Многофункциональная летающая лаборатория (мфлл) на базе транспортного самолета

Изобретение относится к авиационной технике, а именно, к летающим лабораториям (ЛЛ) и может быть использовано для летных испытаний объектов авиационной техники. Многофункциональная летающая лаборатория (МФЛЛ) на базе транспортного самолета содержит транспортный самолет с грузовым отсеком и манипулятором. Манипулятор выполнен с гидравлическим приводом, телескопической стрелой, состоящей из перемещающейся горизонтально основной части и отклоняемой части, обеспечивающей поворот и вывод в поток объекта. Разгружающее устройство выполнено в виде разгружающей тележки, механически связанной с основной частью стрелы в точке крепления отклоняемой части стрелы и перемещающейся по рельсовым путям, расположенным в верхней части грузового отсека, за счет и одновременно с перемещением основной части стрелы. На конце отклоняемой части стрелы установлено устройство для крепления и ориентации в потоке объекта испытаний. Также на МФЛЛ установлена система дистанционного управления и контроля, которая контролирует и управляет ходом эксперимента как из грузового отсека, так и из гермокабины. Обеспечивается возможность проведения летных испытаний различных объектов поточным методом, получение необходимых результатов эксперимента путем ориентации в потоке объекта испытаний. 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к авиационной технике, а именно, к летающим лабораториям (ЛЛ) и может быть использовано для летных испытаний объектов авиационной техники, в том числе беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Уровень техники

Известна технология «Гремлин» («Американцы создадут механическую руку для отлова «гремлинов» https://nplus1.ru/news/2016/09/27/gremlins), позволяющая с помощью манипулятора выпускать из грузового отсека самолета БПЛА, с помощью тросовой буксировочной системы принимать на борт БПЛА, снабженного устройством зацепки тросовой буксировочной системы.

Однако данная технология, предназначенная для сброса и приема только относительно легких и малоразмерных БПЛА в зоне непосредственной близости от самолета-носителя за счет малой длины штанги манипулятора, не обеспечивает режимы, необходимые для летных исследований и испытаний крупных БПЛА как на режимах отделения от самолета-носителя, так и в режимах буксировки в маловозмущенном воздушном потоке, а также при открытом грузовом люке в грузовом отсеке самолета-носителя на больших высотах, когда низкое атмосферное давление исключает нахождение людей в грузовом отсеке и, соответственно, возможность обслуживания выпуска и приема БПЛА.

Известен патент США №3520502 «Устройство выгрузки и возврата грузов для самолета», опубл. 14.07.1970 г., содержаний транспортный самолете грузовым отсеком, разгружающее устройство, выполненное в виде тележки, перемещающейся с грузом - дроном или вспомогательным самолетом - по рельсовым путям, расположенным в верхней части грузового отсека. Буксировка груза осуществляется на отклоняемой части рельса, управляемого силовым механизмом с лебедкой с тросом. Также известен патент США №9132916 «Система запуска и возврата на самолет БПЛА», опубл. в 2015 г., содержащий систему выброса и возврата однотипных, относительно малого веса и размера БПЛА из контейнера, размещенного вне грузового отсека самолета- или вертолета-носителя, в автоматическом режиме с помощью захвата грейферного типа, расположенного на манипуляторе.

Однако данные заявленные «устройство» и «система запуска» не являются многофункциональными и не могут быть применены при исследованиях и испытаниях различных БПЛА, обладающих большой массой и размерами, а также при отработке воздушных платформ для транспортировки и сброса различных объектов, так как захват грейферного типа не может обеспечить захват и удержание крупногабаритных и крупноразмерных БПЛА. Также контейнер с БПЛА, расположенный вне самолета-, вертолета-носителя, является элементом, возмущающим воздушный поток, что в совокупности с малой длиной штанги манипулятора исключает возможность летных исследований методом буксировки в маловозмущенном воздушном потоке. При этом при выдвинутом в поток контейнере неизбежно снижается скорость полета самолета-, вертолета-носителя БПЛА, а также имеет место наличие демаскирующего фактора в случае применения БПЛА военного назначения.

Известен патент США №8231083 «Система и способ воздушного запуска и возврата летательного аппарата», опубл. в 2012 г. В системе сброс и возвращение БПЛА с самолета-носителя осуществляется с помощью тросового механизма. При этом буксировочный трос наматывается на барабан, размещенный в грузовом отсеке, а сброс и возвращение - через открытый грузовой люк в хвостовой части самолета.

Однако при этом не происходит жесткой фиксации БПЛА при выпуске и возвращении его на борт самолета-носителя, что может привести в результате действия вихревых возмущений к столкновению БПЛА с самолетом-носителем, а также тросовый механизм не обеспечивает перемещение внутри грузового отсека БПЛА при выводе и приеме без вытяжного парашюта. А при приеме на борт самолета-носителя тросовый механизм не обеспечивает контролируемый вход БПЛА в самолет-носитель, что не позволяет использовать данную систему при летных исследованиях и испытаниях БПЛА и воздушных платформ.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в возможности проведения летных испытаний различных объектов поточным методом, в массовом количестве и в сжатые сроки при умеренной стоимости эксперимента за счет использования освоенных серийно компонентов, в получении необходимых результатов эксперимента путем ориентации в потоке объекта испытаний с целью обеспечения оптимального его положения в момент отделения объекта испытаний, уменьшения балансировочных потерь.

Существенные признаки

Для достижения указанного технического результата в многофункциональной летающей лаборатории на базе транспортного самолета, содержащей транспортный самолет с грузовым отсеком и манипулятором, выполненным с возможностью во время испытательного полета выводить объект испытаний из грузового отсека транспортного самолета в воздушный поток, осуществлять его буксировку на отклоняемой части выдвижной стрелы манипулятора с последующим сбросом или возвращением его в грузовой отсек, с разгружающим устройством, перемещающимся по рельсовым путям, расположенным в верхней части грузового отсека, объект испытаний размещается в грузовом отсеке транспортного самолета - носителя, выполненного с подсистемой вывода объекта через грузовой люк, расположенный в хвостовой части фюзеляжа. Манипулятор выполнен с гидравлическим приводом, телескопической стрелой, состоящей из перемещающейся горизонтально основной части и отклоняемой части, обеспечивающей поворот и вывод в поток объекта. Разгружающее устройство выполнено в виде разгружающей тележки, механически связанной с основной частью стрелы в точке крепления отклоняемой части стрелы и перемещающейся по рельсовым путям, расположенным в верхней части грузового отсека, за счет и одновременно с перемещением основной части стрелы.

Дополнительно на конце отклоняемой части стрелы установлено устройство для крепления и ориентации в потоке объекта испытаний для обеспечения оптимального его положения в момент отделения объекта испытаний и для уменьшения балансировочных потерь.

При этом на МФЛЛ установлена система дистанционного управления и контроля, которая контролирует и управляет ходом эксперимента как из грузового отсека, так и из гермокабины.

Также в МФЛЛ установлены устройства электропитания оборудования, пульты управления и контроля, размещенные как в грузовом отсеке, так и в гермокабине, система видеонаблюдения.

Предлагаемая многофункциональная летающая лаборатория на базе транспортного самолета иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

На фиг. 1 показана МФЛЛ с манипулятором в исходном положении.

На фиг. 2 - манипулятор в рабочем положении для выгрузки объекта испытаний.

На фиг. 3 - схема механизма вывода и ориентации объекта испытаний в МФЛЛ.

МФЛЛ (фиг. 1) содержит самолет-носитель 1, грузовой отсек 2, манипулятор 3 с гидроприводом (не показан) и телескопической стрелой, состоящей из основной части 4 и отклоняемой части 5 с устройством для крепления и ориентации 6 объекта испытаний 7, разгружающую тележку 8 на рельсовых путях 10, связанную через соединительное звено 9 с основной частью 4 телескопической стрелы 4, 5, пульт дистанционного управления и контроля 11 в грузовом отсеке 2 и пульт дистанционного управления и контроля 12 в гермокабине 13. В грузовом отсеке установлены гидроцилиндр 14, соединенный с отклоняемой частью стрелы 5, гидроцилиндр поворота 15, связанный с устройством крепления и ориентации 6.

Работа МФЛЛ осуществляется на самолете-носителе 1 следующим образом.

В исходном положении (фиг. 1) объект испытаний 7 находится в грузовом отсеке самолета-носителя и закреплен на устройстве крепления и ориентации 6 на конце подвижной отклоняемой части стрелы манипулятора 5. При этом основная 4 и отклоняемая 5 части стрелы манипулятора находятся во втянутом положении. Выдвижение объекта испытаний 7 в поток (фиг. 2, 3) происходит в следующем порядке: по управляющему сигналу с пульта управления и контроля 11, если эксперимент проводится на высотах до 4 тысяч метров, или пульта управления и контроля 12 на высотах более 4 тысяч метров с помощью гидропривода манипулятора 3 происходит выдвижение по горизонтали основной части стрелы 4, при этом происходит разгружение ее по весу объекта испытаний 7 путем передачи усилия на разгружающую тележку 8 через соединительное звено 9, перемещающуюся по рельсовым путям 10. Разгружающая тележка 8 не имеет собственного привода и перемещается совместно и за счет перемещения основной части стрелы 4, приводимой в движение гидроприводом манипулятора 3. При достижении заданного положения по сигналу от системы управления с пульта 11 или 12 горизонтальное выдвижение основной стрелы 4 прекращается. Затем по сигналу от системы управления с пультов 11-12 происходит поворот гидроцилиндром поворота 14 отклоняемой части стрелы 5 с одновременным ее выдвижением до заданного положения. При этом объект испытаний 7, закрепленный на устройстве крепления и ориентации 6, выдвигается в поток. Одновременно по сигналу от системы управления с пульта 11 или 12 происходит разворот гидроцилиндром поворота 15 устройства крепления и ориентации 6 объекта испытаний 7 в заданное положение с целью обеспечения минимальных балансировочных потерь и оптимального угла тангажа при сбросе объекта испытаний 7, по сигналу от системы управления в соответствии с заданием производится сброс или отделение объекта 7 от устройства 6. В случае, когда эксперимент предусматривает испытание методом буксировки, то отделение объекта испытаний 7 не производится, а после окончания эксперимента объект 7 заводится в грузовой отсек в обратном порядке.

Основное преимущество изобретения заключается в возможности проведения летных испытаний различных объектов испытаний в массовом количестве и в сжатые сроки, при умеренной, за счет использования освоенных серийно компонентов, стоимости эксперимента. Отдельным преимуществом изобретения является отсутствие необходимости организации экспедиции на испытательный полигон.

Многофункциональная летающая лаборатория (МФЛЛ) на базе транспортного самолета, содержащая транспортный самолет с грузовым отсеком и манипулятором, выполненным с возможностью во время испытательного полета выводить объект испытаний из грузового отсека транспортного самолета в воздушный поток, осуществлять его буксировку на отклоняемой части выдвижной стрелы манипулятора с последующим сбросом или возвращением его в грузовой отсек, с разгружающим устройством, перемещающимся по рельсовым путям, расположенным в верхней части грузового отсека, отличающаяся тем, что объект испытаний размещается в грузовом отсеке транспортного самолета-носителя, выполненного с подсистемой вывода объекта через грузовой люк, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, манипулятор выполнен с гидравлическим приводом, телескопической стрелой, состоящей из перемещающейся горизонтально основной части и отклоняемой части, обеспечивающей поворот и вывод в поток объекта, разгружающее устройство выполнено в виде разгружающей тележки, механически связанной с основной частью стрелы в точке крепления отклоняемой части стрелы и перемещающейся по рельсовым путям, расположенным в верхней части грузового отсека, за счет и одновременно с перемещением основной части стрелы;

дополнительно на конце отклоняемой части стрелы установлено устройство для крепления и ориентации в потоке объекта испытаний для обеспечения оптимального его положения в момент отделения объекта испытаний и для уменьшения балансировочных потерь;

при этом на МФЛЛ установлена система дистанционного управления и контроля, которая контролирует и управляет ходом эксперимента как из грузового отсека, так и из гермокабины;

также в МФЛЛ установлены устройства электропитания оборудования, пульты управления и контроля, размещенные как в грузовом отсеке, так и в гермокабине, система видеонаблюдения.