Дослідження оптимізації силових установок та аеродинамічного компонування безпілотних літальних апаратів вертикального зльоту та посадки

Автор(и)

  • Євгеній Димарчук Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна image/svg+xml https://orcid.org/0009-0002-3883-3211
  • Олександр Мариношенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна image/svg+xml https://orcid.org/0000-0002-1635-0764

DOI:

https://doi.org/10.20535/2521-1943.2025.9.2(105).327597

Ключові слова:

безпілотний літальний апарат, вертикальний зліт і посадка, гібридна силова установка, аеродинаміка, енергоефективність

Анотація

Досліджуються безпілотні літальні апарати (БПЛА) вертикального зльоту та посадки (ВЗтП), їхні компонувальні та силові схеми, а також ефективність різних типів силових установок. Виконано порівняльний аналіз електричних, паралельних і гібридних силових установок, розраховано масові характеристики для місій дальністю 50, 100 і 300 км. Визначено, що гібридна схема забезпечує оптимальний баланс між вагою, витратою палива та тривалістю польоту. Запропоноване компонування «корпус-крило» підвищує аеродинамічну якість на 12 % у крейсерському режимі. Використання гібридної силової установки дозволяє зменшити злітну масу БПЛА на 10–15 % та збільшити тривалість польоту до 25 %. Отримані результати можуть бути застосовані для проєктування БПЛА, призначених для моніторингу, екологічного нагляду, логістики та рятувальних місій у складних умовах.

Посилання

  1. J. Zong, B. Zhu, Z. Hou, X. Yang and J. Zhai, “Evaluation and Comparison of Hybrid Wing VTOL UAV with Four Different Electric Propulsion Systems”, Aerospace, vol. 8, no. 9, p. 256, 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/aerospace8090256.
    |
  2. B. J. Brelje and J. R. R. A. Martins, “Electric, hybrid, and turboelectric fixed-wing aircraft: A review of concepts, models, and design approaches”, Progress in Aerospace Sciences, vol. 104, pp. 1-19, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2018.06.004.
  3. P. Footohi, A. Bouskela and S. V. Shkarayev, “Aerodynamic Design of Long-Range VTOL UAV”, in AIAA Scitech 2019 Forum, San Diego, California, 2019. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2019-2291.
  4. A. Kamal and A. Ramirez-Serrano, “Conceptual Design of a Highly-Maneuverable Transitional VTOL UAV with New Maneuver and Control Capabilities”, in AIAA Scitech 2020 Forum, Orlando, FL, 2020, vol. 1 PartF. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2020-1733.
  5. D. Jo and Y. Kwon, “Analysis of VTOL UAV Propellant Technology”, Journal of Computer and Communications, vol. 5, no. 7, pp. 76-82, 2017. DOI: https://doi.org/10.4236/jcc.2017.57008.
  6. D. F. Finger, C. Bil and C. Braun, “Initial Sizing Methodology for Hybrid-Electric General Aviation Aircraft”, Journal of Aircraft, vol. 57, no. 2, pp. 245-255, 2020. DOI: https://doi.org/10.2514/1.C035428.
  7. J. Gundlach, Designing Unmanned Aircraft Systems: A Comprehensive Approach. Reston, VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2012. DOI: https://doi.org/10.2514/4.868443.
  8. J. T. Economou, A. Tsourdos and S. Wang, “Design of a Distributed Hybrid Electric Propulsion System for a Light Aircraft based on genetic algorithm”, in AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum, Indianapolis, IN, 2019. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2019-4305.
  9. M. Hassanalian, R. Salazar and A. Abdelkefi, “Conceptual design and optimization of a tilt-rotor micro air vehicle”, Chinese Journal of Aeronautics, vol. 32, no. 2, pp. 369-381, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cja.2018.10.006.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-26

Як цитувати

[1]
Є. Димарчук і О. Мариношенко, «Дослідження оптимізації силових установок та аеродинамічного компонування безпілотних літальних апаратів вертикального зльоту та посадки», Mech. Adv. Technol., т. 9, вип. 2(105), с. 229–237, Чер 2025.

Номер

Том 9 № 2(105) (2025)

Розділ

Авіакосмічні системи та технології

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Yevhenii Dymarchuk, Oleksandr Marynoshenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.