Особенности компоновки БПЛА
Под беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) подразумевается летательный аппарат (ЛА), который летает без пилота и экипажа на борту.
БПЛА, как и пилотируемые воздушные суда, бывают самолетного и вертолетного типа (вертолеты и мультикоптеры – летательные аппараты с четырьмя и более несущими винтами).
БПЛА самолетного типа называется летательный аппарат тяжелее воздуха, подъёмная сила которого создается неподвижным относительно других частей летательного аппарата крылом при его поступательном движении в воздухе.
Превосходством БПЛА по сравнению с пилотируемыми воздушными судами является, прежде всего, меньшая стоимость эксплуатации, а также уменьшение регламентных работ.
Существует большое разнообразие подтипов БПЛА самолетного типа, различающихся по форме крыла и фюзеляжа. Практически все схемы компоновки самолета и типы фюзеляжей, которые встречаются у пилотируемых воздушных судов, применимы и в беспилотных ЛА.
Все ЛА самолетного типа можно классифицировать по следующим конструктивным признакам [1]:
– по числу и расположению крыльев;
– по типу фюзеляжа;
– по форме и расположению оперения;
– по типу, количеству и расположению двигателей;
– по типу и расположению шасси.
По количеству крыльев ЛА подразделяются на монопланы (с одним крылом) и бипланы (с двумя крыльями, расположенными одно над другим).
По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкоплан, среднеплан и высокоплан.
Фюзеляжи, не несущие оперения, называют гондолами. Оперение в этом случае поддерживается двумя балками, и ЛА при этом называют двухбалочными.
В зависимости от расположения хвостового оперения различают:
– ЛА стандартной схемы, у которых стабилизатор и киль размещаются в хвостовой части фюзеляжа;
– ЛА схемы «утка», у которых горизонтальное оперение расположено впереди крыла;
– ЛА типа «бесхвостка», у которых горизонтальное оперение отсутствует.
Большинство современных БПЛА самолётного типа выполнено по первой схеме, которая имеет следующие конструктивные разновидности:
– однокилевое оперение;
– разнесенное вертикальное оперение;
– V-обpазное оперение;
– Т-образное оперение.
Переднее расположение горизонтального оперения при использовании схемы «утка» повышает его эффективность, исключая его затенение впереди находящимся крылом.
Взаимное пространственное расположение частей ЛА и его оборудования называется компоновкой БПЛА.
В настоящее время сложились две основные схемы компоновки БПЛА самолетного типа: стандартная (классическая) и «летающее крыло». Реже используют схему «бесхвостка».
В горизонтальном полете без ускорения на БПЛА самолетного типа действуют следующие силы: тяга двигателя, сила тяжести, подъемная сила и лобовое сопротивление. Последние две силы относятся к аэродинамическим.
При горизонтальном полёте с постоянной скоростью подъемная сила уравновешивает вес ЛА, а сила тяги – силу лобового сопротивления.
Если подъемная сила больше силы тяжести, БПЛА набирает высоту, если меньше – снижается.
Если тяга больше силы лобового сопротивления, ЛА разгоняется, если меньше – скорость полета уменьшается.
Основной системой координат, используемой в динамике полета, является скоростная (подвижная) система координат, движущаяся вместе с ЛА. Начало этой системы координат находится в центре масс БПЛА.
Силы обычно раскладываются по трём осям: х – по направлению движения, y – перпендикулярно оси «Ох» в плоскости симметрии ЛА; z – перпендикулярно плоскости «хОy» и направлена по правому крылу.
Дополнительная аэродинамическая сила горизонтального оперения БПЛА самолетного типа, направленная вниз, уравновешивает пикирующий момент вокруг центра тяжести, создаваемый подъёмной силой крыла.
