Menu
menu     Home
menu     Zespół
menu     Projekty
menu     Osiągnięcia
menu     MIWL 2011
menu     Media

Budowa modelu Bezzałogowego Aparatu Latającego (UAV)

Celem projektu było zbudowanie Bezzałogowego Aparatu Latającego, który spełniałby wymogi konkursu na Bezpilotowiec organizowanego podczas Międzyuczelnianych Inżynierskich Warsztatów Lotniczych w Bezmiechowej. Warsztaty odbywają się z inicjatywy Stowarzyszenia Młodych Inżynierów Lotnictwa i Instytutu Lotnictwa.

Projekt naszego UAV rozpoczęła analiza regulaminu konkursu oraz przegląd już istniejących konstrukcji UAV klasy MINI. Narzucone przez regulamin wymogi to: masa startowa do 5kg; złożony model ma się mieścić w pojemniku transportowym o wymiarach 1000x350x300mm; Samolot ma znaleźć i określić położenie obiektu terenowego, utrzymać obiekt w polu widzenia kamery oraz wykonać lot po trasie.

Po analizie powstał wstępny projekt bryły aerodynamicznej.

Układ dwubelkowy z usterzeniem motylkowym. Środkowy kadłub ma pomieścić niezbędne wyposażenie czyli kamerę wraz z awioniką, elementy do przesyłu danych oraz pakiet akumulatorów, silnik i wszystko to co potrzebne jest do wykonania lotu. Śmigło pchające nie zaburza przepływu wokół kadłuba oraz poprawia działanie usterzenia

Mając określoną masę startową Aparatu jego wymiary charakterystyczne określono prędkości charakterystyczne dla poszczególnych faz lotu. W tym momencie w ruch poszła matematyka i obliczenia aerodynamiczne. Pierwszym krokiem było znalezienie odpowiedniego profilu skrzydła. Profil miał dawać duży współczynnik siły nośnej, mały współczynnik oporu, mały współczynnik momentu pochylającego oraz być łatwy w budowie. Wybór padł na profil ClarkY.

Nie jest to najlepszy profil do zastosowań UAV, jednak samoloty z takim profilem są łatwe w pilotażu.

Charakterystyki profilu były wystarczające dla naszych potrzeb. Co najważniejsze, profil jest łatwy w wykonaniu.

Dalej było już łatwiej: obliczenie siły nośnej, sił oporu, wyznaczenie biegunowych skrzydła i całego samolotu. Po kilku krokach optymalizacji wyniki zaczęły odpowiadać oczekiwaniom.

Pozostało obliczenie położenia środka ciężkości i wyznaczenie stateczności bryły aerodynamicznej.

Obliczenia wykazały że samolot będzie stateczny statycznie, co oznacza łatwość w pilotażu i poprawne zachowanie przy utracie prędkości i przepadnięciu.

Do gotowego projektu dobraliśmy zespół napędowy. Z obliczeń wynikało, że do startu samolot potrzebuje ok 300g ciągu. Jako, że nie mieliśmy pewności co do obliczeń, oraz tego czy podczas startu z ręki damy radę rozpędzić aparat do wymaganej prędkości zdecydowaliśmy się na większy zespół napędowy. Zastosowaliśmy silnik AXI Gold 4120/14 i śmigło APC 14"x7" stałe. W sumie 4000g ciągu statycznego co wystarczy na rozpędzenie samolotu do prędkości startu i oderwanie od ziemi.

W tym samym czasie powstawały projekty struktury wewnętrznej samolotu. Głównym wymaganiem było zastosowanie ogólnodostępnych materiałów możliwie prosta konstrukcja. Skrzydło ze rdzeniem styropianowym, dwoma dźwigarami sosnowymi i pokryciem balsowym. Kadłub wykonany ze sklejki i listewek sosnowych. Wszystko z materiałów łatwo dostępnych, tanich i łatwych w obróbce.

Mając zatwierdzone obliczenia, gotowy projekt struktury i zgodę na wykonanie projektu ruszyliśmy do pracy. Pierwszym krokiem było sprawdzenie doświadczalne obliczeń.

Mając gotowe projekty CAD bryły aerodynamicznej wykonaliśmy miniaturowy model samolotu na drukarce 3D. Wykonany techniką FDM i wykończony ręcznie posłużył nam do badań tunelowych.

Badania i pomiary wykonano na tunelu Armfield C2 Będącym na wyposażeniu Katedry Techniki Cieplnej. Zmierzono całkowitą siłę nośną i całkowity opór dla szeregu kątów natarcia i czterech prędkości charakterystycznych.

Zebrane dane posłużyły do wykonania biegunowych modelu. Wyniki napawały optymizmem ponieważ potwierdzały obliczenia teoretyczne.

Wszystkie obliczenia wykonano w ramach przedmiotu Praca Przejściowa. Mając pewność, że są poprawne, mając wszystkie materiały i potrzebne materiały ruszyliśmy do pracy...

CDN...