Создание БПЛА с гибридной силовой установкой

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ 5
1.1 Цели и задачи работы 7
1.1 Исходные данные 8
1.2 Структура авионики БПЛА 8
1.3 Выводы по главе 10
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕАЛИЗАЦИИ БПЛА 11
2.1 Технологии источников энергии 11
2.1.1 Технологии солнечной энергии 11
2.1.2 Технологии гибридной энергии (электричество и двигатель внутреннего сгорания) 12
2.2 Технологии хранения энергии 14
2.2.1 Аккумуляторы 14
2.2.2 Конденсаторы 15
2.2.3 Топливные элементы 15
2.2.3 Ионистры 18
2.3 БПЛА на солнечной энергии 18
2.3.1 Принцип работы БПЛА на солнечной энергии 21
2.3.2 Технологии хранения энергии 22
2.3.3 Топливные элементы 23
2.4 Гибридные БПЛА 24
2.4.1 Принцип работы гибридных БПЛА 25
2.4.2 Технологии хранения энергии 28
2.4.3 Топливные элементы 29
2.5 Общие системы 30
2.5.1 Системы управления полетом 30
2.5.2 Системы навигации 31
2.5.3 Системы передачи данных 32
2.5.4 Датчики и камеры 33
2.5.5 Программное обеспечение 35
2.6 Выводы по главе 37
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ 38
3.1 Моделирование солнечной батареи 39
3.2 Выводы по главе 47
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ 49
4.1 Структурная схема системы навигации малоразмерного БПЛА 49
4.2 Требования к системе навигации малоразмерного БПЛА 50
4.3 Выбор технологий системы навигации малоразмерного БПЛА 51
4.4 Разработка алгоритмов навигации 55
4.5 Выводы по главе 56
ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИИ СОСТАВА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ 57
5.1 Исходная информация и математическая модель оптимизации состава бортового оборудования по совокупности показателей 57
5.2 Исследование различных вариантов построения силовых установок 61
5.3 Оценка энергетической эффективности силовой установки и ее соответствие требованиям задачи 67
5.4 Анализ влияния массы и габаритов каждой компоненты на общую производительность БПЛА 68
5.5 Выбор оптимального состава силовой установки 69
5.6. Сравнительный анализ различных вариантов силовых установок с учетом их точности, массы, надежности и наименьшей стоимости 72
5.7 Выводы по главе 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 76

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) в основном используются для съемки и наблюдения. Эти установки имеют очень специфические ограничения по мощности, стоимости, весу, пространству и продолжительности полета. Наиболее важным элементом оборудования БПЛА, влияющим на выполнение миссии, является источник питания, который должен обладать высокой плотностью мощности и энергии и работать с высокой эффективностью. Плотность мощности имеет решающее влияние на максимальную скорость, грузоподъемность, высоту полета и скорость набора высоты, в то время, как плотность энергии влияет на время (дальность) полета, пройденного без необходимости дозаправки или подзарядки энергией аккумулятора [1-3]. Удельная мощность системы обычно определяется весом топливного бака или аккумулятора энергии (аккумуляторная батарея, поворотное колесо, сосуд под давлением). Большинство современных беспилотных летательных аппаратов в настоящее время оснащаются двигателями внутреннего сгорания из-за их значительно более высокой мощности и плотности энергии по сравнению с электроприводами (обычно, примерно на порядок) [4-6]. Электрические двигатели сегодня рассматриваются только, как ограниченный привод даже для автомобилей, лодок, а также самолетов всех типов, несмотря на их несомненные достоинства, такие как эффективность и бесшумная работа, выгодные характеристики мощности и крутящего момента в области частоты вращения, экологичности (отсутствие выхлопных газов сгорания), относительно низкая стоимость инвестиции, высокая надежность и т.д.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕАЛИЗАЦИИ БПЛА
БПЛА могут работать на разных типах двигателей, включая электрические, бензиновые, дизельные или турбореактивные двигатели. Выбор конкретного типа двигателя зависит от целей миссии, требований к дальности полета, грузоподъемности и других факторов.
В зависимости от типа двигателя могут быть применены различные технологии выработки, хранения и использования энергии. Также для реализации БПЛА необходимо рассмотреть следующие элементы:
? системы управления полетом;
? системы навигации;
? системы передачи данных;
? датчики и камеры;
? программное обеспечение.
В данной главе изучим технологии, используемые для БПЛА как на солнечной энергии, так и для гибридных БПЛА.
2.1 Технологии источников энергии
2.1.1 Технологии солнечной энергии
Прямое преобразование солнечного излучения в электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов является одной из основных технологий использования солнечной энергии. Эта технология основана на использовании солнечных панелей, которые состоят из нескольких солнечных элементов. Они способны преобразовывать солнечную энергию в электрический ток путем высвобождения электронов. Этот постоянный ток может быть использован для питания различных устройств или для зарядки аккумуляторов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Bell A. G. Two-Stroke Performance Tuning (2nd Edition), 28 Nov 1999 HAYNES MANUALS INC, Newbury Park, United States, 271 p.
2. Расчёт на прочность элементов ДВС с помощью ANSYS с учётом тепловых процессов в камере сгорания / Бирюк В.В., Горшкалев А. А., Каюков С.С. и др. // Вестник СГАУ. 2015. Т. 14, № 2. С. 35-43.
3. Топологическая оптимизация в ANSYS [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/ blogs/dagov/topological-optimization-in-ansys
4. Рутковский В. О., Рутковская М. А. Оптимизация конструкций гибридных силовых установок // Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2019. - Том 1
5. МакаровЮ.В. Летательные аппараты МАИ / Ю.В. Макаров. - М.: МАИ, 2015. - 256 c.

6. Zvyagintseva, A.V. On the Stability of Defects in the Structure of Electrochemical Coatings /A.V. Zvyagintseva, Yu.N. Shalimov //Surface Engineering and Applied Electrochemistry. - 2014. - Vol. 50. - No. 6. - PP. 466-477.

7. Звягинцева А.В. Гибридные функциональные материалы, формирующие металлические структуры с оптимальной дефектностью для хранения водорода в гидридной форме /А.В. Звягинцева // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. - Саров: Изд-во «Научно-технический центр «ТАТА», 2017. - Номер: 16-18. - С. 89-103.
8. Е.Н.Савельев, Н.Р.Суюндуков, Д.Ш.Ахмедов Анализ работ в области создания гибридных двигателей и выбор оптимальной структурной схемы гибридного двигателя для мульткоптеров // «Инновационная наука», №9. – 2015
9. Ефанов В. Н., Тузбеков Р.М. Принципы формирования оптимального облика бортового оборудования перспективного вертолета // Вестник УГАТУ. – 2014. Т. 18, № 2 (63). С. 103–112.

Весь текст будет доступен после покупки