Теоретическое обоснование технологии механизации на базе беспилотных летательных аппаратов и ветроэнергетических установок

Аннотация

Современное развитие аэродинамики и вычислительной техники дало новый толчок разработкам в области самолетостроения и ветроэнергетики. Важной особенностью крыльев практически всех видов беспилотных летательных аппаратов и лопастей ветроэнергетических установок является отсутствие механизации. Обширный опыт функционирования механизации выявил очевидные преимущества этих устройств в составе беспилотных летательных аппаратов самолетного типа. С учетом актуальности внедрения механизации в конструкцию беспилотных летательных аппаратов и ветроэнергетических установок, предложено описание основных понятий аэродинамики, теоретических аспектов работы различных видов механизации крыла, беспилотных летательных аппаратов самолетного типа и ветроэнергетических установок. Выявлены общие аэродинамические принципы повышения производительности на всех режимах, на основании которых в дальнейшем возможно создание алгоритмов управления, в том числе на нейросетевом подходе. Нейросетевой алгоритм предназначен для регулирования угла наклона закрылок и предкрылка в целях повышения эффективности устройств. С помощью нейронной сети можно управлять механизированными системами беспилотного летательного аппарата и ветроэнергетических установок. Искусственный интеллект в перспективе может улучшить использование беспилотных летательных аппаратов в различных областях

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант № 23-11-20016)

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Рявкин Г.Н., Антипин Д.С., Кускарбекова С.И. и др. Теоретическое обоснование технологии механизации на базе беспилотных летательных аппаратов и ветроэнергетических установок. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2025, № 2 (153), c. 32--49. EDN: NWYOLG

Литература

[1] Турлакова С.С. Информационно-коммуникационные технологии развития "умных" производств. Экономика промышленности, 2019, № 1 (85), с. 101--122. EDN: GMXFBM. DOI: https://doi.org/10.15407/econindustry2019.01.101

[2] Du L., Ingram G., Dominy R.G. A review of H-Darrieus wind turbine aerodynamic research. Proc. Inst. Mech. Eng. C J Mech. Eng. Sc. I, 2019, vol. 233, no. 23-24, pp. 7590--7616. DOI: https://doi.org/10.1177/0954406219885962

[3] Paraschivoiu I., Ammar S., Saeed F. VAWT versus HAWT: a comparative performance study of 2--6 MW rated capacity turbines. Trans. Can. Soc. Mech. Eng., 2018, vol. 42, no. 4, pp. 393--403. DOI: https://doi.org/10.1139/tcsme-2017-013

[4] Wang Y., Lu W., Dai K., et al. Dynamic study of a rooftop vertical axis wind turbine tower based on an automated vibration data processing algorithm. Energies, 2018, vol. 11, no. 11, art. 3135. DOI: https://doi.org/10.3390/en11113135

[5] Muller J. Reducing fuel consumption by aerofoil optimization. JOJ Mater. Sc., 2021,vol. 6, no. 4, art. 555692. DOI: https://doi.org/10.19080/JOJMS.2021.06.555692

[6] Sheldahl R.E., Klimas P.S. Aerodynamic characteristics of seven symmetrical airfoil sections through 180-degree angle of attack for use in aerodynamic analysis of vertical axis wind turbines. New York, Sandia National Laboratories, 1981.

[7] Фомин В.М., Меламед Б.М. Выдающийся механик ХХ века (К 150-летию со дня рождения С.А. Чаплыгина). Теплофизика и аэромеханика, 2019, т. 26, № 2, с. 167--174. EDN: WBDBAH

[8] Михайлов Ю.С. Повышение эффективности механизации стреловидного крыла. Научный вестник МГТУ ГА, 2020, т. 23, № 6, с. 101--120. EDN: HVKNDM. DOI: https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-6-101-120

[9] Курилов В.Б. Исследования по увеличению несущих свойств ламинарного крыла со щитком Крюгера. Вестник МАИ, 2023, т. 30, № 2, с. 17--23. EDN: PKFXDP

[10] Редькина К.В., Фролов В.А. Подъемная сила аэродинамического профиля с интерцептором. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королёва, 2012, № 5-1 (36), с. 38--42. EDN: RTGNVD

[11] Де Соза С.-Л.-М. Способ и устройство для защиты максимальной подъемной силы воздушного судна. Патент РФ 2731194. Заявл. 11.11.2016, опубл. 31.08.2020.

[12] Максимов А.К. Косвенный метод определения аэродинамических углов: угла атаки и угла скольжения. Труды МАИ, 2015, № 84, с. 10. EDN: VDEARJ

[13] Тарануха В.П., Петрушин С.А., Печёнкин А.Ю. и др. Об одном способе создания катапульт летательных аппаратов. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королёва, 2014, № 2 (44), с. 125--128. EDN: SMMMDH

[14] Матвеенко О.В. Комплексная программно-математическая модель ветроэнергетической установки. Альтернативная энергетика и экология, 2010, № 5 (85), с. 64--70. EDN: NEEDZF

[15] Буяльский В.И. Автоматизированная система управления ветроэнергетической установкой на базе оценки скорости ветра и мощности потребляемой электроэнергии. Дис. ... канд. техн. наук. Севастополь, СевГУ, 2019. EDN: MMGMKU

[16] Соломин Е.В., Сироткин Е.А., Соломин Е.Е. Результаты испытаний и эксплуатации вертикально-осевых ветроэнергетических установок. Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления, 2015, № 15, с. 70--83. EDN: SKDAJK

[17] Захаров А.И., Чижма С.Н. Моделирование системы управления ветровой энергетической установкой малой мощности. Материаловедение. Сер. Энергетика, 2020, т. 26, № 4, с. 36--50. EDN: VBRPJH. DOI: https://doi.org/10.18721/JEST.26403

[18] Moiseev I.A., Osintsev K.V., Kuskarbekova S.I., et al. Improvement of the control system for the wing performance of an unmanned aerial vehicle. Russ. Aeronaut., 2023, vol. 66, no. 3, pp. 485--492. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068799823030091

[19] Osintsev K.V., Karelin A., Isaev V. Control of a neural network for the operation of small aircraft for agricultural purposes. E3S Web Conf., 2024, vol. 474, art. 02018. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447402018

[20] Osintsev K.V., Mamazhonov A., Sobol’kin S. Wind farms in agro industry: stabilization of turbine blade operation during wind gusts. E3S Web Conf., 2024, vol. 474, art. 03021. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447403021