работоспособной, хоть также очень сложной в реализации, оказалась горизонтальная схема. Она представляет собой машину, у которой на 90 градусов поворачиваются винты. При взлете конвертоплан работает как обычный вертолет, а после набора необходимой высоты пилот поворачивает винты, которые становятся не подъемными, а тянущими.
При этом существует несколько вариантов перевода винтов в горизонтальный режим полета. Поворачиваются гондолы, в которых установлены двигатели с винтами. Или полностью крылья. Или же оконечности крыльев, на которых расположены двигатели с винтами.
Сегодня обидно сознавать, что первым в мире конвертопланом, запущенным в серийное производство, могла бы стать не американская, а советская машина. КБ Миля машину Ми-30 начало создавать в 1972 году. Грузоподъемность этого летающего «чудо-юдо» по проекту составляла до 5 тонн. Ми-30 должен был перевозить до 32 десантников на расстояние в 800 км, максимальная скорость равнялась 600 км/ч. Изготовление опытных образцов и их испытания было запланировано на период с 1986 по 1995 год. Однако в «перестройку» в стране сначала закончились деньги. А вскоре «закончилась» и сама страна.
Американский V-22 сделан по той же самой схеме, что и Ми-30. Два турбовинтовых двигателя расположены по концам крыла. И они способны поворачиваться на 98 градусов. Получилась весьма солидная машина, имеющая грузоподъемность до 9 тонн.
Большая часть закупленных Пентагоном конвертопланов эксплуатируется на универсальных десантных кораблях, а также на кораблях другого типа. Всего в США уже построено более 250 машин трех модификаций.
Вот основные летно-тактические характеристики Bell V-22 Osprey:
— длина 19 м;
— высота 6,7 м;
— площадь крыла 36 кв. м;
— диаметр трехлопастного винта 11,6 м;
— максимальная взлетная масса 25800 кг;
— силовая установка — 2 ТВД мощностью 2×4600 кВт;
— максимальная скорость 565 км/ч;
— скороподъемность 16 м/с;
— практический потолок 7900 м;
— боевой радиус действия 670 км;
— практическая дальность 2600 км;
— экипаж 3 человека;
— полезная нагрузка — 24 десантника или до 9 тонн груза в салоне.
Американский конвертоплан Bell-Boeing CV-22B (Фото: Zuma Press/TASS)
Наша страна довольно поздно осознала, что сильно отстает от США в этой области. Холдинг «Вертолеты России» занялись проблемой только в 2015 году. Причем — в инициативном порядке. При этом поначалу расчет был на заказчиков из «богатенького» нефтегазового сектора, которым предлагали эффективную машину для мониторинга, разведки и прочих действий в удаленных регионах (чаще всего назывался Крайний Север), где не существует аэродромов.
И вот сейчас прямо на МАКСе военные, выходит, тоже обратили внимание на этот проект. Сдается, что мотивы у них примерно такие же, что и при недавнем объявлении о начале разработки в ОКБ Яковлева самолета с вертикальным взлетом и посадкой, который Министерству обороны РФ как-то внезапно понадобился. Получается, и СВВП, и конвертоплан предназначены, в первую очередь, для эксплуатации в ВМФ РФ на перспективных кораблях, которые будут играть роль российских легких авианосцев.
Интересно, что конвертоплан в холдинге ВР разрабатывает не КБ Миля и не КБ Камова, которые уже многие десятилетия специализируются в смежной области — на вертолетах. Российскими конвертопланами озабочено входящее в холдинг конструкторское бюро «ВР-технологии», основанное сравнительно недавно — в 2014 году. И, следовательно, особого опыта в этой сфере не имеющее.
Соисполнителем разработки является компания «Аэроб» — резидент космического кластера инновационного парка «Сколково».
Темпы работы одновременно и впечатляют, и озадачивают. В прошлом году, через считанные месяцы после начала разработки, совершил первый полет беспилотный макет, на котором отрабатываются технологии и исследуются особенности управляемого полета конвертоплана. Впереди — три этапа. Вначале должен быть построен 300-килограммовый беспилотный образец. Затем появится 2-тонный беспилотник, который будет готов для производства и эксплуатации. В конце концов дело дойдет и до пилотируемой машины, которая, по словам разработчиков, не будет уступать «американцу», совместно разработанному компаниями Bell и Boeing.
Как говорится, поживем — увидим. Но есть опасения, что реализации этих планов силами двух новорожденных компаний не увидим не только мы, но и наши дети.
Далее о российском беспилотнике-конвертоплане RHV-35 представленном концерном «Вертолеты России». Его вес составляет 35 кг, он может подниматься на высоту до двух километров и нести полезную нагрузку до 6 кг. Дальность полёта беспилотника в автоматическом режиме составляет около 450 км. В движение дрон приводит гибридная силовая установка, позволяя разгоняться до 140 км/ч.
Сейчас в МАИ работают над снижением массы беспилотника и увеличением его грузоподъемности, но самое главное, схема аппарата уже утверждена и прошла испытания в лаборатории. «Птеродактиль» сможет находиться в воздухе значительно дольше, чем другие беспилотники, и нести большее количество аппаратуры за счет того, что не будет брать на борт аккумуляторы.
Еще одним достоинством привязной системы управления является полная защищенность от перехвата информации.
Другая особенность «Птеродактиля» заключается в том, что он сделан по схеме конвертоплана - летательного аппарата, воздушные винты которого могут поворачиваться вместе с крыльями. Подобная схема позволяет сочетать в одной машине достоинства самолета и вертолета. За счет этого дрон может развивать в воздухе достаточно высокую скорость, чтобы двигаться вместе с танком на полном ходу, при этом он способен подниматься в воздух с небольшой площадки, в том числе и непосредственно с корпуса танка.
Идея разведывательного беспилотного аппарата, управляемого по гибкому кабелю, не нова - впервые такое решение было реализовано в конце в 1960-х годов на западногерманском беспилотном экспериментальном вертолете Dornier Do-32K. Он управлялся по кабелю и по нему же получал топливо, - рассказывает «Известиям» военный эксперт Олег Желтоножко. - В настоящее время кабельный интерфейс используется на израильском коптере Hovermast, но он не применяется в составе боевой машины.
Как рассказывает Олег Желтоножко, систем, когда разведывательный дрон становится непосредственно частью боевой машины, пока не существует.
Использование легкого БПЛА, оснащенного тепловизором и радиолокационной системой в качестве внешней системы наблюдения, видится логичным решением именно для перспективной бронетехники, дальнобойность которой превосходит дальность видимости бортовых средств обнаружения, - говорит эксперт. - К примеру, основное орудие «Арматы» способно поражать цель на расстоянии 8 км, а дальность распознавания вражеского танка через визирный канал ограничивается 5 км. Кроме того, благодаря наличию «Птеродактиля» танк сможет вскрыть обстановку на поле боя, оставаясь в укрытии или спрятавшись за постройками или неровностями местности.
По мнению Желтоножко, оснащение бронетехники внешними системами наблюдения, способными обозревать местность хотя бы на расстоянии 10 км, обеспечит «Армате» неоспоримое преимущество перед любым из существующих противников.
Как идея вообще? Есть в ней потенциал? Почему не развивается в мире?
БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ – КОНВЕРТОПЛАН «ВР-ТЕХНОЛОГИИ»
TILTROTOR – UAVS «VR-TECHNOLOGIES»
17.02.2016
Не имеющий аналогов беспилотный конвертоплан успешно прошел очередной этап испытаний, совершив свой первый полет. Создателем аппарата стало инновационное конструкторское бюро «ВР-технологии» холдинга «Вертолеты России». Интерес к уникальной разработке проявляют компании нефтегазового сектора и различные ведомства.
«Работы над созданием уникальной машины начались в 2015 году. За это время мы добились значительных результатов и уже начали первый этап летных испытаний, – рассказал генеральный директор «ВР-технологии» Александр Охонько.
Проект реализуется в рамках программы «Вертолетов России» – «Скорость». Стоит отметить, что основной задачей при разработке данного беспилотника было создание летающей лаборатории для определения эффективности компоновочных схем и поиска инновационных решений.
Стоит отметить, что ряд потенциальных заказчиков уже готовы приобрести данный беспилотный комплекс для задач связанных с осуществлением мониторинга и охраной окружающей среды в местах, где невозможен взлет с ВПП. Комплекс может вести контроль задымлений в лесах и плотной городской застройке, осуществлять аэрофотосъемку, вести наблюдение за нефтегазовыми сооружениями, доставлять медикаменты в труднодоступные районы.
Проект перспективного многоцелевого беспилотного воздушного судна был представлен холдингом в августе 2015 года в рамках авиасалона МАКС.
Конвертопланы – это особый класс винтокрылой техники, обладающий рядом преимуществ по сравнению с традиционными летательными аппаратами, выполненными по самолетной или вертолетной схеме. Конвертопланы дают возможность выполнять вертикальный взлет и посадку на ограниченных по размерам площадках и при этом перевозить пассажиров или грузы на большей скорости и на большее расстояние, чем традиционная вертолетная техника.
«Вертолеты России» проводили испытания на базе инновационного центра «Сколково»
Вертолеты России
18.05.2016
«Вертолеты России» впервые покажут три новейших БПЛА в рамках выставки HeliRussia-2016.
Посетителям выставки будут продемонстрированы беспилотный вертолет, мультикоптер и модернизированный конвертоплан. Разработчиком этих аппаратов стало конструкторское бюро «ВР-Технологии» холдинга «Вертолеты России» (входит в Госкорпорацию Ростех).
В рамках проведения опытно-конструкторских работ по созданию беспилотного летательного аппарата конвертопланного типа специалистами «ВР-Технологии» была изготовлена экспериментальная летающая лаборатория аппарата для отработки системы автоматического управления и навигации на различных режимах полета. Кроме того, были проведены работы по синхронизации бортового оборудования конвертоплана с элементами полезной нагрузки (фото- и видеокамеры, сканеры, газоанализаторы, дымоуловители, различные датчики и тепловизоры).
«По сравнению с моделью, показанной на авиасалоне МАКС-2015, проведение дальнейших исследований привело к изменению планера конвертоплана. На выставке HeliRussia-2016 зрители смогут увидеть конвертоплан уже в модернизированном варианте с добавлением несущего крыла», – рассказал генеральный директор «ВР-Технологии» Александр Охонько, отметив, что изменения в конструкции конвертоплана способствовали увеличению дальности полета, а также повышению безопасности полета на переходных режимах этой перспективной машины.
Конвертоплан, вес которого составляет 35 кг, способен подниматься на высоту до двух километров и нести до 6 кг полезной нагрузки. Дальность полета беспилотника в автоматическом режиме составляет около 450 км, а в движение его приводит гибридная силовая установка, позволяя разгоняться до 140 км/ч.
Посетители выставки также смогут ознакомиться с натурными образцами еще двух моделей БПЛА: вертолета и мультикоптера, которые уже успешно прошли серию летных испытаний. Обе модели являются полностью автономными и способны выполнять задания по заранее заданному алгоритму без участия оператора.
Беспилотный 8-винтовой мультикоптер приводится в движение электродвигателем и способен провести в воздухе около часа, неся 3 килограмма полезной нагрузки. Максимальная скорость БПЛА не будет превышать 60 км/ч.
БПЛА вертолетного типа также оснащен электродвигателем и способен подниматься на высоту до двух километров, неся с собой до 5 кг полезной нагрузки, максимальная скорость полета при этом составляет до 120 км/ч. Конструкция вертолета позволяет применять и гибридную силовую установку для увеличения времени и дальности полета.
АО «Вертолеты России»
