MULTICOPTER.RU
http://multicopter.ru/forum/

М-коптер vs БАС «Иркут-2М» или, доплюнем до разработки ВПК?
http://multicopter.ru/forum/viewtopic.php?f=2&t=238
Страница 1 из 1

Автор:  Garik [ 30 апр 2010, 14:32 ]
Заголовок сообщения:  М-коптер vs БАС «Иркут-2М» или, доплюнем до разработки ВПК?

Затеял, такой вот проект. Для наведения порядка в своих мыслях решил излагать всё в письменной форме. Возможно это будет кому-то интересно.
Такой вот нескромный план работ образовался.
Очень хочется добраться до 4-ой части, а ещё больше до 5-й.
Позиции планирую заполнять по мере сбора информации, обсуждения, принятия решений и выполнения работ.
Рассчитываю на помощь всего сообщества в форме советов, опыта, знаний, критики, идей, дополнений, предложений.
Сразу предупреждаю, - делаю всё медленно и основательно. Процесс привлекает меня не меньше, чем результат. Пинки для ускорения процесса приветствуются =)

Часть 1. Предыстория вопроса
Увидев по «зомбоящику» очередную новость, что производители «жужжалки» поставили на службу в ряды МЧС и милиции очередную партию (что-то около 5 шт.) своих аппаратов, подумалось (даже с некоторым возмущением) – доколе? Почему используется старая как мир схема «летающее крыло» а не, например, микрокоптер? Ведь с первого взгляда, микрокоптер заведомо имеет преимущество при ведении, например, мониторинга из-за своей способности зависать в точке. Да и качество «картинки» заведомо должно быть лучше, чем то, скачущее как на рысаке ч/б видео с борта «Иркут-2М». Да и вообще, - интуитивно чувствую, что схема, используемая микрокоптером перспективнее и более многообещающая по своим возможностям и сферам применения, в том числе и в тех, где используется «Иркут-2М».
Неужели микрокоптер «не дорос» по своим возможностям и характеристикам до БАС (беспилотной авиационной системы) «Иркут-2М»?
Попробуем в этом разобраться.
1.1. БАС «Иркут-2М» в студию!
Итак, - что же за «зверь» такой этот Иркут? Начнём с ТТХ.
1.1.1. ТТХ БАС Иркут-2М:
табл. №1
Вложение:
tab1.jpg
tab1.jpg [ 47.59 KiB | Просмотров: 5175 ]

1.1.2 Выполняемые задачи:
Выполняет задачи мониторинга в широком диапазоне метеоусловий, обеспечивая получение и передачу на землю в реальном масштабе времени телевизионного изображения местности, определение координат наземных объектов по целеуказанию оператора, а также сбор и накопление видеоинформации.
БАС состоит из двух беспилотных летательных аппаратов (БЛА), наземных средств управления и технического обслуживания.
Летательный аппарат может выполнять полет в течение 1,25 часа и в реальном масштабе времени передавать видеоинформацию на наземную станцию управления, расположенную в радиусе до 20 км.
Время подготовки БЛА к вылету, включая проверку исправности, ввод полетного задания и приведение в состояние стартовой готовности не превышает 15 минут.
Запуск БЛА осуществляется с катапульты, посадка выполняется без применения специализированных аэродромных средств обеспечения при помощи парашюта на необорудованные площадки.
В конструкции БЛА широко использованы композитные материалы, обеспечивающие высокую прочность при относительно малой массе, а также устойчивость к воздействию внешних факторов. Конструкция обеспечивает быструю сборку и разборку без применения специальных технических средств.
1.1.3 Основными достоинствами БАС являются:
1) низкая стоимость эксплуатации и жизненного цикла;
2) управление комплексом не требует высокой квалификации персонала;
3) надежность и безопасность (возврат в точку старта, аварийная парашютная посадка).
Характеристики БАС взяты с сайта корпорации «Иркут»: http://www.irkut.com/ru/services/projects/muas/irkut2m/
Вот такой этот «зверь» «Иркут-2М».

1.2. Сравнительные характеристики и анализ двух систем
Сравним теперь его с микрокоптером того же класса. По моему представлению в этот класс попадают квадро- и гекса- коптеры. Для наглядности дополним табл. №1 ещё одной колонкой:
табл. №2
Вложение:
tab2.jpg
tab2.jpg [ 82.67 KiB | Просмотров: 5135 ]

1.3. Преимущества и недостатки двух систем в свете поставленных задач
...
Часть 2. Проектируем микрокоптер с характеристиками приближенными к БАС «Иркут-2М» (или, доплюнем или .../нет до разработки ВПК?)
2.1. Уточнение задач для микрокоптера

...
2.2. Выбор схемы микрокоптера
...
Интуитивно выбрана схема "гексакоптер"

2.3. ТЗ на полнофункциональный аппарат – испытательный стенд
2.3.1. Платформа для несения следующей полезной нагрузки:
1) Фотокамера LUMIX DMC-ZX3 (сухой вес: 137 г, с аккумуляторами и картой памяти SD: 159 г. Размеры: (Ш x В x Г) 97,8 x 54,8 x 26,0 мм);
Вложение:
fotocamera_LUMIX_DMC_ZX3.jpg
fotocamera_LUMIX_DMC_ZX3.jpg [ 40.33 KiB | Просмотров: 5059 ]

2) Видеокамера Panasonic HDC-SD10 (сухой вес: 227 г, с Li-ion аккумулятором (VW-VBG070E-K - 7.2V на 725 мач): 278 г. Размеры: (Ш x В x Г) 47.5 x 63.0 x 114.5 mm );
Вложение:
videocamera_HDC_SD10.jpg
videocamera_HDC_SD10.jpg [ 39.16 KiB | Просмотров: 5059 ]

...
2.4. Проектные работы
Как всегда телега впереди лошади, - процесс уже идёт...
...
2.4.1. Кольцевая насадка
Винт в кольцевой насадке.
Начал разбираться в кольцевой насадке и тут к стыду своему выяснил, что импеллер и винт в кольце это, как говорят в Одессе: две большие разницы. Импеллер, - вентилятор в кольцевом туннеле (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%80). Основные отличительные характеристики: много лопаток, длина кольца (тоннеля) достаточно большая (равна а то и больше диаметра кольца), за вентилятором идёт сужение кольца на 4-5%.
Винт в кольце, - винт в кольцевой насадке с профилем крыла, длина кольца существенно меньше диаметра винта, за полскостью винта идёт расширение внутреннего диаметра кольца (в соответствии с профилем).
На основании материалов с сайта: http://www.stroimsamolet.ru/069.php
Опыты показали (По материалам: И.В.Остославский В.Р. Матвеев Труды Центрального аэро- гидродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского. Выпуск 248 (перепечатка издания ЦАГИ им. проф. Жуковского г. Москва 1935 г) ), что эффективность кольцевой схемы возрастает с ростом коэффициента нагрузки. Наоборот, при малых может получиться проигрыш в к. п. д. Это предопределяет область применения колец в самолетостроении - в случаях сильно нагруженных винтов при тихоходных самолетах или, когда в силу каких либо соображений необходимо уменьшить диаметр винта против наивыгоднейшего, и указывает на целесообразность применения колец на аэросанях и на судах.
Режим использования винтов в микрокоптере, как мне представляется и есть режим сильно нагруженных винтов при малой скорости полёта и небольшом диаметре. Получается винту в кольцевой насадке прямая дорога в микрокоптеростроение.
Теория обещает нам увеличение тяги до 20%. По информации от Letalkin, - 2 ... 8 %. (требуется уточнить, постараюсь разобраться с графиками из вышеуказанной статьи).
Вырисовываются следующие основные параметры(требования) конструкции кольцевой насадки:
1) расположении винта внутри кольца - трубы в месте наибольшего ее сужения;
2) зазор между концом лопасти винта и насадкой 1-2% радиуса винта;
3) плавная форма профиля, образующего кольцо, особенно в носовой его части;
4) глубина кольца не должна быть большой, вероятно оптимальное соотношение глубины с диаметром кольца - 0.125 (надо уточнить);
5) винты с нормальным и средним шагом;
Встречалась информация на форумах, что "площадь, ометаемая лопатками импеллера должна быть равна площади выходного отверстия" и "угол сужения конуса от импеллера к выходному отверстию 4-5 градусов".
Параметры кольца под винт EPP1245:
1) внешний диаметр (в верхней самой широкой части) 330 мм;
2) внутренний диаметр 308,8 мм (по плоскости винта);
3) длина кольца 160 мм;
4) профиль кольца - CLARK-Y2 (до плоскости винта, далее прямой);
5) угол сужения конуса от винта к выходному отверстию 4% (надо ли?);
6) толщина стенки из карбона 0,2 мм (хватит?);
7) расчётный вес 45 г (одно кольцо), 6 колец 270 г (тяжеловато).
Вложение:
Комментарий к файлу: Кольцо с характеристиками больше подходящими для импеллера
kolco1.jpg
kolco1.jpg [ 77.57 KiB | Просмотров: 5175 ]

Неувязочки:
- соотношение глубины к диаметру аж 0.52, что противоречит требованию п.4. Надо ли уменьшить до положенных 40 мм ? :o У этих ребят http://www.cybertechuav.com.au/ высота кольца около 60-70 мм (точнее по фото измерить не могу).
- мал зазор между кольцом лопасти и насадкой 2 мм против 3 мм в соответствии с п. 2 требований.
Остановился на кольце со следующими параметрами: соотношение глубины к диаметру 0,25.
Параметры кольца под винт EPP1245:
1) внешний диаметр - 330 мм;
2) внутренний диаметр (по плоскости винта) - 310,8 мм;
3) длина кольца - 76,2 мм;
4) профиль кольца - CLARK-Y2, зазор между концом лопасти и внутренней частью кольца - 3 мм.
5) диаметр кольца от плоскости винта к выходному отверстию увеличивается (в соответствии с профилем);
6) толщина стенки из карбона 0,2 мм (хватит?);
7) расчётный вес 28 г (одно кольцо), 6 колец 168 г (уже лучше).
Вложение:
Комментарий к файлу: Кольцо в сборе с внутреннем профилем самолётного крыла CLARK-Y2
kolco_v_sbore.jpg
kolco_v_sbore.jpg [ 65.59 KiB | Просмотров: 5059 ]

...
2.4.2. Пропеллер EPP1245
...
2.4.3. Мотор
...
2.4.4. Рама
Конструкция рамы.
На текущий момент раму планируется изготовить из двух П-образных в сечении частей. Расчётный вес рамы: 232 г. Толщина стенок конструкции 0.5 мм (?)
Вложение:
Комментарий к файлу: Рама в сборе из двух П-образных частей
rama_v_sbore1.jpg
rama_v_sbore1.jpg [ 81.28 KiB | Просмотров: 5059 ]

Рама с кольцевыми насадками. Насадки планируется сделать съёмными. С креплением каждого кольца на три полиамидных (пластиковых) болта. Расчётный вес конструкции: 400 г.
Вложение:
Комментарий к файлу: Рама в сборе с кольцами
rama_v_sbore_s_kolcami1.jpg
rama_v_sbore_s_kolcami1.jpg [ 103.71 KiB | Просмотров: 5059 ]

...
2.4.5. Опора-подвес
...
2.4.6. Система спасения
...
2.4.7. Электроника
...
2.4.8. Батарея
...
Часть 3. Строим? Строим!
3.1. Технологии
Технология которую планируется использовать для изготовления несущих конструкций гексакоптера:
Холодное формование карбона штамповкой (по идее должно быть горячее, но увы, термошкафа на горизонте не наблюдается :( ). (по аналогии с технологией описанной здесь: http://www.rus-carbon.ru/main/about/press/faqcarbon.aspx ) Препрег готовится в виде сэндвича. После нанесения смолы ткань с обеих сторон покрывается либо полиэтиленовой, либо более термостойкой пленкой. «Бутерброд» пропускается между двух валов, прижатых друг к другу. При этом лишняя смола и нежелательный воздух удаляются, примерно так же, как и при отжиме белья в стиральных машинах образца 1960-х годов. В матрицу препрег вдавливается пуансоном, который фиксируется резьбовыми соединениями. Далее вся конструкция по идее должна помещаться в термошкаф (но не в нашем случае). Таким образом никакой эквилибристики с вакуумными установками для инфузии. Как всегда, всё гениальное просто ;) . Но!
Как пишет автор: "система матрица — пуансон требует либо 3D-моделирования, либо модельщика экстра-класса. Но это, все же, в сотни раз дешевле технологии с автоклавом." Что-то мне подсказывает, что доступ к "Autodesk Inventor 2010" и самодельному фрезерному станку с ЧПУ нам поможет.
...
3.2. Оборудование и инструмент
...
3.3. Материалы и комплектующие
...
3.4. Изготовление рамы
...
3.5. Изготовление подвеса и опоры
...
3.6. Сборка
...
3.7. Настройка
...
3.8. Испытания
...
Часть 4. В первый полёт?
...
Часть 5. Первое «задание»

Автор:  Shah [ 30 апр 2010, 14:52 ]
Заголовок сообщения:  Re: М-коптер vs БАС «Иркут-2М» или, доплюнем до разработки ВПК?

Я держал в руках Иркут 2! И присудствовал на полетах!! Аппараты отнюдь не модельки!! а очень серьезные!! Продуманны абсолютно все элементы!! При использовании сего, приходит понимание что авиамоделизм это просто детский лепет!! Имхо, вы пытаетесь сравнивать абсолютно разные вещи!! Ведь этот бпла разработан под конкретные цели!!, У него свои возможности!! А у М-коптера свои возможности!! И оценивая ту и ту технику, могу сказать что минусов у МК намного больше, чем у Бпла!!
Конечно же это мое мнение , и отговаривать я не собираюсь :) ,
Пс. еще присудствовал на полетах Иркут 1, производит намного большее впечатление чем иркут 2

Автор:  Letalkin [ 30 апр 2010, 22:28 ]
Заголовок сообщения:  Re: М-коптер vs БАС «Иркут-2М» или, доплюнем до разработки ВПК?

"будет ли польза от импеллера?"

Будет прибавка тяги, от 2 до 8 процентов, при условии, что между концом лопасти и стенкой зазор не бедет привышать 0,5-0,8 мм.
.

Автор:  Garik [ 01 май 2010, 10:29 ]
Заголовок сообщения:  Re: М-коптер vs БАС «Иркут-2М» или, доплюнем до разработки ВПК?

Letalkin писал(а):
"будет ли польза от импеллера?"

Будет прибавка тяги, от 2 до 8 процентов, при условии, что между концом лопасти и стенкой зазор не бедет привышать 0,5-0,8 мм.
.


Есть такая вот статья http://www.stroimsamolet.ru/069.php "О работе винта, помещенного в кольце. Кольцевое крыло."
Найдено на одном из форумов (увы не помню каком): "Одним из способов увеличения статической тяги винта без повышения мощности двигателя является применение кольцевой насадки. При этом статическая тяга увеличивается в 1,2 раза, что равносильно увеличению диаметра винта на 30%. Зазор между концом лопасти винта и насадкой составляет 1-2% радиуса винта."
Т.е. прирост 20%. При практической реализации наверняка такого идеального прироста не достичь.

Меня волнует сейчас вопрос: возрастёт ли потребляемый двигателем ток при использовании кольцевой насадки (при всех остальных равных условиях)?

Автор:  Letalkin [ 01 май 2010, 13:07 ]
Заголовок сообщения:  Re: М-коптер vs БАС «Иркут-2М» или, доплюнем до разработки ВПК?

Garik писал(а):
Меня волнует сейчас вопрос: возрастёт ли потребляемый двигателем ток при использовании кольцевой насадки (при всех остальных равных условиях)?

нет, потому что обьём воздуха остаётся тем-же что и был.
.

Страница 1 из 1 Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/