Определение аэродинамических характеристик малоразмерных беспилотных летательных аппаратов в лётном эксперименте

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается методика, программно-аппаратное обеспечение и результаты определения аэродинамических характеристик малоразмерного беспилотного летательного аппарата из лётного эксперимента. Существо предлагаемой методики состоит в использовании малоразмерных беспилотных летательных аппаратов для исследования аэродинамических характеристик различных аэродинамических компоновок и новых технических решений. Особенность программно-аппаратной реализации методики состоит в использовании малоразмерных электронных элементов и электромеханических компонентов, доступных на рынке, для разработки достаточно универсальной системы бортовых измерений. Приводятся описание и технические характеристики разработанной системы. Тестирование системы проведено на специально спроектированном и изготовленном беспилотном летательном аппарате с традиционной аэродинамической схемой, при проектировании которого использованы известные и достаточно достоверные аэродинамические характеристики для подобного типа аппаратов. Приводятся результаты обработки лётного эксперимента и вычисленные на его основе аэродинамические характеристики, которые показали достаточно хорошее совпадение с заложенными параметрами при проектировании экспериментального беспилотного летательного аппарата.

Об авторах

О. Е. Лукьянов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: lukyanovoe@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3762-0249

кандидат технических наук, доцент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

Д. В. Золотов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: dmitriy.zolotov.98@mail.ru

аспирант кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

О. Эспиноса Барсенас

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: oscar.espinosa.barcenas@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6538-7283

аспирант кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

В. А. Комаров

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: komarov.va@ssau.ru

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры конструкции
и проектирования летательных аппаратов

Россия

Список литературы

  1. Миронов А.Д., Владычин Г.П., Кондратов А.А. Методы исследований на летающих моделях. М.: Машиностроение, 1988. 144 с.
  2. Коpсун О.Н., Николаев С.В. Методика идентификации аэpодинамических коэффициентов продольного движения самолёта в эксплуатационном диапазоне углов атаки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 4. С. 269-276. doi: 10.17587/mau.16.269-276
  3. Николаев С.В. Методика оценки характеристик устойчивости и управляемости корабельных авиационных комплексов на основе рационального сочетания моделирования, идентификации и лётных экспериментов // Наука и Образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 10. С. 171-193. doi: 10.7463/1015.0813316
  4. Тюрина М.М., Порунов А.А. Система измерения высотно-скоростных параметров винтокрылых и сверхлёгких летательных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2007. № 4. С. 53-57.
  5. Максимов А.К. Метод косвенного измерения аэродинамических углов летательного аппарата с использованием акселерометров и датчиков давления // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 10. С. 893-899. doi: 10.17586/0021-3454-2019-62-10-893-899
  6. Максимов А.К. Оценка погрешностей косвенного измерения аэродинамических углов летательного аппарата с использованием акселерометров и датчиков давления // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 7. С. 634-639. doi: 10.17586/0021-3454-2020-63-7-634-639
  7. Higashino S.I., Sakurai A. A UAV flight-experiment system for the estimation of aerodynamic characteristics // 2nd AIAA Unmanned Unlimited Conf. and Workshop & Exhibit (September, 15-18, 2003, San Diego, California). doi: 10.2514/6.2003-6584
  8. Chung P.-H., Ma D.-M., Shiau J.-K. Design, manufacturing, and flight testing of an experimental flying wing UAV // Applied Sciences. 2019. V. 9, Iss. 15. doi: 10.3390/app9153043
  9. Sato M., Muraoka K. Flight controller design and demonstration of quad-tilt-wing unmanned aerial vehicle // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2015. V. 38, Iss. 6. P. 1071-1082. doi: 10.2514/1.g000263
  10. Хамза М.А.Х. Проектирование системы сбора полётной информации для расчёта аэродинамических характеристик БПЛА // Онтология проектирования. 2023. Т. 13, № 1 (47). С. 90-98. doi: 10.18287/2223-9537-2023-13-1-90-98
  11. Pixhawk. Flight controller: https://pixhawk.org/products/
  12. FeuyuTech FY-51AP. Flight controller. https://store.feiyu-tech.com/collections/uav-autopilot/products/feiyutech-fy-51ap-flight-controller-for-fixed-wing-aerial-photography-uav-drone-rc-plane-fpv
  13. AutoQuad autonomous multi rotor vechile controller. http://autoquad.org/
  14. Балакин В.Л., Лазарев Ю.Л. Динамика полёта самолёта. Расчёт траекторий и лётных характеристик: конспект лекций. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2002. 56 с.
  15. Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полёта. Траектории летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1969. 501 с.
  16. Lukyanov O.E., Espinosa Barsenas O.U., Zolotov D.V. Experimental model of an electric power plant for small UAV's automatic control systems // 2021 International Scientific and Technical Engine Conference (EC) (June, 23-25, 2021, Samara, Russian Federation). doi: 10.1109/ec52789.2021.10016802
  17. Лукьянов О.Е., Тарасова Е.В., Мартынова В.А. Удалённое управление экспериментальной установкой и автоматизация обработки экспериментальных данных // Известия Самарского научного центра РАН. 2017. T. 19, № 1. C. 128-132.
  18. Горлин С.М. Экспериментальная аэромеханика: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1970. 423 с.
  19. Buck A.L. New equations for computing vapor pressure and enhancement factor // Journal of Applied Meteorology. 1981. V. 20, Iss. 12. P. 1527-1532. doi: 10.1175/1520-0450(1981)020<1527:nefcvp>2.0.co;2
  20. Beard R.W., McClain T.U. Small unmanned aircraft: Theory and practice. Princeton University Press, 2012. 320 p. doi: 10.1515/9781400840601
  21. Челноков Ю.Н. Кватернионные модели и методы динамики, навигации и управления движением. М.: Физматлит, 2011. 556 с.
  22. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твёрдого тела. М.: Наука, 1973. 320 с.
  23. BMP180. Digital pressure sensor. https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/BST-BMP180-DS000-09.pdf
  24. BNO055. Intelligent 9-axis absolute orientation sensor. https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/datasheets/bst-bno055-ds000.pdf
  25. MPXV7002. Integrated silicon pressure sensor, on-chip signal conditioned, temperature compensated and calibrated. https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MPXV7002.pdf
  26. Обзор модуля micro SD карт, SPI: https://robotchip.ru/obzor-modulya-micro-sd-kart-spi/
  27. The Arduino Nano 33 BLE.
  28. https://docs.arduino.cc/static/8d5ff8c913179005a1245cf76bc97df7/ABX00031-datasheet.pdf
  29. Лукьянов О.Е., Золотов Д.В. Методологическое обеспечение подготовки проектантов и операторов беспилотных летательных аппаратов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20, № 1. С. 14-28. doi: 10.18287/2541-7533-2021-20-1-14-28

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».