Екатерина Кошманова
Тульская область, г. Тула
Лицей № 1, 11 класс
ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ИНДИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В ПРОЦЕССЕ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
21
Научный руководитель: Матвеев Валерий Владимирович, г. Тула, Тульский государственный университет, доцент
Екатерина Кошманова
Тульская область, г. Тула
Лицей № 1, 11 класс
ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ИНДИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В ПРОЦЕССЕ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
21
Научный руководитель: Матвеев Валерий Владимирович, г. Тула, Тульский государственный университет, доцент
Цель проекта
Целью работы является разработка цифровой системы для сбора и обработки информации с беспилотных летательных аппаратов при их стендовых испытаниях.
Задачи
1. Провести обзор современного состояния разработок в области отечественных беспилотных летательных аппаратов;

2. Выяснить, какие испытания БПЛА проводятся в России и каким образом это осуществляется;

3. Согласно плану исследования разработать облик и макет цифровой панели;

4. Провести испытания прототипа БПЛА и получить числовые данные для последующей обработки в прикладных программах.
Актуальность
Был проведен анализ на наличие аналогов в современном мире. Выяснено, что в России существуют комплексы для проведения испытаний БПЛА, но выявляются исключительно аэродинамические характеристики. В процессе разработки проекта был осуществлен визит в «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского», который является лидирующим в области проведения тестирования различных конструкций. Было выяснено, как и зачем испытывают дроны, а кроме того, какие данные получают.

Данные, получаемые в ЦАГИ:
  • комплексные физические исследования обтекания моделей летательных аппаратов и их элементов;
  • анализ устойчивости и управляемости летательных аппаратов;
  • исследования по обеспечению прочности ЛА.
Данные, получаемые с помощью цифровой панели:
Исследование прежде всего «показателей полета» БПЛА:
  • угловых скоростей в 3х направлениях;
  • ускорений в 3х направлениях;
  • основных углов (крен, тангаж, рыскание);
  • температуры окружающей среды.
Таким образом, можно сделать вывод об уникальности проекта на примере передового ВУЗа России: проводятся исследования аэродинамических характеристик БПЛА, но не той пилотажно-навигационной информации, получаемой в процессе тестирования на моей цифровой панели.
В скором времени беспилотники будут задействованы во всех сферах жизни, ведь они работают круглосуточно и без риска для жизни человека. Но будет ли это возможно, если каждый второй дрон повреждается во время натурных испытаний?
Во время работы были изу­чены основные аспекты самолетостроения, а также принципы функционирования компонентов. Стенд состоит из аэродинамической трубы, создающей набегающий поток на БПЛА, в который монтируется блок микромеханических гироскопов и акселерометров. На табло с помощью цифровых индикаторов выводится основная пилотажно-навигационная информация: ускорения БПЛА в трех направлениях, угловая скорость БПЛА относительно трех осей, а также углы: рыскание, тангаж и крен. Помимо этого выводится значение температуры окружающей среды.
Дроны находят применение во многих сферах и активно создаются в современном мире, но требуют испытаний для определения характеристик. Это затрудняет производство новых аппаратов, так как натурное тестирование может служить причиной крушения летательного аппарата.

Таким образом, макет позволяет анализировать поведение БПЛА в лабораторных условиях и визуализировать параметры его движения на табло с индикаторами. Несомненно, портативная, компактная и удобная система найдет широкое применение, как в домашних условиях, так и в массовом использовании.
Результаты
1. В ходе работы проанализировано современное состояние отечественных разработок в области БПЛА. Сейчас Россия активно создает и усовершенствует технологии БПЛА различных назначений.

2. Показано, что дроны могут решать большой круг задач, но требуют специальных испытаний для определения характеристик систем управления и автопилота.

3. В работе был предложен макет, включающий в себя БПЛА и системы стрелочных индикаторов. С помощью современного оборудования (модуль GY-521; платформа Arduino UNO) и языка программирования Processing (использован для создания цифровой панели) осуществляется безопасное тестирование.

4. По итогам испытания можно определить основную пилотажно-навигационную информацию: ускорение в трех направлениях, угловую скорость в трех осях, температуру окружающей среды и углы: крен, тангаж и рысканье. Полученные данные можно использовать для определения коэффициентов автопилота, что исключает риск крушения аппарата.

5. Таким образом, стенд позволяет анализировать и прогнозировать многие аспекты самолетостроения без риска для жизни человека, в любых погодных условиях и без потери летательного аппарата.

6. Было проведено испытание прототипа модели дрона с последующей обработкой в прикладных программах

В результате выполнения проекта все поставленные задачи были решены, а соответственно цель достигнута.
Перспективы
1. Проект готов к внедрению в производство, так как в мире подобных дисплеев для получения различной пилотажно-навигационной информации не существует. Необходимо создать аэродинамическую трубу по размерам тестируемого беспилотника и поместить один или несколько датчиков либо в центр тяжести БПЛА, либо в различные его части.

2. С помощью полученной информации и можно рассчитать многие аспекты поведения самолета в пространстве и исключить риск его крушения.

3. Кроме того, дисплей можно использовать для визуализации характеристик полета аппарата и в различных симуляторах кабин пилота, так как оформление максимально приближено к настоящим пилотажным табло.

4. А также такой дисплей будет очень полезен и для тестирования дронов в домашних условиях при коррекции их настроек систем управления и автопилота. Ведь он портативный и компактный, удобен в использовании.

5. Несомненно, дисплей найдет широкое применение в стремительно развивающейся сфере беспилотных летательных аппаратов не только в России, но и за рубежом.
Расписание работы автора проекта
02 ноября, пн
Диалог с экспертами
Ответы на вопросы
12:00
12:20
12:40
13:40
14:00

14:20
Трубачев Е. А.
Барбашов Н. Н.
Шубин А. Н.
Кузнецов С. М.
Чирский С. П.
02 ноября, пн
Задайте вопрос автору проекта
Обязанность отвечать на заданные вопросы остается полностью на участнике. Организаторы форума не несут ответственности за сроки получения ответа.
Заполняя данную форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.
Пообщайтесь с автором в режиме реального времени
Вы можете посмотреть диалог с экспертом и задать вопросы автору в форме вебинара.
Расписание сессий приведено выше
Made on
Tilda