Сверхлегкий БПЛА для нужд сельского хозяйства

Ученые из Самарского университета им. Королева разработали легкий и доступный по цене беспилотник самолетного типа. Корпус этого аппарата изготовлен из стеклопластика, что позволило существенно снизить его вес. Новая разработка в сельском хозяйстве обещает повысить эффективность производства, улучшить устойчивость к климатическим изменениям и снизить затраты.

Испытания нового БПЛА прошли успешно, и первый экземпляр был отправлен заказчику - компании, занимающейся планерной авиацией. Университет готов начать серийное производство данного устройства. Дрон создали на базе инженерной аэрокосмической школы университета в вузовском научно-технологическом центре композиционных материалов.

Как говорится в сообщении пресс-службе вуза, применяемая технология позволяет снизить вес беспилотника по сравнению с рядом аналогичных аппаратов, что увеличивает дальность и скорость полета, а также массу полезной нагрузки, которую может взять на борт беспилотное воздушное судно. Дрон предназначен для решения различных задач сельского хозяйства.

По словам доцента кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов Самарского университета Олега Лукьянова, имеющиеся мощности уже позволяют начать серийное производство аппарата в России. По его словам, у беспилотника высокие аэродинамические качества планера и низкое энергопотребление силовой установки.

По словам разработчиков, стеклопластик часто является оптимальным материалом для беспилотного воздушного судна (БВС) самолетного типа - это прочный, жесткий, легкий и довольно недорогой материал, а его производство достаточно технологично. Популярный в производстве беспилотников углепластик, или карбон, дороже стеклопластика примерно в шесть-семь раз, при этом высокие механические характеристики дорогого углепластика часто просто не нужны для малоразмерных БВС. Кроме того, использование карбона в некоторых элементах конструкции может быть ограничено из-за его токопроводимости. Стеклопластик же, в отличие от карбона, полностью радиопрозрачен, он полностью пропускает электромагнитные волны, поэтому корпус стеклопластикового беспилотника не создает никаких проблем бортовой радиоаппаратуре, как это бывает на карбоновых БВС.

Сам аппарат может пролететь до получаса со скоростью 80-120 км/ч. Дрону не нужна большая взлетно-посадочная полоса, достаточно 25 м, что дает возможность сажать его в поле. Это можно осуществлять за счет мощной механизации задней кромки крыла, которая позволяет выполнять достаточно короткие взлеты и посадки.

Взлетный вес аппарата составляет 6,5 кг, из них 1,5 кг полезной нагрузки. Крылья беспилотника из композиционных материалов, а размах крыльев - 2,5 м, длина фюзеляжа - 1,35 м.

Со словам ученых, техническое оснащение научно-технологического центра позволило изготовить конструкцию крыла из композиционных материалов методом вакуумного формования, что снизило массу конструкции, обеспечило качественные аэродинамические обводы и повысило жесткость и прочность фюзеляжа и крыла.

В сильно упрощенном виде технология выглядит следующим образом. В матрицу, повторяющую форму будущей детали или конструкции, укладывается стеклоткань, пропитанная смолой, почти как мокрое белье в пустой тазик. Затем откачивается воздух, и в условиях создающегося вакуума атмосферное давление намертво прижимает эту пропитанную смолой стеклоткань к матрице. В процессе дальнейшего производства в печи изделие полимеризуется, превращаясь в прочный стеклопластик.

Фюзеляж изготавливается немного иначе, а именно, методом контактного формования по мастер-модели. Пропитанная смолой стеклоткань укладывается фрагментами, как папье-маше, на пенопластовую болванку-оправку, повторяющую форму фюзеляжа. После того как уложено нужное количество слоев стеклоткани на болванку, полученное изделие следует замотать пленкой. Для того чтобы обеспечить лучшее прижатие между слоями композита и с поверхностью болванки для достижения требуемой точности и нужных прочностных характеристик конструкции.

Для изготовления беспилотника использовалась установленная в научно-технологическом центре композиционных материалов система для термовакуумного формования изделий из полимерных композиционных материалов, произведенная ульяновской компанией «Дельта-М». Объем печи в этой мощной системе позволяет полимеризовать под вакуумом достаточно габаритные изделия: размеры рабочей зоны печи - 7х3х2,2 м.

Со слов инженеров, на базе имеющихся мощностей в Самарском университете им. Королева им под силу выпускать такие БВС серийно, а в перспективе здесь можно будет даже изготавливать большие конструкции для пилотируемых самолетов. Кроме того, опыт, полученный при создании этого БПЛА, несомненно, найдет и уже находит свое отражение в учебном процессе вуза. В университете подчеркнули, что технология оказывается выгодной при серийном производстве аппаратов уже от 10 штук.