способ воздушного старта беспилотных летательных аппаратов и система внешней подвески для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ воздушного старта беспилотных летательных аппаратов, включающий наземную предполетную подготовку беспилотного аппарата, присоединение системы внешней подвески беспилотного аппарата к вертолету-носителю и беспилотному аппарату, транспортировку к точке старта, предстартовый контроль и сброс беспилотного летательного аппарата, отличающийся тем, что присоединение беспилотного аппарата к вертолету-носителю осуществляют с помощью системы внешней подвески с гибким кабель-тросом, запуск маршевого двигателя беспилотного летательного аппарата осуществляют перед его транспортировкой к точке старта, а сброс проводят при работающем маршевом двигателе в режиме его минимальной тяги(мощности).

2. Система внешней подвески беспилотных летательных аппаратов к вертолету для осуществления воздушного старта, содержащая грузовой трос, закрепленный одним концом на вертолете и соединенный другим концом с балкой подвески груза(беспилотного летательного аппарата), устройство для аэродинамической стабилизации груза, выполненное в виде вертикальных килей, расположенных симметрично относительно его плоскости симметрии позади центра масс, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена электрокабелем с пультом контроля состояния бортовых систем и управления стартом беспилотных летательных аппаратов на верхнем конце и вилкой отрывного электроразъема на его нижнем конце, топливной системой подпитки топливной системы груза, включающей топливный бак и топливный шланг с электроклапаном, устройством обрубки кабеля и грузового троса, при этом все вышеперечисленные устройства закреплены на тросе с помощью зажимов за исключением топливного электроклапана и вилки электроразъема кабеля, соединенных с балкой подвески, и пульта контроля, соединенного с верхним свободным концом электрокабеля, причем балка подвески груза выполнена в виде полой коробки, в центральной нижней части которой расположены электрозамок подвески груза, вилка отрывного разъема и топливный электроклапан, а на боковых сторонах концов балки жестко закреплены две пары регулируемых упоров для взаимной жесткой фиксации балки с грузом, при этом кили устройства для аэродинамической стабилизации груза расположены на заднем конце продольной штанги, а сама штанга закреплена на задней части балки подвески груза, причем кили выполнены с возможностью отклонения в разные стороны относительно вертикальной оси при подвешенном грузе посредством двух тросов, соединенных с подпружиненным рычагом, закрепленном на заднем торце балки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для обеспечения воздушного старта беспилотных летательных аппаратов, преимущественно воздушных мишеней, с маршевыми газотурбинными двигателями или двигателями внутреннего сгорания.

Известен способ воздушного старта беспилотных летательных аппаратов путем сброса в полете с жесткой подвески самолета -носителя с последующим запуском маршевого двигателя стартующего объекта после его отделения от самолета, например старт воздушной мишени AQM-81 (США) с самолета F-4 «Phantom II» (см. "JANE's ALL THE WORLD's AIRCRAFT", 1986-87, s. 853-854- Справочник Джейна «Вся авиация мира» за 1986-87 г., стр.853-854), или старт крылатой ракеты АС-2 (СССР) с жесткой подвески с самолета Ту-16 (см. "JANE's.ALL THE WORLD's AIRCRAFT", 1986-87, s. 864-865 -Справочник Джейна «Вся авиация мира» за 1986-87 г., стр.864-865).

При этом способе беспилотный летательный аппарат крепится перед полетом на жесткой подвеске самолета-носителя и далее транспортируется самолетом к заданной точке старта, в которой производится проверка исправности бортовых систем беспилотного летательного аппарата с помощью специальной аппаратуры контроля самолета-носителя и далее осуществляется старт беспилотного аппарата путем его отцепки от подвески. При этом маршевый двигатель запускается или непосредственно перед стартом или запускается автоматически после старта.

Недостатком известного способа является то, что для его осуществления необходим, как правило, самолет-носитель большой размерности (вплоть до 2-4-х двигательных) даже для обеспечения воздушного старта легких беспилотных объектов, т.к. выбор самолета определяется не его грузоподъемностью, а необходимостью свободного размещения объекта, обладающего определенными габаритами, на жесткой подвеске без создания помех работе агрегатов и систем самолета- носителя (убираемое шасси, закрылки, щитки, двигатели радиотехнические системы и т.д.) на всех участках полета самолета от взлета до старта объекта. Соответственно, для базирования таких самолетов требуются специально оборудованные аэродромы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ воздушного старта беспилотных воздушных мишеней с жесткой подвески вертолета с запуском маршевого двигателя непосредственно перед отцепкой - старт воздушной мишени Mirach-100s (Италия) с вертолета Augusta A 109 (см. "JANE's ALL THE WORLD's AIRCRAFT", 1986-87, s.822-883 - Справочник Джейна «Вся авиация мира», стр.822-883).

При этом способе беспилотный летательный аппарат также перед полетом крепится на жесткой подвеске вертолета-носителя, представляющей специальную металлическую конструкцию, прикрепленную к боковой поверхности фюзеляжа вертолета, переоборудованного под воздушный носитель конкретного типа беспилотного летательного аппарата. В заданной точке старта проводится проверка исправности всех бортовых систем мишени и производится запуск ее маршевого двигателя - все с помощью специальных средств вертолета-носителя.

Недостатком всех этих известных способов, кроме ограничений, накладываемых габаритами применяемых беспилотных объектов на размерность воздушного носителя, является то, что система запуска маршевого двигателя беспилотного объекта (источники энергии, устройства раскрутки вала двигателя, автоматика запуска и т.д.), входит частично, или полностью, или в состав бортового оборудования воздушного носителя (в случае с запуском двигателя перед отцепкой), или в состав бортового оборудования самого беспилотного объекта (в случае с запуском двигателя после отцепки). Также в состав воздушного носителя должна быть введена аппаратура контроля состояния бортовых систем беспилотного аппарата.

Переоборудование базового летательного аппарата в воздушный носитель требует выполнения большого объем работ, выполняемых в заводских условиях, т.е. требуется изготовление специальной версии воздушного носителя.

Кроме того, в случае запуска маршевого двигателя беспилотного объекта после его отцепки система запуска, входящая в состав объекта, является в дальнейшем паразитной массой, приводящей к увеличению полетной массы объекта, его стоимости, ухудшению его летных характеристик, а вероятность ее отказа приводит к снижению надежности воздушного старта.

Все это существенно увеличивает сложность и стоимость применения беспилотных объектов.

Наиболее близкой к предлагаемой является система внешней подвески груза контейнерного типа к вертолету, содержащая грузовой трос, закрепленный одним концом на вертолете и соединенный другим концом с грузом, устройство для аэродинамической стабилизации груза, выполненное в виде вертикальных килей, прикрепленных к грузу и расположенных симметрично относительно продольной оси позади центра масс груза (см. авторское свидетельство №1832097, МПК В 64 С 1/22, за 1993 г.).

Недостатком известного устройства является отсутствие в его составе управляемого дистанционно с борта вертолета - носителя замка сброса (или отцепки) груза в аварийных ситуациях, дублирующего штатный вертолетный замок сброса системы внешней подвески груза, а также информационных устройств для взаимодействия оператора вертолета с системами буксируемого груза.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения надежности и безопасности воздушного старта беспилотных летательных аппаратов и возможности их сброса в аварийных ситуациях с применением гибкой системы внешней подвески груза и вертолета, в качестве универсального воздушного носителя, при минимальных организационных и материальных затратах.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе воздушного старта беспилотных летательных аппаратов, включающем наземную предварительную подготовку беспилотного аппарата, присоединение системы внешней подвески к вертолету-носителю, транспортирование к точке старта, предполетный контроль, запуск маршевого двигателя и сброс беспилотного летательного аппарата, при этом присоединение беспилотного аппарата к вертолету-носителю осуществляют с помощью системы внешней подвески с гибким кабель-тросом, запуск маршевого двигателя беспилотного аппарата осуществляют перед его транспортированием к точке старта, а сброс беспилотного летательного аппарата выполняют при работающем маршевом двигателе в режиме его минимальной тяги (мощности).

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в присоединении системы внешней подвески беспилотного аппарата с кабель-тросом к вертолету-носителю, запуске маршевого двигателя беспилотного аппарата перед его транспортированием к точке старта и сбросе беспилотного летательного аппарата при работающем маршевом двигателе в режиме его минимальной тяги (мощности).

Это повышает надежность и безопасность воздушного старта беспилотных летательных аппаратов, а также снижает сложность и стоимость их применения за счет использования в качестве воздушного носителя вертолета любого типа, оборудуемого в полевых условиях.

Возможность подпитки беспилотного аппарата топливом от топливного бака системы внешней подвески компенсирует его расход маршевым двигателем в процессе транспортирования к точке старта.

Для достижения названного технического результата предлагается система внешней подвески беспилотных летательных аппаратов для осуществления воздушного старта, наиболее близкой которой является известное авт. свид. №1832097, МПК В 64 С 1/22, за 1993 г., которая содержит грузовой трос, закрепленный одним концом на вертолете и соединенный другим концом с грузом, устройство для аэродинамической стабилизации груза, выполненное в виде вертикальных килей, расположенных симметрично относительно его продольной оси позади центра масс, согласно изобретению она дополнительно снабжена электрокабелем с пультом контроля состояния бортовых систем и управления стартом беспилотных летательных аппаратов на верхнем конце и вилкой отрывного электроразъема на его нижнем конце, балкой подвески груза, топливной системой подпитки топливной системы груза, включающей топливный бак и топливный шланг с электроклапаном, устройством обрубки кабеля и троса, при этом при этом все вышеперечисленные устройства закреплены на тросе с помощью зажимов, за исключением топливного электроклапана и вилки электроразъема кабеля, соединенных с балкой подвески, и пульта контроля, соединенного с верхним свободным концом электрокабеля, причем балка подвески груза выполнена в виде полой коробки, в центральной нижней части которой расположены электрозамок подвески груза, вилка отрывного электроразъема и топливный электроклапан, а на боковых сторонах концов балки жестко закреплены две пары регулируемых упоров для взаимной жесткой фиксации балки с грузом, при этом кили устройства аэродинамической стабилизации груза расположены на заднем конце продольной штанги, а сама штанга закреплена на задней части балки подвески груза, причем кили выполнены с возможностью отклонения в разные стороны относительно вертикальной оси, при подвешенном грузе, посредством двух тросов, соединенных с подпружиненным рычагом, закрепленном на заднем торце балки.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - схема подвески объекта к вертолету - носителю;

на фиг.2 - система для внешней подвески груза (объекта);

на фиг.3 - узел А, балка подвески;

на фиг.4 - узел Б, вертикальные кили аэродинамического стабилизирующего устройства;

на фиг.5 - Вид В, схема работы аэродинамического стабилизирующего устройства, фиг.4;

на фиг.6 - боковые упоры балки подвески по сечению Г-Г, фиг.3.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности: предварительно подготовленный к воздушному старту беспилотный объект устанавливают на транспортно -технологическую тележку, расположенную в непосредственной близости от подготовленного к полету вертолета-носителя, и системой внешней подвески соединяют с вертолетом.

Транспортно-технологическая тележка обеспечивает размещение подготовленного к полету беспилотного объекта, предполетный контроль исправности его бортовых систем и запуск его маршевого двигателя от наземных средств запуска.

Затем вертолет с установленным на системе внешней подвески объектом поднимается в воздух и выполняет полет в заданную точку старта, как это изображено на фиг.1.

В процессе всего транспортировочного полета маршевый двигатель объекта работает на режиме минимальной тяги.

После выхода вертолета в заданную точку старта оператор с помощью пульта контроля и старта, входящего в состав системы внешней подвески и расположенного в кабине вертолета, производит предстартовый контроль объекта и осуществляет его отцепку, обеспечивая тем самым его воздушный старт.

После старта объект входит в пикирование с набором скорости полета, маршевый двигатель автоматически переходит на режим максимальной мощности (тяги), и, по достижении необходимой скорости полета, объект бортовой системой автоматики переводится в горизонтальный полет, управляясь в дальнейшем в штатном режиме, как и при других способах старта.

Предлагаемая система внешней подвески беспилотных летательных аппаратов (фиг.2) содержит грузовой трос 4 и электрический кабель 5, один конец каждого из которых закреплен на вертолете 3, а другой конец - соединен с балкой подвески, корпус которой 7 (фиг.3) выполнен в виде полой коробки с электрозамком 8, расположенным в ее средней нижней части, двумя парами упорных кронштейнов 9 с регулируемыми упорами 10, расположенными в передней и задней частях балки, аэродинамическим стабилизатором, состоящим из закрепленной на задней части балки трубчатой штанги 11 и вертикальных килей 12, шарнирно закрепленных на вертикальной оси штанги 11 и имеющих возможность отклоняться в разные стороны при подвешенном грузе от воздействия подпружиненного рычага 13, закрепленного на заднем торце балки, через тросы или тяги 14.

При этом верхний конец электрокабеля 5 имеет пульт контроля и управления стартом 15 (фиг.2), а нижний конец - вилку отрывного электроразъема 16, укрепленную в нижней части балки 7 и соединяемую с ответной электророзеткой (на чертеже не показана) груза при его нахождении на балке 7.

Кроме того, на грузовом тросе 4 (фиг.2) расположены система подпитки топливом топливной системы груза в процессе его транспортировки с работающим маршевым двигателем к точке старта, включающая в себя топливный бак 17, топливный шланг 18 с электроклапаном 19 (фиг.3) и устройство обрубки электрокабеля и троса 20 в аварийных ситуациях, выполненное, например, в виде гильотинного устройства, при этом все вышеперечисленные элементы закреплены на тросе посредством зажимов 6, за исключением электроклапана, конструктивно соединенного с балкой подвески.

Система подпитки топливом может быть как с принудительной подачей топлива, например вытеснением его газом или другими известными системами, так и с подачей топлива самотеком, для чего топливный бак 17 крепится к несущему тросу 4, в пределах его длины, на высоте h (фиг.2), обеспечивающей необходимое избыточное давление топлива за счет создания гидравлического столба.

Перед подъемом в воздух объект 1 прикрепляют к балке подвески 7 таким образом, чтобы вилка отрывного электроразъема 16 и топливный электроклапан 19 вошли в ответные гнезда объекта 1, а транспортировочный рым-болт 21 объекта 1 (фиг.3 и 6) был захвачен крюком электрозамка 8, после чего регулируемыми упорами 10 выбирают зазоры между балкой подвески 7 и объектом 1.

При установке объекта 1 на балку рычаг 13 (фиг.3), преодолевая сопротивление пружины (на чертеже не обозначена), поворачивается по часовой стрелке, отклоняя посредством тяг или тросов 14 вертикальные кили 12 в разные стороны на заданный угол (фиг.5).

Отклоненные вертикальные кили 12 в полете, при транспортировании объекта 1 в точку старта, создают силу аэродинамического сопротивления, частично компенсирующую силу тяги маршевого двигателя и увеличенный, по сравнению с неотклоненными килями, стабилизирующий аэродинамический момент в горизонтальной плоскости, ориентируя буксируемый объект по направлению вектора скорости полета.

Система подвески работает следующим образом:

при подаче оператором команды "Старт" (нажатием на соответствующую кнопку на пульте контроля и старта) подают электрическое напряжение на электрозамок 8 и снимают - с электрических элементов топливного электроклапана 19.

При этом электрозамок 8 открывается, освобождая объект 1 от балки 7 подвески, а электроклапан 19 перекрывает подачу топлива для подпитки топливной системы груза.

Под действием силы тяжести объект 1 отходит от балки подвески 7, вилка электроразъема 16 и электроклапан 19 отсоединяются от ответных гнезд объекта 1, а рычаг 13, поворачиваясь под действием пружины против часовой стрелки, ослабляет натяжение тросов 14, удерживающих вертикальные кили в отклоненном положении, что приводит к их складыванию от воздействия аэродинамических сил, уменьшая, тем самым, общее аэродинамическое сопротивление балки подвески и, тем самым, тенденцию к подбросу ее вверх.

При возникновении аварийных ситуаций при транспортировании объекта к точке старта включают устройство обрубки кабеля и троса 20, после чего объект 1 с оставшейся нижней частью системы подвески отделяется от вертолета-носителя 3.

Таким образом, предлагаемые способ воздушного старта беспилотных летательных аппаратов и система внешней подвески для его осуществления позволяет выполнять воздушное транспортирование, повысить надежность и безопасность воздушного старта, упростить состав бортового оборудования беспилотных объектов при уменьшении стоимости воздушного старта за счет универсальности применения указанных способа и системы подвески.