Беспилотные летательные аппараты широко используются для разведки, исследований месторождений, контроля границ и даже доставки грузов. С каждым годом системы БПЛА модернизируются, инженеры повышают производительность и уменьшают габариты бортовой аппаратуры, чтобы обеспечить легкий взлет и высокую скорость дрона. Это касается и важнейшей части беспилотника — двигателя. Он должен быть небольшим по размеру, надежным в эксплуатации, с низким расходом топлива, длительным сроком службы и хорошими высотными характеристиками. Молодые ученые Пермского Политеха разработали малогабаритный двигатель для БПЛА с новаторской системой подачи топлива и возможностью дистанционного контроля параметров. Умная система позволит на 30 процентов снизить затраты на производство и эксплуатацию двигателей для беспилотников.
3D-модель турбореактивного двигателя / © Асадихендустани Даниял, ПНИПУ
Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Беспилотные летательные аппараты используются в военных целях для разведки, наблюдения, нанесения ударов, радиопомех, передачи данных и разных видов грузов. В гражданских – для контроля границ, поиска пропавших людей, аэрофотосъемки, пожарного и полицейского наблюдения. В научной сфере с помощью беспилотников проводят исследования в области геологии, экологии, метеорологии и других.
Принцип работы БПЛА основан на комбинации сенсорных систем, автопилота и программного обеспечения. Такие сенсоры, как камеры, радары, лидары и система навигации, собирают информацию об окружающей среде и положении аппарата. Они передаются в автопилот, который обрабатывает информацию и принимает решения о дальнейшем поведении беспилотника, управляя двигателем и отклонением аппарата от заданной траектории.
Двигатель – самая главная часть летательных аппаратов. Разработка новых установок и совершенствование существующих имеет большое значение для беспилотной авиации России. Ученые Пермского Политеха разрабатывают турбореактивный двигатель с программным обеспечением для управления режимами полета и умной системой подачи топлива.
Для контроля параметров в продукт включены датчики температуры, давления, вибрации, оборотов, а также высотомер, радиолокационный датчик и GPS. Внутренняя конструкция двигателя состоит из компрессора, турбины, камеры сгорания, центрального вала, переднего и заднего подшипников, системы подачи топлива и топливного коллектора. А внешняя – из трех частей: мотогондолы, сопла, модуля воздухозаборника. При создании политехники планируют применять отечественные материалы: нержавеющие хромоникелевые стали и алюминиевый сплав.
«Уникальность нашего проекта заключается в применении авторской разработки – умной системы подачи топлива, которая за счет своих конструктивных особенностей позволит на 30% снизить затраты на производство и эксплуатацию такого рода двигателей, сохраняя при этом расход горючего и технические характеристики. Также сократятся затраты на ремонт, так как по сравнению с зарубежными силовыми установками наш двигатель будет обслуживаться в России», – рассказывает студент кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ Андрей Ширинкин.
«Высокие обороты работы двигателя (до 95000 оборотов в минуту), маленькие габариты и вес всей силовой установки (4,5 килограммов) позволяют БПЛА разгоняться до скорости 500-700 километров в час. Разработка может использоваться во всех типах беспилотников и функционировать на высоте 8000 метров. Благодаря специальной конструкции возможны одновременная подача топлива и смазки, а также запуск двигателя на пропане без смешивания его с маслом. Все эти характеристики отличают наш двигатель от аналогов, – объясняет руководитель проекта, студент кафедры «Авиационные двигатели» ПНИПУ Даниял Асадихендустани.
Сейчас политехники работают над созданием прототипа двигателя, который будут испытывать на соответствие технических характеристик и сравнивать с конкурентными образцами. В дальнейшем планируется серийное производство.
По словам ученых, потенциальным пользователем может стать МЧС России, увеличив, таким образом, количество беспилотных авиационных систем самолетного типа, применяемых на службе. БПЛА с разработанным двигателем могут применяться в службах доставки специальных грузов и сельском хозяйстве для охраны и инвентаризации сельхозугодий. Особенно заинтересованными в разработке турбореактивного двигателя ученых ПНИПУ будут компании, занимающиеся разработкой летательных аппаратов для авиации общего, военного и коммерческого назначения.
