Оглавление
Введение ........................................................................................................................... 6
Глава 1 Обзор работ по проектированию летательных аппаратов с электрической
силовой установкой и их классификация ................................................................... 17
1.1 Обзор работ .............................................................................................................. 17
1.1.1 Обзор работ по определению параметров завязки самолёта с электрической
силовой установкой ....................................................................................................... 19
1.1.2 Обзор работ по определению составляющих взлётной массы самолёта с
электрической силовой установкой ............................................................................ 20
1.2 Классификация летательных аппаратов с электрической силовой установкой 23
1.2.1 Микроавиация ..................................................................................................... 24
1.2.2 Сверхмалые летательные аппараты .................................................................. 30
1.2.3 Малые летательные аппараты ............................................................................ 35
1.2.4 Среднеразмерные электрические ЛА ................................................................ 39
1.3 Заключение по Главе 1 ........................................................................................... 45
Глава 2 Определение относительной массы аккумуляторных
батарей ............................................................................................................................ 46
2.1 Определение дальности горизонтального полёта ................................................ 49
2.2 Область применимости электрической силовой установки с точки зрения
массы............................................................................................................................... 51
2.3 Относительная масса аккумуляторных батарей с учётом набора высоты и
скорости крейсерского полёта ..................................................................................... 56
2.4 Учёт потребления электроэнергии бортовым оборудованием при определении
массы аккумуляторных батарей .................................................................................. 58
2.5 Заключение по Главе 2 ........................................................................................... 61
3
Глава 3 Разработка методики определения массы электрической силовой установки ........................................................................................................................ 63
3.1 Анализ электродвигателей ..................................................................................... 65
3.2 Анализ контроллеров электродвигателей............................................................. 68
3.3 Анализ воздушных винтов ..................................................................................... 69
3.4 Определение коэффициента массы силовой установки ..................................... 72
3.5 Разработка математической модели для оценки массы электрической силовой установки ........................................................................................................................ 75
3.5.1 Постановка задачи разработки математической модели ................................ 76
3.5.2 Методы и модели ................................................................................................ 76
3.5.3 Критерии выбора модели ................................................................................... 79
3.5.4 Построение математической модели ................................................................ 80
3.5.5 Прогноз массы силовой установки в зависимости от мощности двигателя для малых значений массы .................................................................................................. 85
3.6 Заключение по Главе 3 ........................................................................................... 89
Глава 4 Расчётно-экспериментальное подтверждение достоверности разработанных методик ................................................................................................ 91
4.1 Методика расчётно-экспериментального обоснования достоверности разработанных методик ................................................................................................ 91
4.2 Общие сведения о летающей лаборатории .......................................................... 94
4.3 Расчётное исследование аэродинамических характеристик планера летающей лаборатории ................................................................................................................... 95
4.3.1 Граничные и начальные условия расчётов ....................................................... 96
4.3.2 Результаты аэродинамического расчета ......................................................... 100
4.4 Полётные исследования ....................................................................................... 103
4.4.1 Методика экспериментального исследования ............................................... 103
4
4.5 Результаты полётов ............................................................................................... 104
4.6 Обоснование .......................................................................................................... 109
4.6.1 Определение энергоёмкости аккумуляторных батарей и КПД силовой установки ...................................................................................................................... 110
4.6.2 Потребление бортовых систем ........................................................................ 113
4.6.3 Исследование сходимости результатов .......................................................... 114
4.7 Заключение по Главе 4 ......................................................................................... 116
Глава 5 Общие рекомендации к определению размерно-весового облика беспилотного самолёта с электрической силовой установкой ............................... 117
5.1 Подготовка исходных данных и анализ требований при определении размерно-весового облика ........................................................................................................... 118
5.2 Выбор схемы ЛА и количества двигателей ........................................................ 121
5.3 Определение основных проектных параметров ЛА .......................................... 123
5.4 Определение взлётной массы ЛА ........................................................................ 133
5.4.1 Определение массы аккумуляторных батарей в первом приближении ...... 134
5.4.2 Учёт эксплуатационных характеристик при определении массы аккумуляторных батарей ............................................................................................ 137
5.4.3 Определение размерных характеристик аккумуляторных батарей ............. 139
5.4.4 Определение массы силовой установки в первом приближении ................ 143
5.4.5 Определение массы аккумуляторных батарей и силовой установки во втором приближении ................................................................................................................ 144
5.5 Определение основных размерных характеристик беспилотного самолёта с электрической силовой установкой .......................................................................... 144
5.5.1 Определение геометрических характеристик крыла ..................................... 145
5.5.2 Определение геометрических характеристик оперения ............................... 148
5.5.3 Определение геометрических характеристик фюзеляжа .............................. 149
5
5.6 Размерно-весовой облик летающей лаборатории .............................................. 149
5.7 Заключение по Главе 5 ......................................................................................... 150
Заключение .................................................................................................................. 151
Список литературы ..................................................................................................... 154
Список сокращений и условных обозначений ......................................................... 163
Приложение А Классификация пилотируемых летательных аппаратов с электрической силовой установкой .......................................................................... 164
Приложение Б Акт внедрения результатов диссертационной работы .................. 174
