Всем привет! В этой статье хочу рассказать о предварительных итогах работы по теме "VTOL UAV", то есть по моделям вероятных беспилотников с вертикальными взлётом и посадкой.

В рамках исследований данной темы было построено три модели. На базе одной из моделей опробовалось два разных варианта, что дало максимально чёткий сравнительный анализ. Эта была самая первая модель Ал-101.

Ал-101

Первым решением было самое очевидное - это сделать конвертоплан. Самым известным конвертопланом является бикоптер V-22 Osprey, но лично мне его компоновка не кажется удачной для небольшого БПЛА, так как она не достаточна устойчива, на мой взгляд, и не может реализовать применение крыла с достаточным размахом и большим удлинением. Этот момент и распространённость мультикоптеров в большом разнообразии подтолкнули к компоновке конвертоплана, в основе которой лежит квадрокоптер. Аналогичные компоновки уже рассматривались в 50-е - 60-е годы. Например, концепт Curtis-Wright Model 300 VTOL Local Service Transport. Тогда от этой идеи отказались из-за сложной трансмиссии и отсутствия совершенных электронных систем стабилизации полёта. В наши дни на малом БПЛА проблема трансмиссии решается отдельными электромоторами на каждый винт, а проблема управляемости наличием множества различных электронных мультикоптерных и самолётных контроллеров.

В итоге решено было построить модель конвертоплана с четырьмя поворотными ВМГ с размахом крыла под три метра. После нескольких попыток "квадроконвертоплан" всё же получилось заставить летать. Одной из трудностью являлось отсутствие навыков управления мультикоптерами. Для этого пришлось срочно собрать тренировочный квадрокоптер и освоить управление им с разных точек обзора.

Конвертоплан полетел и основными проблемами стали отсутствие винтов изменяемого шага и сомнительная надёжность поворотных узлов крепления моторов и механизмов их отклонения. Стало очевидно, что для надёжности и долговечности эти узлы должны быть достаточно усилены, должны быть предприняты меры по устранению люфтов. Подсчитав весовые и финансовые затраты на этот счёт, я начал рассматривать альтернативный вариант с гибридной схемой. Так появился второй вариант компоновки на базе Ал-101. Новый самолёт получил обозначение Ал-103.

Ал-103

Данная версия обладала гибридной схемой с пятью моторами. Четыре подъёмно-разгонных мотора и один маршевый. Такое решение оказалось на много надёжней и дешевле конвертопланной версии, при том, что масса осталась прежней.  Эффективность, как это не странно для стороннего наблюдателя, также оказалась заметно выше.

Перед созданием версии Ал-103 было построено две промежуточные небольшие экспериментальные модели Ал-102 ТК и Ал-107. На этих моделях тестировались различные аэродинамические решения гибридной компоновки, а также способы переходов из одного режима в другой и режимы горизонтального полёта. Обе модели в целом хорошо летали и являлись успешными решениями, хотя и были потеряны в процессе испытаний. Такова цена поиска крайних точек тех или иных полётных режимов, но без этого никак, для этого и создаются более мелкие и дешёвые аппараты-аналоги.

В результате проделанной работы удалось определить оптимальные компоновочные решения для небольших БПЛА такого типа, а также разработать методику расчёта энергоэффективности и довольно специфичной аэродинамики. Экспериментировать в этом направлении в плане компоновок и аэродинамики уже нет особой надобности и теперь самое время переходить к программному обеспечению. Требуется разработать программы автоматических переходов, чтобы уйти от ручного управления в переходных режимах, так как пилотирование таких аппаратов является весьма не простой и не тривиальной задачей даже для опытного пилота, что делает почти не возможным широкое распространение таких ЛА в среде авиамоделистов и небольших БПЛА.

Всем спасибо за внимание и до новых встреч!

P.S. От нечего делать записал видео, пока ждал супругу из магазина. Именно оно и послужило стартом для написания этого краткого очерка! :)