МАИ
10 августа 2021, 10:09
Студенты МАИ создают уникальный беспилотный самолет для сельского хозяйства
Студенты института № 1 "Авиационная техника" МАИ Георгий Брезгин и Павел Андреев работают над уникальным беспилотным самолетом для сельскохозяйственных нужд, по ряду характеристик не имеющим аналогов в мире
Весной этого года проект удостоился второго места на Международной молодежной научной конференции "Гагаринские чтения".
Идея проекта
Идея создать беспилотный самолет возникла у Георгия Брезгина еще до поступления в МАИ.
- Темой беспилотников я увлекся в средних классах, - рассказывает маевец. - В 10 классе появилось желание создать что-то действительно уникальное, но так как уже тогда рынок был перенасыщен квадрокоптерами, умеющими лишь летать с камерой, не было никакой нужды разрабатывать еще один. С другой стороны, проводя много времени в сельской местности, я видел острую нехватку аппаратов для улучшения качества урожая. Именно поэтому я и выбрал нишу беспилотных летательных аппаратов для авиационных химических работ.
Изначально самолет был задуман как средство для орошения небольших земельных участков, однако вскоре Георгий отказался от этой идеи из-за низкой эффективности такого аппарата. Так появилась цель создать самолет для ультрамалообъемного внесения химикатов.
Работа над аппаратом
Первый вариант самолета имел бак для химикатов емкостью 20 литров. После поступления в МАИ и знакомства с Павлом Андреевым Георгий переосмыслил проект. Павел оптимизировал конструкцию аппарата в программе КОМПАС-3D. Вместимость бака была увеличена до 70 литров. Кроме того, Павел разработал специальную систему для микрокапельного опрыскивания.
Изначально работа над проектом велась под руководством студента третьего курса кафедры 101 "Проектирование и сертификация авиационной техники" Александра Широкова и аспиранта той же кафедры Дениса Прокопенко. Сейчас научным руководителем ребят является заместитель директора центра "Беспилотные летательные аппараты" МАИ Максим Юрьевич Калягин.
В настоящий момент ребята продолжают заниматься проектированием конструкции второй версии самолета. Параллельно в мастерской Георгия ведется изготовление первой версии для проведения летных испытаний и внесения поправок во второй вариант. К настоящему времени из древесины изготовлены фюзеляж, хвостовое оперение, частично - крыло.
- На данный момент проделан анализ рынка сельскохозяйственной авиации и беспилотных летательных аппаратов и построена 3D-модель второй версии будущего самолета, - говорит Павел. - Ее мы используем для более точной компоновки агрегатов, а также при уточнении геометрической информации для аэродинамических расчетов. Также визуализация нашей разработки и вносимых изменений позволяет избежать многих проблем на этапе проектирования планера второй версии самолета.
Преимущества беспилотного самолета
Беспилотник маевцев сможет обрабатывать те или иные участки поля в полностью автономном режиме в соответствии с программой, загружаемой в полетный контроллер. Взлет и посадка будут осуществляться автоматически на заранее подготовленный участок. Также оператор сможет осуществлять управление самолетом по протоколу Fly-by-Wire, то есть его действия будут ограничены в рамках допустимых значений по каналам крена и тангажа. При этом по некоторым характеристикам разработка превосходит существующие аппараты, способные выполнять те же задачи.
- Все аппараты, выполняющие авиахимические работы, можно поделить на три группы, - объясняет Георгий. - Это коптеры, сверхлегкая авиация и "тяжелая" авиация, например Ан-2 и Air Tractor. Коптеры зарекомендовали себя как безотказные и простые в управлении машины, но они существенно ограничены в массе полезной нагрузки и полетном времени - объем бака для химикатов составляет всего 20-40 литров, а время полета коптеров - 15 минут с полной загрузкой. Но, несмотря на недостатки коптеров, их распылительные системы обладают самым малым размером капли среди всех аппаратов - 0,1 микрон, поэтому дроны успешно выполняют задачи ультрамалообъемного опрыскивания. При таком малом размере капли во время пролета коптера над растениями создается мелкодисперсное облако, которое длительное время "висит" в воздухе, обволакивая листья. У сверхлегких самолетов размер капли больше, как минимум, в 100 раз - от 10 до 60 микрон.
Аппарат маевцев занимает нишу между коптерами и сверхлегкой авиацией. Размер капли у него больше, чем у коптеров, в 10-15 раз, однако он выигрывает в скорости обработки и объеме бака. Таким образом, разработка сопоставима по характеристикам со сверхлегкими самолетами, но в то же время не нуждается в пилоте.
- Мы предлагаем рынку совершенно новое решение, - продолжает Георгий. - Агрохолдингу больше не нужно нанимать квалифицированных пилотов и обслуживать дорогостоящие сверхлегкие самолеты. С поставленной задачей отлично справится неприхотливый и дешевый в обслуживании беспилотный самолет.
На самолете будет применена задняя центровка, которая существенно улучшит его скоростные характеристики. При такой схеме центр тяжести находится за центром давления, а горизонтальное оперение участвует в создании подъемной силы.
- Исключаются потери на балансировку, составляющие 3-8% на самолетах, выполненных по нормальной балансировочной схеме, - говорит Павел. - Вкупе с бипланной коробкой данное решение обеспечивает невероятно низкие скорости сваливания, что сокращает посадочную дистанцию и делает полеты над полем более безопасными. Так, при полной загрузке сваливание на закрылках происходит на скорости 65 км/ч, а в посадочной конфигурации с пустым баком - 44 км/ч, соответственно, скорость посадки составляет всего лишь 52,8 км/ч, а скорость ведения авиахимических работ - 80-90 км/ч.
Использование разработки актуально на полях малых размеров - не более 200 гектаров. Норма внесения химикатов для рентабельной работы самолета составляет 3-5 л/га, что соответствует применению пестицидов, гербицидов, инсектицидов или десикантов.
В ближайшем будущем маевцы планируют представить свой проект на нескольких всероссийских конференциях, создать конструкторскую документацию и заняться вопросом воплощения второй версии самолета "в металле". По оценкам ребят, выйти на летные испытания самолета удастся уже в 2022 году....
Авторские права на данный материал принадлежат «МАИ». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.
Поделиться
Май 3, 2024
Аэрофлот открыл онлайн-продажи субсидируемых билетов для жителей Калининградской области
Май 3, 2024
Делегация МГТУ ГА приняла участие в памятных мероприятиях, посвященных Дню Победы
Май 3, 2024
Республика Татарстан получила земельные участки для реконструкции перрона Международного аэропорта "Казань"
Май 3, 2024
Студенты РГАТУ имени П.А. Соловьева стали призерами Всероссийской научно-технической конференции