Твой проект —
твоя профессиональная
Траектория

Гибридная силовая установка для беспилотного летательного аппарата

Партнер
ВУЗ
Актуальность

В настоящее время беспилотные летательные аппараты в зависимости от многих факторов (класса, взлетной массы, продолжительности полёта, высоты, скорости, погодных условий и пр.) в качестве двигательной (силовой) установки используют различные типы двигателей. Так на условно простых аппаратах взлетной массой до 10 кг преимущественно применяется электрическая силовая установка (аккумуляторы, электродвигатель, воздушный винт, регулятор), на аппаратах массой до 5 тонн поршневые двигатели внутреннего сгорания, а на аппаратах свыше 5 т газотурбинные.

В то же время каждый тип силовой установки имеет определенные преимущества и недостатки. Так электрические системы обладают высоким КПД, отличаются простотой управления и контроля, но энергоэффективность аккумуляторов на сегодняшний день в разы ниже по сравнению с системами, где энергия выделяется при сгорании топлива. Поршневые двигатели конструктивно намного сложнее электрических, установка их на БЛА требует ряда дополнительных систем: топливной, охлаждающей, запуска, генерирования, автоматического управления и пр. При этом установки с поршневыми двигателями по соотношению удельной мощности (отношение мощности к массе вместе с топливом) превосходят электрические.

Газотурбинные двигатели наиболее сложны из всех видов энергетических установок. Применение их целесообразно на аппаратах взлетной массой свыше 5 тонн и мощностями свыше 1000 л.с.

Описание

Для перспективного беспилотного летательного аппарата необходимо выбрать тип силовой установки, который бы наиболее полно использовал существующие на данный момент источники энергии.

Основные исходные данные аппарата:

  • масса взлетная 60 кг,
  • масса силовой установки вместе с топливом 20 кг
  • крейсерская скорость полёта 150 км/ч
  • время полета на крейсерской скорости 5 часов
  • высота полета, максимальная 3 км
  • аэродинамическое качество (K=Cy/Cx) 15=0,9/0,06
  • площадь крыла 1,7 м 2
Результат

В качестве решения кейса должны быть представлены сравнительные характеристики по мощностям и расходам топлива (ёмкости аккумуляторов) силовых установок различных типов, а также их гибридные варианты. Решения должны соответствовать сегодняшнему уровня развития науки и техники.

Ограничения

БЛА должен быть работоспособным во всех климатических зонах нашей страны.