Стенд предназначен для определения тяги винтомоторных групп (ВМГ) беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Подобные стенды относятся к специализированному оборудованию для измерения и анализа ключевых параметров работы винтомоторной группы, включая тягу, крутящий момент, электрические характеристики двигателя и другие показатели. Они используются на стадии наземной экспериментальной отработки, проектирования, оптимизации и контроля качества винтомоторных групп. Это актуально для отрасли беспилотной авиации, где точные лабораторные испытания критически важны для безопасности и эффективности аппаратов.
Особенность разработки ученых КНИТУ-КАИ состоит в создании воздушно динамической нагрузки на исследуемый винт, которая имитирует реальные полетные условия, что обеспечивает достоверность и повышение точности измерения тяги воздушного винта. Федеральная служба по интеллектуальной собственности в 2026 году выдала Патент RU 2 860 901.
Стенд оснащен двумя параллельными винтомоторными группами: основной (первый винт на подвижной платформе с тензодатчиком для замера тяги) и вспомогательной (второй винт для создания воздушного потока). Между ними установлен выпрямитель потока, обеспечивающий равномерную динамическую нагрузку на тестируемый винт, близкую к условиям полета. Система включает электродвигатели, регуляторы оборотов, микроконтроллеры, датчики тока, скорости, энкодеры и дисплеи для автоматизированного контроля и записи данных.
К основным преимуществам новой разработки относится упрощенная конструкция, при которой консольное крепление платформы с тензодатчиком (весоизмерительным преобразователем механической силовой нагрузки в электрический сигнал) к корпусу минимизирует элементы, облегчая сборку и обслуживание.
Кроме того, стала возможна единая калибровка, которая проводится разово, независимо от смены мотора или винта, что ускоряет процесс тестирования. Импульсный датчик угловой скорости вращения пропеллера обеспечивает высокую точность измерения, что позволяет наглядно показывать взаимосвязь силы тяги винта и его оборотов.
«Важно, что учет динамической нагрузки от второго винта моделирует полетные сценарии, снижая погрешность оценки тяги, что обеспечивает высокую достоверность, — отмечает доцент кафедры автоматики и управления КНИТУ-КАИ Сергей Кривошеев. — Новый стенд позволяет надежно прогнозировать производительность винта для конкретного типа БПЛА и облегчить оптимизацию при проектировании».
Новая разработка создана на базе двух технических решений (патент RU 2 857 092 на способ и патент RU 2 852 888 на устройство измерения тяги ВМГ — изготовлен макет), созданных в ходе выполнения выпускной квалификационной работы студентом Егором Тарасовым, выпускником кафедры автоматики и управления КНИТУ-КАИ 2025 года. Для демонстрации возможностей стенда он изготовил полномасштабный макет.
Принятый за прототип стенд (Патент RU 2 852 888) представляет из себя конструкцию с двигателем и винтом на платформе, жестко соединенной с кареткой на направляющей параллельно оси вращения, источником питания через датчик тока к регулятору оборотов, тензодатчиком в упругом корпусе, консольно закрепленном на корпусе и соединенном с платформой. Микроконтроллер собирает данные от тензодатчика, датчика тока, энкодера, датчика угла, управляет регулятором оборотов и выводит информацию на дисплей. Кроме того, имеется порт для SD-карты, дающий возможность анализировать измеренную информацию на ПК. Недостаток прототипа — отсутствие устройства для создания воздушной динамической нагрузки на винт, что снижает точность определения тяги воздушного винта в условиях, приближенных к реальному полету.