Оптимизация концептуальной разработки беспилотных летательных аппаратов


Авторы

Гусейнова Р. О.1*, Гумбатов Д. А.2**

1. Азербайджанский университет архитектуры и строительства, Баку, Азербайджанская Республика
2. Национальное аэрокосмическое агентство Азербайджана, ул. Ахундова Сулеймана Сани, 1, Баку, AZ1115, Азербайджанская Республика

*e-mail: Rena.huseynova55@mail.ru
**e-mail: h.dilan@mail.ru

Аннотация

Особое место при решении задач проектирования БПЛА занимают вопросы аэродинамического обеспечения устойчивости полета. В методе робастной разработки MALE UAV рассматриваются основные факторы, влияющие на длительность полета БПЛА, такие как высота полета, скорость, влияние ветра, эффективность работы пропеллера. Учет таких факторов в методе робастной разработки включающего проведения оптимизацию и вероятностного анализа является существенным преимуществом робастного подхода по сравнению с традиционной оптимизацией без учета случайных факторов. Целью настоящей работы является дальнейшее усовершенствование процесса робастной оптимизации разработки путем введения в нее дополнительных оптимизационных процедур для учета влияния некоторых случайных факторов на целевой показатель работы БПЛА. Изложены решения задач оптимизации робастной разработки БПЛА в плане минимизации нормированной случайной компоненты реального основного показателя БПЛА при заданной целевой величины этого же показателя с учетом случайных влияющих факторов (скорость полета, высота полета). Вычислены предельные оптимальные соотношения случайной составляющей заданной целевой величины и производных основного показателя по случайным факторам) при которых случайная составляющая целевой функции оптимизации достигает минимума. Полученные результаты позволяет раздельно выбрать значения пар вычисленных показателей по определенному правилу, позволяющие  минимизировать случайную составляющую значения целевой функции проводимой оптимизации при некоторых заданных ограничительных условиях на искомые функции вводимой взаимосвязи  показателей. Сформированы и решены новые оптимизационные задачи концептуальной разработки беспилотных летательных аппаратов в контексте известной методике MALE UAV. Для учета влияния таких случайных показателей как высота и скорость полёта на некоторый основной показатель работы БПЛА поставлена задача минимизации случайной составляющей оценки целевого функции функционирования БПЛА. Определены значения выбранных пар показателей, позволяющие минимизировать случайную составляющую значения целевой функции.

Ключевые слова:

БПЛА, концептуальная разработка, оптимизация, целевая функция, высота полета, скорость полета

Библиографический список

  1. Кочкаров А.А. Современная инженерия малых беспилотных летательных аппаратов и особенности их сетевого взаимодействия // Проектирование будущего. Проблемы цифровой реальности. 2018. № 1 (1). С. 113-121. DOI: 10.20948/future-2018-17
  2. Тимошенко А.В., Балдычев М.Т., Маренков И.А., Пивкин И.Г. Способ построения «субоптимальных» маршрутов мониторинга разнотипных источников беспилотным летательным аппаратом // Труды МАИ. 2020. № 111. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=115145. DOI: 10.34759/trd-2020-111-10
  3. Кошкаров А.С., Гулий Д.Д., Барякшева В.А. Алгоритм аварийной посадки беспилотного летательного аппарата мультироторного типа на основе анализа изображения подстилающей поверхности // Труды МАИ. 2023. № 132. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=176835
  4. Туркин И.К., Трохов Д.А. Формирование облика высотного беспилотного летательного аппарата воздушной разведки в задачах поиска // Научный вестник МГТУ ГА. 2015. № 221. C. 106-114.
  5. Яцына Ю.Ф. Компьютерное моделирование контура управления беспилотного авиационного комплекса для обеспечения устойчивости управляемости // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2018. Т. 63. № 3. С. 368-380. URL: https://doi.org/10.29235/1561-8358-2018-63-3-368-380
  6. Булат П.В., Минин О.П. О современном подходе к проектированию беспилотных летательных аппаратов самолетного типа с коротким взлетом и посадкой // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 6. С. 961-996.
  7. Присяжнюк А.С., Арефьев А.Д., Черепанов А.С., Храбан А.В. Методика расчета аэродинамических характеристик и винтомоторной группы для создания гибридных беспилотных летательных аппаратов типа «конвертоплан» с поворотными двигателями // Информация и космос. 2015.№ 2. С. 124-129.
  8. Ахрамович С.А., Баринов А.В., Малышев В.В., Старков А.В. Синтез системы управления беспилотного летательного аппарата по высоте методом бэкстеппинга // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технология и машиностроение. 2018. Т. 17. № 2. С. 7-22.
  9. Вавилов В.Е., Исмагилов Ф.Р., Мустаев Э.И., Уразбахтин Р.Р. Численное исследование винтомоторной группы беспилотного летательного аппарата с интегрированным в двигатель воздушным винтом // Труды МАИ. 2023. № 131. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=175917. DOI: 10.34759/trd-2023-131-11
  10. Каримов А.Х. Особенности проектирования беспилотных авиационных систем нового поколения // Труды МАИ. 2011. № 47. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=26769
  11. Углов М.А., Акмалиев А.Н. Проектирование и создание беспилотного летательного аппарата с применением отечественной системы автоматизированного проектирования компас 3D // Вестник науки. 2023. № 12 (69). Т. 3. URL: https://www.вестник-науки.РФ/article/11751
  12. Егоров А.А., Ульянов Д.В. Полунатурный симулятор полетов SimFlyAvia как средство модельно-ориентированного пректирования систем управления БПЛА // Автоматизации и IT в нефтегазовой области. 2021. № 1 (43). C. 34-44.
  13. Sobieszczanski-Sobieski J., Haftka R.T. Multidisciplinary aerospace design optimization: survey of recent developments // Structural and multidisciplinary optimization, 1997, vol. 14, no 1, pp. 1-23. DOI: 10.1007/BF01197554
  14. Dimitri N.M., Bandte O., De Laurentis D.A. Robust design simulation: a probabilistic approach to multidisciplinary design // Journal of aircraft, 1999, vol. 36, no. 1, pp. 298-307.
  15. Park G.J., Lee T.H., Lee K.H., Hwang K.H. Robust design: an overview // AIAA Journal, 2006, vol. 44, no. 1, pp. 181-191. DOI: 10.2514/1.13639
  16. Doltsinis I., Kang Z. Robuts design of structures using optimization methods // Computer Methods in applied mechanics and engineering, 2004, vol. 193, no. 23-26, pp. 2221-2237. DOI: 10.1016/j.cma.2003.12.055
  17. Park H.U., Kim S.H., Lee J.W., Byun Y.H. Design of very light jet (VJL) aircraft using robust design optimization approach // CJK 5th proceedings, Jeju. Korea, 2008.
  18. Chen W., Garimella R., Michelena N. Robust design for improved vehicle handling under a range of maneuver conditions // Engineering Optimization, 2001, vol. 33, no. 3, pp. 303-326.
  19. Nguyen N.V., Maxim T., Park H.U., Kim S., Lee J.W. A multidisciplinary robust optimization framework for UAV conceptual design // Aeronautical Journal, 2014, vol. 118, no. 1200, pp. 123–142.
  20. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. - М.: Наука, 1974. - 432 c.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход