Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Оптимизация балансировочного угла поворота в интомоторной группы электроконвертоплана

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-4-50-60

Полный текст:

Аннотация

В работе исследовалась возможность улучшения энергоэкономических характеристик электроконвертоплана с подъемно-движительной винтомоторной группой для установившегося самолетного режима полета путем уменьшения расхода энергии винтомоторной группы в единицу времени или на единицу пройденного электроконвертопланом пути. Это достигается за счет выбора оптимальных углов поворота вектора суммарной тяги электроконвертоплана. В предлагаемом подходе балансировочный угол поворота винтомоторной группы является переменным в зависимости от аэродинамических характеристик электроконвертоплана, его винтомоторной группы. Поскольку винтомоторная группа оснащена приводами для ее поворота, то такой подход легко реализуется штатными средствами электроконвертоплана. Поворот вектора суммарной тяги, с одной стороны, приводит к увеличению эффективного значения аэродинамического коэффициента подъемной силой, а с другой стороны, сопровождается уменьшением проекции вектора суммарной тяги на вектор скорости полета, изменением лобового сопротивления, мощности, необходимой для создания тяги винтомоторной группы. Это обстоятельство и обуславливает необходимость решения задачи оптимизации с целью увеличения продолжительности или дальности полета на крейсерском режиме полета электроконвертоплана. В работе приводится методика расчета оптимальных углов поворота вектора суммарной тяги на основании уравнений установившегося движения электроконвертоплана на режиме крейсерского полета; выражения для суммарной мощности, необходимой для вращения винтов винтомоторной группы. Получены аналитические зависимости для оптимальных углов поворота вектора суммарной тяги в зависимости от соотношения площади крыла к суммарной ометаемой площади винтов винтомоторной группы и аэродинамического качества электроконвертоплана.

Об авторах

В. И. Бусурин
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Бусурин Владимир Игоревич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры систем автоматического и интеллектуального управления Московского авиационного института (национального исследовательского университета) 

г. Москва



П. В. Мулин
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Мулин Павел Викторович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры систем автоматического и интеллектуального управления Московского авиационного института (национального исследовательского университета)

г. Москва



Список литературы

1. Kim H.D., Perry A.T., Ansell Ph.J. A review of distributed electric propulsion concepts for air vehicle technology // 2018 AIAA/IEEE Electric Aircraft Technologies Symposium. Cincin-nati. Ohio, 9–11 July 2018. Pp. 77–98. DOI: 10.2514/6.2018-4998

2. Ciopcia M., Szczepanski C. Quad-Tiltrotor – modelling and control // Journal of Marine Engineering & Technology. 2017. Vol. 16. Pp. 331–336. DOI: 10.1080/20464177.2017.1388068

3. Cawez A., Collette A., Cotteleer L. и др. Autonomous electric vertical takeoff and land-ing aircraft [Электронный ресурс] // AIAA Graduate Team Aircraft Competition 2018-2019. AIAA. 2019. 89 p. URL: https://www.aiaa.org/docs/default-source/uploadedfiles/education-and-careers/university-students/design-competitions/2nd-place-grad-team-aircraft.pdf?sfvrsn=2733cf6b_0 (дата обращения: 21.04.2021).

4. Vuruskan A. Dynamic modeling of a fixed-wing VTOL UAV / A. Vuruskan, B. Yuksek, U. Ozdemir, A. Yukselen, G. Inalhan // Proceedings of the 2014 International Conference on Un-manned Aircraft Systems (ICUAS). IEEE. Orlando, Florida, USA, May 2014. Pp. 483–491. DOI: 10.1109/ICUAS.2014.6842289

5. Zaibin Ch., Hongguang J. Design of flight control system for a novel tilt-rotor UAV // Journal of Complexity. 2020. Vol. 2020. Pp. 1–14. DOI: 10.1155/2020/4757381

6. Yuksek B. Transition flight modeling of a fixed-wing VTOL UAV / B. Yuksek, A. Vurus-kan, U. Ozdemir, M.A. Yukselen, G. Inalhan // Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2016. Vol. 84, no. 1–4. Pp. 83–105. DOI: 10.1007/s10846-015-0325-9

7. Flores G., Lozano R. Transition flight control of the quad-tilting rotor convertible MAV // International Conference on Unmanned Aircraft Systems. IEEE, Atlanta, 28–31 May 2013. Pp. 789–794. DOI: 10.1109/icuas.2013.6564761

8. Finger D.F., Braun C., Bil C. The impact of electric propulsion on the performance of VTOL UAVs // CEAS Aeronautical Journal. 2019. Vol. 10. Pp. 827–843. DOI: 10.1007/S13272-018-0352-X

9. Oner K.T. Dynamic model and control of a new quadrotor unmanned aerial vehicle with tilt-wing mechanism / K.T. Oner, E. Cetinsoy, M. Unel, M. Aksit, I. Kandemir, K. Gulez // International Journal of Aerospace and Mechanical Engineering. 2008. Vol. 2, no. 9. Pp. 1008–1013.

10. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. Траектории летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1969. 500 с.

11. Johnson W. Helicopter theory. Courier Corporation, 2012. 1120 p.


Для цитирования:


Бусурин В.И., Мулин П.В. Оптимизация балансировочного угла поворота в интомоторной группы электроконвертоплана. Научный вестник МГТУ ГА. 2021;24(4):50-60. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-4-50-60

For citation:


Busurin V.I., Mulin P.V. Optimization of the trimming tilting angle of the electric tiltrotor propeller group. Civil Aviation High Technologies. 2021;24(4):50-60. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-4-50-60

Просмотров: 496


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)