Г.С. Бюшгенс, Корнушенко А.В., Кувшинов В.М., Тарасов Н.Н. (ГНЦ ФГУП «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е.Жуковского»)

Приводятся результаты  двухлетних исследований, проведенных в ЦАГИ в обеспечение создания экспериментального образца беспилотного конвертоплана классической схемы  размерности ≈70 кг.

Несмотря на то, что в мире созданы несколько различных конвертопланов такой схемы, один из которых даже принят на вооружение в ВМФ США (Osprey), а два других (V-247 и V-280) находятся в завершающей стадии разработки для того же заказчика, в России такой комплекс работ проводится впервые. Этот комплекс охватывает следующие основные разделы: аэродинамика аппарата на вертолетных, самолетных и переходных режимах, прочность, включая оценку аэроупругости, синтез многоуровневой системы управления и, наконец, сопровождение летных испытаний.

По разделу аэродинамики получены суммарные аэродинамические характеристики, получена эффективность органов управления, выявлено взаимовлияние элементов планера друг на друга. Аэродинамические исследования проводились с использованием изготовленной в ЦАГИ модели размером 1:2.

По результатам этих испытаний можно сделать вывод, что,  как самолет, конвертоплан  обладает средним уровнем аэродинамического совершенства К max~13 при Re~720 000.

Физические экспериментальные исследования позволили выявить проблемные зоны в обтекании планера, которые могут быть устранены путем организации развитых зализов в области сопряжения крыла и фюзеляжа.

В результате проделанной работы получен банк данных аэродинамических характеристик и сформированы рекомендации по улучшению местной аэродинамики.

В АДТ Т-105 выполнены экспериментальные исследования аэродинамических характеристик модели аппарата с поворотными винтами на режимах висения, полёта в вертолётной конфигурации, преобразования из вертолётной конфигурации в самолётную и полёта в самолётной конфигурации. Испытания проведены  с моделями поворотных винтов и без них. Выполнено детальное исследование влияния обдува крыла винтами большого диаметра на аэродинамические характеристики конвертоплана.

Проведенные исследования показали, что влияние упругости конструкции на характеристики статической аэроупругости незначительно и не превышает 3%. Для данного распределения жесткостей и масс в рассматриваемом диапазоне скоростей флаттер не обнаружен.

С использованием данных детальной конструктивной проработки экспериментального образца и результатов испытаний моделей в АДТ сформирована математическая модель  динамики  и выполнен синтез системы управления.

Для начальной стадии летных испытаний (экспериментальных полетов) предложены специальные режимы для идентификации ключевых параметров математической модели динамики образца и проведено моделирование данных режимов.

С целью анализа влияния веса образца на пилотажные характеристики разработана предварительная математическая модель динамики образца  со взлетным весом 1650 кГ, выполнена оценка характеристик устойчивости и управляемости данного варианта и синтез алгоритмов системы управления.

Выполненный комплекс исследований лег в основу изготовления экспериментального образца конвертоплана, первая фаза летных испытаний которого проведена в конце 2016 г. Результаты испытаний подтвердили правильность основных конструктивных решений и работоспособность системы управления.