Я с вами согласен, что это очень специфическая конструкция. Найти ей практическое применение сложно, однако мы и не рассматриваем этот прототип как что то законченное.
Мы занимаемся разработкой конвертоплана, и принцип управления в такой модели схож с построенным прототипом. Для нас это в первую очередь отладочный макет, с которым можно экспериментировать алгоритмы управления.
Изначально в математической модели мы рассматривали стабилизацию коптера в пространстве. Поэтому внешние возмущения задавали как сторонние ускорения. После когда переходили к управляемому полету, решили для простоты рассматривать входной сигнал с пульта, как пропорциональное ускорение, относительно максимально принятого. (Наподобие полета квадрокоптера в режиме «acro»). При полетах в небольшом пространстве мне кажется такое решение достаточно корректным. (Тут проблема в том, что на определенной скорости сильно начинает влиять аэродинамика).
На графиках показана запись линейных ускорений модели относительно указанной оси от времени. Т.е. стоя на месте мы пролетали вперед пару секунд, потом назад до исходной точки, и то же самое вправо-влево.
Спасибо.
Симулинк нам помог достаточно сильно, например, подобрать коэффициенты пид контроллера, посмотреть, как будет вести себя модель при выбранном алгоритме управления. В построенной нами модели мы учитываем динамику наклона моторов при перемещениях, и все возникающие неточности могут быть связаны с аэродинамикой, которая происходит как с дроном, так и с пропеллерами. Это позволяет избежать грубых ошибок, и предотвратить неуспешные испытания. Для валидации насколько симуляция совпадает с реальностью, я добавил графики в конец статьи.
В нашем случае, нам интересно иметь «цифровой двойник» нашего прототипа, потому что в планах у нас построить и запустить более сложные летательные аппараты.
Знаю ТБ как свои девять целых пальцев.
Ну а если серьезно, то мы пустили его к коптеру, только когда удостоверились, что эта штука управляема, и можно взять стакан, не проводя рукой в плоскости вращения пропеллеров.
По рысканью мы упарвляем наклоном моторов в разные стороны поперёк фюзеляжа.
возможно мы могли бы использовать одновременное управление угловой скоростью вращения моторов, и наклон их в продольном направлении, механика позволяет, но пока не пробовали.
Каждый двигатель наклоняется продольно и перпендикудярно фузеляжу.
При боковом обтекании апарат практически не наклоняется, а его просто сносит(так поситано положение сентра масс при сложенных крыльях), наклон моторов против ветра на определенный угол позволяет удерживать позицию.
С синхронностью раскладывания у нас проблем нет. Вопрос в том, как сделать это на наименьшей высоте, максимально быстро и энергоэффективно, а главное — безопасно
Вы правы, мой уровень образования не позволяет толкать крыло площадью 1.2 м^2 поперек потока со скоростью 10 м/с.
Выше я уже называл причины, по которым необходимо складывать крылья.
Возможность взлетать и садиться со специальной подставки не считаю большой проблемой.
Мы вообще не используем задний винт после перехода в горизонтальный полет. Он фиксируется в тени фюзеляжа и практически не мешает полету.
Прошу не связывать данный проект с КАИ и ГРИНТ, так как сам только что туда поступил по совершенно другому профилю обучения.
Каждый двигатель имеет 2 степени свободы, за счет управления вектором тяги и создаются упрвляющие маменты и силы.
Данный аппарат не ставит задачи превзойти квадрокоптеры в маневренности или устойчивости, он предназанчается для преодолевания больших расстояний с возможностью вертикально взлететь и сесть на плохо подготовленную поверхность.
Силовая конструкция рамы и крыльев расчитывалась для трехкратной перегрузки. На мой взгляд куда важнее, чтобы вся конструкция выдержала торможение и посадку на аварийном парашюте.
Насколько я понимаю, основной вопрос заключается в том, а зачем делать поворотные винты и складывающиеся крылья.
В основе вертолетной схемы для нашего конвертоплана лежит известная схема бикоптера. У таких аппаратов управление по крену и тангажу осуществляется за счет наклона двигателей и создания стабилизирующих моментов относительно сил тяжести. Для таких летательных аппаратов залогом устойчивости является низкое положение центра тяжести, иначе летать оно не сможет (в отличие от квадрокоптеров, для которых при правильной настройке это не критично). Возможно использование винтов от вертолета с автоматом перекоса для управления в вертолетном режиме, однако нам такой винт будет сильно мешать при самолетном полете.
Складывая крылья вниз мы сильно опускаем центр масс для нашего аппарата. При описанной конфигурации проблема может возникнуть при боковом ветре, который будет создавать опрокидывающий момент. Мы решили эту проблему опустив центр масс конвертоплана в сложенном состоянии до положения САХ крыла. Таким образом, боковой ветер не создает большого опрокидывающего момента.
На мой взгляд, некорректно говорить о правильности схемы для подобных аппаратов.
Я не отрицаю что предложенный вариант имеет недостатки, однако он и не лишен преимуществ.
Схема тейлситтера имеет ряд недостатков, например, предложенный вами вариант вынужден иметь огромные элероны и постоянно их обдувать для стабилизации аппарата во время взлета/посадки.
Тейлситтеры, имеющие 2 пропеллера, вынуждены использовать оба при длительном полете, что снижает аэродинамическое качество и расходует аккумулятор. Большинство подобных аппаратов в конечном итоге дополнительно оснащаются или же изначально имеют управляемый вектор тяги из-за слабой способности к маневрированию. Тейлситтеры имеющие 1 мотор имеют подруливающие устройства. Все это так же усложняет конструкцию.
Предложенная мной схема имеет парусность вдвое меньше тейтситера того же размера. Для ее полета нет необходимости дополнительного обдува рулевых поверхностей. В самолетном режиме модель не имеет лишних для аэродинамики элементов (Кроме кронштейнов крепления крыла, но это решаемо). При анализе параметров схожих конструкций я не встречал конвертопланов с аэродинамическим качеством более 9,7. Наш аппарат имеет расчетное качество 11,6
Tailsitter мне не нравится внешне. Идея со складыванием крыла вдоль была, но, на мой взгляд, это уже следующий уровень сложности. Возможно, когда-нибудь я представлю себе конструкцию механизма складывания крыльев таким образом.
Мы занимаемся разработкой конвертоплана, и принцип управления в такой модели схож с построенным прототипом. Для нас это в первую очередь отладочный макет, с которым можно экспериментировать алгоритмы управления.
На графиках показана запись линейных ускорений модели относительно указанной оси от времени. Т.е. стоя на месте мы пролетали вперед пару секунд, потом назад до исходной точки, и то же самое вправо-влево.
Симулинк нам помог достаточно сильно, например, подобрать коэффициенты пид контроллера, посмотреть, как будет вести себя модель при выбранном алгоритме управления. В построенной нами модели мы учитываем динамику наклона моторов при перемещениях, и все возникающие неточности могут быть связаны с аэродинамикой, которая происходит как с дроном, так и с пропеллерами. Это позволяет избежать грубых ошибок, и предотвратить неуспешные испытания. Для валидации насколько симуляция совпадает с реальностью, я добавил графики в конец статьи.
В нашем случае, нам интересно иметь «цифровой двойник» нашего прототипа, потому что в планах у нас построить и запустить более сложные летательные аппараты.
Ну а если серьезно, то мы пустили его к коптеру, только когда удостоверились, что эта штука управляема, и можно взять стакан, не проводя рукой в плоскости вращения пропеллеров.
возможно мы могли бы использовать одновременное управление угловой скоростью вращения моторов, и наклон их в продольном направлении, механика позволяет, но пока не пробовали.
При боковом обтекании апарат практически не наклоняется, а его просто сносит(так поситано положение сентра масс при сложенных крыльях), наклон моторов против ветра на определенный угол позволяет удерживать позицию.
Выше я уже называл причины, по которым необходимо складывать крылья.
Возможность взлетать и садиться со специальной подставки не считаю большой проблемой.
Мы вообще не используем задний винт после перехода в горизонтальный полет. Он фиксируется в тени фюзеляжа и практически не мешает полету.
Прошу не связывать данный проект с КАИ и ГРИНТ, так как сам только что туда поступил по совершенно другому профилю обучения.
Данный аппарат не ставит задачи превзойти квадрокоптеры в маневренности или устойчивости, он предназанчается для преодолевания больших расстояний с возможностью вертикально взлететь и сесть на плохо подготовленную поверхность.
Силовая конструкция рамы и крыльев расчитывалась для трехкратной перегрузки. На мой взгляд куда важнее, чтобы вся конструкция выдержала торможение и посадку на аварийном парашюте.
В основе вертолетной схемы для нашего конвертоплана лежит известная схема бикоптера. У таких аппаратов управление по крену и тангажу осуществляется за счет наклона двигателей и создания стабилизирующих моментов относительно сил тяжести. Для таких летательных аппаратов залогом устойчивости является низкое положение центра тяжести, иначе летать оно не сможет (в отличие от квадрокоптеров, для которых при правильной настройке это не критично). Возможно использование винтов от вертолета с автоматом перекоса для управления в вертолетном режиме, однако нам такой винт будет сильно мешать при самолетном полете.
Складывая крылья вниз мы сильно опускаем центр масс для нашего аппарата. При описанной конфигурации проблема может возникнуть при боковом ветре, который будет создавать опрокидывающий момент. Мы решили эту проблему опустив центр масс конвертоплана в сложенном состоянии до положения САХ крыла. Таким образом, боковой ветер не создает большого опрокидывающего момента.
Я не отрицаю что предложенный вариант имеет недостатки, однако он и не лишен преимуществ.
Схема тейлситтера имеет ряд недостатков, например, предложенный вами вариант вынужден иметь огромные элероны и постоянно их обдувать для стабилизации аппарата во время взлета/посадки.
Тейлситтеры, имеющие 2 пропеллера, вынуждены использовать оба при длительном полете, что снижает аэродинамическое качество и расходует аккумулятор. Большинство подобных аппаратов в конечном итоге дополнительно оснащаются или же изначально имеют управляемый вектор тяги из-за слабой способности к маневрированию. Тейлситтеры имеющие 1 мотор имеют подруливающие устройства. Все это так же усложняет конструкцию.
Предложенная мной схема имеет парусность вдвое меньше тейтситера того же размера. Для ее полета нет необходимости дополнительного обдува рулевых поверхностей. В самолетном режиме модель не имеет лишних для аэродинамики элементов (Кроме кронштейнов крепления крыла, но это решаемо). При анализе параметров схожих конструкций я не встречал конвертопланов с аэродинамическим качеством более 9,7. Наш аппарат имеет расчетное качество 11,6
В нашей конструкции это легко можно поменять, чем мы обязательно займемся.
Спасибо большое за совет!