Доставка тяжёлых грузов по воздуху упирается в компромисс: мультикоптер взлетает с любой площадки, но неэкономичен и ограничен по дальности; самолётная схема экономична в маршруте, но требует взлётно-посадочной полосы. Тяжёлый грузовой БПЛА гибридной аэродинамической схемы снимает этот компромисс — он взлетает вертикально и при этом летит по-самолётному экономично.
Проект выполняется в русле Стратегии развития беспилотной авиации РФ до 2030 года (распоряжение Правительства № 1630-р) и нацелен на определение оптимальной геометрии нового типа аппарата и постройку экспериментального образца.
Тандемная схема с фиксированными винтомоторными группами
Аппарат построен по тандемной схеме: два несущих крыла и четыре фиксированные винтомоторные группы (по две на каждом крыле). Крылья и двигатели жёстко закреплены относительно фюзеляжа и не меняют положения между режимами.
- Вертикальный режим — оси винтов вертикальны, суммарная тяга создаёт подъёмную силу, устойчивость обеспечивается регулированием тяги на каждом моторе.
- Горизонтальный режим — подъёмную силу берут на себя два крыла, винты создают поступательную тягу, расход энергии кратно падает.
- Переходный режим — поворот всего корпуса за счёт разной тяги винтомоторных групп, без поворотных мотогондол и сложной механики.
Единая силовая установка для всех режимов снижает массу, упрощает конструкцию и повышает надёжность. Тандем даёт очень большой диапазон рабочих центровок — сопоставимый с хордой крыла.
Что подтвердил лётный макет
Для проверки концепции построен уменьшенный макет с полностью настроенным автопилотом, способный выполнять полёт по миссии самостоятельно. Испытания были нацелены на измерение энергопотребления силовой установки в разных режимах. Ключевой результат: в горизонтальном полёте расход энергии в разы меньше, чем у мультироторного аппарата (квадрокоптера) при сопоставимой скорости.
| Режим полёта | Ток силовой установки | Комментарий |
|---|---|---|
| Вертикальный (висение/взлёт) | ~50 А | Наибольшая нагрузка |
| Горизонтальный (крейсер) | 20–24 А | Наиболее экономичный режим |
| Переходный | плавное изменение | Без скачков нагрузки |
Кроме энергетики, макет показал отличную устойчивость и управляемость и подтвердил широкий диапазон допустимых центровок.
Как решена проблема посадки
В ходе испытательных полётов проявился недостаток концепции: при посадке фюзеляж занимал большой угол наклона, создавая риск удара передней стойки. Решение — закрылки на всех крыльях, управляемые по специальному алгоритму:
- угол установки крыльев относительно фюзеляжа снижен с 60° до 30°, что уменьшает наклон фюзеляжа и лобовое сопротивление в горизонтальном полёте — без сложных механизмов поворота крыла;
- в момент посадки наклон фюзеляжа существенно уменьшается, удара передней стойки удаётся избежать;
- возможность поднятия закрылков вверх даёт посадку при сильном ветре.
Целевые параметры экспериментального образца
По результатам исследований сформированы требования к полноразмерному экспериментальному образцу:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Грузоподъёмность | 15–45 кг |
| Взлётная масса | 135–150 кг |
| Крейсерская скорость | 80–100 км/ч |
| Максимальная скорость | 120–140 км/ч |
| Дальность (запас хода) | 40–60 км (0,4–0,7 ч) |
| Максимальная высота | 1,8 км |
| Размах крыла / длина фюзеляжа | до 7,6 м / до 5 м |
| Номинальная мощность СУ | 40–60 кВт |
| Рабочая температура | −20…+40 °C |
Приведённые характеристики относятся к проектируемому образцу и уточняются по результатам расчётов, продувок и лётных испытаний.
Методы разработки
Оптимальная аэродинамика достигается не подбором «на глаз», а расчётно-экспериментальным циклом:
- аэродинамическое моделирование в CAD/CFD-системах (SolidWorks, Autodesk CFD) и оптимизация формы фюзеляжа и крыльев;
- продувки в аэродинамической трубе для верификации расчётов;
- облегчённая конструкция на композитах (карбон, стеклопластик) и авиационных алюминиевых сплавах, применение аддитивных технологий;
- автопилот с алгоритмами стабилизации, полётом по миссии и аварийными процедурами при потере связи или GPS-сигнала.
Зачем это рынку
Разрабатываемый тип аппарата не имеет прямых импортных аналогов в коммерческом секторе. Единая винтомоторная группа для обоих режимов, вертикальный взлёт без аэродромной инфраструктуры, зависание над точкой и экономичный маршрутный полёт вместе создают основу для линейки грузовых и специализированных БПЛА — от доставки в труднодоступные районы до мониторинга инфраструктуры.
Разработка — ООО «АУРИГА», Томск. Полный цикл НИОКР: обсудить проект или сценарий применения.
Источники
- Стратегия развития беспилотной авиации РФ на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года (распоряжение Правительства РФ от 21.06.2023 № 1630-р).
- Результаты испытаний уменьшенного лётного макета (протокол энергопотребления силовой установки), ООО «АУРИГА».