Численное исследование винтомоторной группы беспилотного летательного аппарата с интегрированным в двигатель воздушным винтом

DOI: 10.34759/trd-2023-131-11

Авторы

Вавилов В. Е.^*, Исмагилов Ф. Р., Мустаев Э. И.^**, Уразбахтин Р. Р.

Уфимский университет науки и технологий, ул. Заки Валиди, 32, Уфа, 450076, Россия

*e-mail: s2_88@mail.ru
**e-mail: edgar.mustaev@mail.ru

Аннотация

В статье приводится предложение по использованию усовершенствованной схемы винтомоторной группы (ВМГ) с интегрированным в электродвигатель воздушным винтом в беспилотных летательных аппаратах мультикоптерного типа. Произведена проверка с целью подтверждения работоспособности предлагаемого технического решения, реализованная путем сравнения представленной модификации с классической схемой ВМГ. Сопоставление осуществлялось по аэродинамическим характеристикам воздушного винта в режиме висения с помощью методов вычислительной гидрогазодинамики в пакетах прикладных программ STAR CCM+ и ANSYS CFX. Численное моделирование производилось в трехмерной постановке и основывалось на решении системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Результаты проведенной проверки удовлетворительны и доказывают применимость усовершенствованной схемы ВМГ в беспилотных летательных системах для повышения их надежности, а также уменьшения массы и габаритов без возникновения рисков неисправностей в их работе.

Ключевые слова:

численное моделирование, винтомоторная группа, беспилотный летательный аппарат, мультикоптер, осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье–Стокса

Библиографический список

1. Суомалайнен А. Беспилотники: автомобили, дроны, мультикоптеры. — М.: ДМК Пресс, 2018. — 120 с.
2. Каримов А.Х. Возможности беспилотных авиационных систем следующего поколения // Труды МАИ. 2011. № 47. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=26768
3. Яценков В.С. Твой первый квадрокоптер: теория и практика. — СПб.: БХВ-Петербург, 2016. — 256 с.
4. Каримов А.Х. Цели и задачи, решаемые беспилотными авиационными комплексами нового поколения // Труды МАИ. 2011. № 47. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=26767
5. Kilby T., Kilby B. Getting Started with Drones. San Francisco, California, Make: Community, 2015, 204 p.
6. Каримов А.Х. Особенности проектирования беспилотных авиационных систем нового поколения // Труды МАИ. 2011. № 47. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=26769
7. Beiktal D. Building Your Own Drones: A Beginner’s Guide to Drones, UAVs and ROVs. Indianapolis, Indiana, QUE Publishing, 2015, 272 p.
8. Агаев Ф.Г., Асадов Х.Г., Асланова А.Б. Много функциональные беспилотные летательные аппараты. Оптимизация и синтез с учетом воздействия шумов // Труды МАИ. 2021. № 117. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=156313. DOI: 10.34759/trd-2021-117-16
9. Beiktal D. Robot Builder: The Beginner’s Guide to Building Robots. Indianapolis, Indiana, QUE Publishing, 2014, 408 p.
10. Гололобов В.Н., Ульянов В.И. Беспилотники для любознательных. — СПб.: Наука и техника, 2018. — 256 с.
11. Бруяка В.А., Фокин В.Г., Солдусова Е.А., Глазунова Н.А. Адеянов И.Е. Инженерный анализ в ANSYS Workbench. Ч.1. — Самара: Самарский государственный технический университет, 2010. — 271 с.
12. Бруяка В.А., Фокин В.Г., Кураева Я.В. Инженерный анализ в ANSYS Workbench. Ч.2. — Самара: Самарский государственный технический университет, 2013. — 149 с.
13. Басов К.А. ANSYS: справочник пользователя. — М.: ДМК Пресс, 2005. — 640 с.
14. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справочное пособие. — М.: Машиностроение-1, 2004. — 512 с.
15. ANSYS CFX-Solver Theory Guide, Release 22, ANSYS Inc, USA, 2022.
16. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. California, DCW Industries, 2006, 522 p.
17. Кутателадзе С.С, Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. — М.: Энергия, 1972. — 342 с.
18. Буданова С.Ю., Красавин Е.Э., Никитченко Ю.А. Варианты модели Навье-Стокса-Фурье для сверх- и гиперзвуковых течений // Труды МАИ. 2020. № 112. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=116323. DOI: 10.34759/trd-2020-112-3
19. Simcenter STAR-CCM+ Documentation. Version 2022.1. Simcenter Digital Industries Software, 2022.
20. Гарбарук A.B. Течения вязкой жидкости и модели турбулентности: методы расчёта турбулентных течений. — СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2007. — 127 с.
21. Крицкий Б.С., Махнёв М.С., Миргазов Р.М., Субботина П.Н., Требунских Т.В. Определение аэродинамических характеристик одиночной лопасти несущего винта в пакетах FLOEFD, ANSYS FLUENT И RC-VTOL // Научный Вестник МГТУ ГА. 2016. № 223 (1). С. 77-83.

Скачать статью