Транспортная БАС Pegasus-50 с грузоподъёмностью 50 кг

БВС Pegasus с вертикальным взлетом и посадкой (рисунок 1) предназначен для полётов в сложных погодных условиях, при сильном ветре, в горах. Предусматривается линейка БВС двух этапов с грузоподъемностью до 50 кг (рисунок 1-а) и с грузоподъемностью до 200 кг (рисунок 1-б). Транспортные БВС будут иметь весовую отдачу на уровне 60-65%. Отказ от электрической трансмиссии и типовых каналов связи уменьшит помехи полезным нагрузкам и каналам связи. БВС будут иметь сменный двигательный отсек. В рамках проекта создается летный стенд, предназначенный для отработки режимов вертикального взлета и посадки в условиях сильной турбулентности.

Рисунок 1_Очерк
Рисунок 1 — Транспортные БВС первого этапа БВС «Pegasus-50» (а) и второго этапа БВС «Pegasus-200» (б, условное изображение)

Технические характеристики Pegasus-50

— Полётная скорость номинальная, км/час – 90;

— Полётная скорость максимальная, км/час – не установлено;

— Высота полета, м — не менее 2000;

— Полётное время, час: на штатном запасе топлива – не менее 3,5. Используя дополнительные баки — не менее 8;

— Размеры (ШхДхВ), м – не более 2х2х0,8;

— Масса полезной нагрузки, кг – не менее 50;

— Взлетный вес, кг — не более 110 (первый этап), в последующем не более 80 кг.

 

Транспортный БВС «Pegasus-50» разрабатывается в расчете на широкий спектр полезных нагрузок. Это требует адаптации его конструкции к этим полезным нагрузкам, разработки подвесов, стабилизированных платформ и т.п. На рисунке 2 показан пример разработки адаптеров под гидробуи и РЛС с активной фазированной решеткой.

Рисунок 2_Очерк
Рисунок 2 — Примеры адаптеров под целевую нагрузку

Размерность БВС «Pegasus-50» была выбрана, исходя из следующих соображений. Начиная с грузоподъемности в 50 кг, появляется возможность подвешивать разнообразную полезную нагрузку. Ускоренный рост продолжается до грузоподъемности 100- 120 кг. Чем тяжелее БВС, тем выше технический риск и выше стоимость БВС, которая растет прогрессивно. Выше 120 кг в этой размерности встречаются только специальные нагрузки.

 

В качестве полезной нагрузки может выступать различное навесное оборудование, включая РЛС, позволяющее производить съемку рельефа с альтиметрией, картографированием и построением ортофотоплана и матрицы высот при большой облачности или тумане.

 

На втором этапе планируется разработать БВС Pegasus-200 с улучшенными характеристиками. В конструкции будет применен несущий планер с пропульсивными профилями, более эффективные биротативные винто-кольцевые движители. Трансмиссия, по прежнему механическая.

 

Силовой отсек будет оснащен новым газотурбинным двигателем.

 

БВС будет оснащен адаптивным шасси, благодаря чему будет иметь способность садиться на неровную и качающуюся поверхность. При оснащении контейнерами для химических и биологических агентов БВС Pegasus-200 может применяться для обработки сельско-хозяйственных и лесных угодий.

 

Технические характеристики Pegasus-200

— Полётная скорость номинальная, км/час – 120-200;

— Полётная скорость максимальная, км/час – не установлено;

— Высота полёта, м — не менее 3000;

— Полётное время, час: на штатном запасе топлива – не менее 3,5. Используя дополнительные баки — не менее 8;

— Размеры (ШхДхВ), м – не более 2,5х2,5х1,2;

— Масса полезной нагрузки, кг – не менее 120;

— Взлётный вес, кг — не более 300;

— Тип двигателя — ДВС/РПД/ГТД или гибридный.

 

Функциональные возможности, характеризующие потребительские качества БВС

 

БВС серии Pegasus будут способны выполнять следующие виды авиационных работ, для которых в конструкции предусмотрены адаптеры для соответствующих полезных нагрузок:

— оказание помощи терпящим бедствие на суше и море;

— подвоз продуктов, медикаментов и других потребных грузов в зоны природных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;

— подсветка зон природных катастроф и зон чрезвычайных ситуаций в ночное время в течении длительного (несколько часов) времени;

— обработка дождевых и градовых облаков (на высотах до 4000 м);

— подвоз средств специального назначения в опасные зоны и зоны бедствия;

— тушение пожаров (в том числе и лесных) взрывным способом, при помощи кассетных средств большой емкости (с наполнением пожарными гранатами типа SAT119 ECO (Спасатель-01), Fire Fighter Throwing, модулями порошкового типа «Тунгуз — 0,65» и т.д.);

— постановка гидроакустических и гидротелеметрических буев;

— телевизионное наблюдения движения транспортных потоков на основных магистралях и вне дорог;

— проведения оптического мониторинга земной поверхности в различных диапазонах оптического спектра — тепловизуальная и мультиспектральная съемка местности, наблюдение за сельхоз угодьями, построение ортофотопланов и 3D изображений земной поверхности, кадастровая съемка и т.п.;

— радиолокационный мониторинг земной поверхности и окружающей среды обеспечение загоризонтной ретрансляции радиосигналов;

— ретрансляция линий широкополосной передачи информации;

— оперативное наращивание пропускной способности каналов сотовой связи в местах массового скопления людей;

— ретрансляции сигналов связи и управления.

 

Проект является реализацией задела, полученного в ходе проекта 87ГРНТИС5/26027, поддержанного Фондом в 2016 г. Проект занял первое место на внутреннем отборе проектов Аэронет в 2019 г, подавался на конкурс Развитие-НТИ-5, но не был поддержан. Развитием проекта станет БАС Pegasus — 120 и Pegasus — 200 с грузоподъёмностью 120 и 200 кг, соотвественно.

 

В ходе проекта 87ГРНТИС5/26027, поддержанного Фондом в 2016 г. была разработана технология быстро вращающихся валов и отработаны высоконесущие гибридные подшипники, которые позволили отказаться от газовой смазки.

 

В части аэродинамической компоновки были выполнены исследования профилей для несущего фюзеляжа. Было разработано и испытано несколько типов профилей с большой строительной высотой, подходящих для конструкции грузового отсека БВС. Аэродинамические модели (рисунок 3) были испытаны в аэродинамической трубе.

Рисунок 3_Очерк
Рисунок 3 — Модели пропульсивных профилей

Уже после окончания контракта были разработаны несколько видов компоновок, как с крыльями (рисунок 4), таки и бескрылые (рисунок 5). Выполнено их численное исследование.

Рисунок 4_Очерк
Рисунок 4 — Некоторые из разработанных тематических крылатых моделей
 

Рисунок 5_Очерк
Рисунок 5 — Некоторые из разработанных тематических бескрылых моделей

Для Pegasus — 50 разработан универсальный приборный отсек (рисунок 6).

Рисунок 6_Очерк
Рисунок 6 — Универсальный подвесной приборный отсек

В части конструктивного исполнения ранее было выполнено следующее.

 

С использованием специализированных пакетов аэродинамического и прочностного анализа (Ansys CFX и SW Flow Simulation, SW Simulation), проведен комплекс численных исследований по изучению условий обтекания и распределения основных нагрузок летательного аппарата при горизонтальном и вертикальном полете, спроектирована силовая схема несущей рамы (рисунок 7).

 

Рисунок 7_Очерк
Рисунок 7 — Результаты расчетов рамы Pegasus — 50

В части системы управления и исследования динамики полёта выполнено следующее.

— Выявлены условия, при которых данный аппарат является статически устойчивым.

— Предложены различные способы управления аппаратом.

— На летном, упрощенном прототипе аппарата проведена отработка возможных алгоритмов его управления, в результате которой было показано, что использованные способы управления были выбраны правильно и обеспечивают стабильность аппарата, на всех режимах его полета.

— Отработана технология производства блока управления, которая, практически без переделок, может быть использована и для производства блока(ов) управления штатного варианта.

— Разработан летный симулятор, учитывающий все условия последующей эксплуатации, включая моделирование атмосферных явлений. В процессе полетов на симуляторе, выявлен интересный и, как представляется, важный факт, который может быть использован и в большой авиации (включая пилотируемые летательные аппараты) состоящий в том, что принятая компоновка является абсолютно устойчивой на заданных скоростях полета и углах атаки.

 

Исследованы характеристики ВКД, что позволило определиться с грузоподъемностью и динамическими характеристиками БВС Pegasus — 50 (рисунок 8). Изучены варианты с различным количеством лопастей, глубиной кольца, биротативные варианты. Отобраны рабочие варианты для экспериментального БВС.

Рисунок 8_Очерк
Рисунок 8 — Некоторые виды исследованных винто-кольцевых движителей

Для оценки массо-габаритных и стоимостных характеристик БВС и уточнения бюджета проекта была выполнен разработка упрощенной модели 1:1 (рисунок 9).

Рисунок 9_Очерк
Рисунок 9 — Полная упрощенная модель