Авиация России

Современные беспилотные летательные аппараты используют в качестве движителя и подъёмного устройства открытые пропеллеры. Такая конструкция фактически является типовой как для беспилотников гражданского назначения, так и для FPV- и разведывательно-ударных дронов, которые массово применяются в зоне специальной военной операции. Открытый пропеллер отличается низкой стоимостью, он прост в изготовлении и обслуживании, компактен, композитные лопасти легко заменить в случае их повреждения.

На первый взгляд, четырёх-, шести- или восьмилучевой дрон кажется очень простым: электрический двигатель и двухлопастные винты, иногда соосные на каждом луче. Но известные сегодня конструктивные решения далеки от идеальных, и прежде всего, это связано с особенностями каждого из узлов. Электрический двигатель обладает максимальным крутящим моментом при низких частотах вращения ротора. С увеличением скорости полёта, крутящий момент снижается, и в большинстве рабочих режимов мощность электродвигателя оказывается избыточной, что влияет на массу конечного продукта. Причём, увеличение количества лопастей открытого пропеллера не ведёт к улучшению его эффективности, и наиболее распространёнными остаются двухлопастные пропеллеры.

Достижение скоростей более 300 км/ч на квадрокоптерах с применением открытых пропеллеров практически невозможно из-за конструктивных ограничений и нецелесообразно из-за шумности на взлётных режимах, уязвимости при контакте со сторонними объектами.

Наиболее перспективным решением для скоростных электрических беспилотных авиационных систем является капотированный вентилятор, корпус которого в случае аварии предотвращает вылет обломков в стороны и представляет меньшую опасность для пассажиров, элементов конструкции и ценных грузов. Кроме того, обтекатель двигателя может создавать дополнительную подъёмную силу, компенсируя лобовое сопротивление набегающему потоку воздуха, а выходящий поток практически не имеет остаточной закрутки за счёт установки спрямляющего аппарата, что положительно влияет на эффективность силовой установки и снижает шумность БПЛА.

Инженеры компании «Стронгвингс» (Екатеринбург) разработали подобный электроприводной вентилятор, обладающий повышенной эффективностью и пониженным уровнем шума, что стало возможным благодаря применению лопаток вентилятора специальной геометрии, которые обеспечивают плавное течение воздушного потока внутри корпуса.

«Сегодня на самолётах и дронах малой авиации чаще всего используются открытые винты. Однако использование таких винтов создаёт высокий уровень шума, из-за чего аппараты нельзя использовать в городских условиях, – рассказали в компании. – "Стронгвингс" разрабатывает электроприводные двигатели для использования в малой авиации, включая беспилотную. Такие двигатели позволяют уменьшить уровень шума от работы летательных аппаратов и повысить безопасность их эксплуатации. Они также расширяют диапазон скоростей горизонтального полёта».

По словам руководителя проекта Игоря Теткина, компания уже создала образец капотированного электродвигателя и стенд для его испытаний. На рынке появление этих силовых установок ожидается к концу текущего года по окончании испытаний в составе БПЛА. Разработка российских инженеров может найти применение в составе летательных аппаратов с вертикальным взлётом и посадкой (СВВП, eVTOL), в БАС самолётного типа, системах с неподвижным крылом и в мультироторных конструкциях.

«Планируем выпускать электроприводные двигатели для различных типов самолётов малой авиации, включая дроны, вертолёты и самолёты-амфибии. Двигатели также могут быть использованы в качестве вспомогательных силовых установок на больших самолётах», – добавили в «Стронгвингс».

1 373