прикладне дослідження, технічний напрям

Додаток 9

Форма

Секція Авіаційно-космічна техніка і транспорт

Назва пріоритетного напряму розвитку науки і техніки:

(згідно із Законом України від 12.10.2010 № 2519-17)

Фундаментальні, прикладні та експериментальні дослідження для розв’язання комплексної проблеми проектування, виробництва та випробування всіх класів літальних апаратів (ЛА) і їх систем .

Назва пріоритетного тематичного напряму:

(згідно із постановою Кабінету Міністрів України від 07.09.2011 № 942)

Технології використання нових видів палива, скидних енергоресурсів, відновлюваних та альтернативних джерел енергії.

Назва напряму секції

Загальне проектування авіаційної та космічної техніки, прогнозування техніко-економічних і тактико-технічних характеристик ЛА всіх класів. Методи проектування, розрахунку на міцність, виробництва, та випробування ЛА різних класів.

Організація-виконавець

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»

(повна назва)

Адреса: Україна, 03056, м.Київ-56, проспект Перемоги, 37, post@kpi.ua._______

Назва проекту: Дослідження та розробка безпілотного літального апарату на сонячній енергії

АВТОРИ ПРОЕКТУ:

Керівник проекту (П.І.Б.) Сухов Віталій Вікторович

Науковий ступінь доктор технічних наук учене звання професор

Місце основної роботи Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» Факультет авіаційних та космічних систем.

Посада Професор кафедри приладів та систем керування літальними апаратами_____

Робоч.тел., факс: 406-83-17 дом. тел. 236-33-53

E-mail: sukhovkpi@gmail.com

Виконавці проекту (П.І.Б., науковий ступінь, учене звання, посада)

№ з/п	Прізвище, ім’я, по батькові	Науковий ступінь	Вчене звання
1	Сухов Віталій Вікторович	Д.т.н.	Проф.	Професор кафедри приладів та систем керування літальними апаратами
2	Сільвестров Антон Миколайович	Д.т.н.	Проф.	Професор кафедри теоретичної електротехніки
3	Іващук Анатолій Васильович	К.т.н.	Доцент	Доцент кафедри мікроелектроніки факультету електроніки
3	Бондар Юрій Іванович			Ст. викладач кафедри приладів та систем керування літальними апаратами.
4	Борисов Віктор Васильович			Ст. викладач кафедри приладів та систем керування літальними апаратами.
5	Масько Олександр Миколайович			асистент кафедри приладів та систем керування літальними апаратами.
6	Кривохатько Ілля Станіславович			асистент кафедри приладів та систем керування літальними апаратами.
7	Козей Ярослав Сергійович			студент кафедри приладів та систем керування літальними апаратами.
8	Задорожняк Віктор			Інженер
9	Душейко Михайло Григорович			Інженер вищої категорії
10	Ховрашко Наталія Григорівна			Інженер 2-ї категорії
11	Скринник Олексій Миколайович			Асистент кафедри теоретичної електротехніки
12	Спинул Людмила Юріївна	К.т.н.	Доцент	Доцент кафедри теоретичної електротехніки
13	Гетьман Андрій Валерійович			аспітант кафедри мікроелектроніки факультету електроніки
14	Астанін Вячеслав Валентинович	д.т.н.	Проф.	Професор кафедри механіки НАУ
15	Щелель Ганна Олексіївна	к.т.н.	Доцент	Доцент кафедри механіки НАУ

Проект розглянуто й погоджено рішенням вченої ради НТУУ ”КПІ” від «_____» 2014 р., протокол № .

Керiвник проекту Сухов Віталій Вікторович	Керівник головної організації – виконавця проекту Ільченко Михайло Юхимович
(підпис) « »____________2014 р.	(підпис) « »____________2014 р.
	М.П.

Секція Авіаційно-космічна техніка і транспорт

Проект прикладного дослідження, науково-технічної (експериментальної) розробки за рахунок видатків державного бюджету

Назва проекту: (не більше 15 слів) Дослідження та розробка безпілотного літального апарату на сонячній енергії

Пропоновані строки виконання проекту (до 3 років на розсуд і за обґрунтуванням автора): з 10.02.2015 по 25.12.2016

Обсяг фiнансування: 1338,802 тис. грн., зокрема за роками

на 1 рiк: 681,495

на 2 рік: 657,308

1. АНОТАЦІЯ

Безпілотні літальні апарати (БпЛА) різних класів широко використовуються для вирішення задач: екологічного моніторингу, спостереження, ретрансляції радіосигналів та інших. Тривалість польоту БпЛА обмежена запасом пального для силової установки. На сьогодні розвиток складових елементів електричної силової установки БпЛА з рушієм у вигляді повітряного гвинта дає можливість створювати експериментальні чи рекордні літальні апарати (Solar Impulsе, QinetiQ Zephyr, Sunrise I). Нажаль, роботи за даним напрямком в наукових установах України ведуться в ініціативному порядку та є розрізненими: не існує єдиної програми проведення досліджень в цьому напрямку. Тому, відкриття комплексного проекту з залученням ведучих університетів України дозволяє узагальнити існуючих досвід та створити діючий експериментальний зразок БпЛА, який в перспективі може стати серійним. В ході дослідження планується вирішення наступних питань: загальна методологія проектування БпЛА на сонячних елементах, шляхи та методи підвищення ефективності електричної силової установки такого типу, конструкторсько-технологічні рішення по використанню композиційних матеріалів в конструкції планеру БпЛА.

Проект передбачає створення нових безпілотних літальних апаратів з можливістю генерації енергії сонячними модулями в процесі польоту для подальшого акумулювання чи живлення літального апарату.

У створеному лабораторному зразку безпілотного літального апарату будуть реалізовані ідеї неперервної генерації сонячними модулями максимальної доступної потужності, використання сонячних елементів в якості складової силової конструкції, забезпечення ефективних режимів заряду-розряду акумулятора, узгодження роботи джерел енергії – сонячних модулів та акумуляторних батарей, мінімізація втрат при перетворенні та розподілу енергії.

Для виконання завдань проекту передбачається розробка високоефективних сонячних модулів придатних за своїми характеристиками до використання у авіаційній галузі, розробка основ технологіїпокриття поверхні крила модулями сонячних елементів а також передбачається розробку блоку відслідковування точки максимальної потужності сонячних елементів на основі суперконденсаторів та блоку зарядки акумулятора. В такий спосіб буде розроблено систему живлення безпілотних літальних апаратів від сонячної енергії з необхідними масо-габаритними параметрами.

2. Прикладна проблема, на вирішення якої спрямований проект

Використання сонячних елементів в побуті вже стало звичним явищем, проте для літальних апаратів існуючі рішення та методи, в більшості випадків, не можуть бути використані. Застосування сонячних елементів як основного джерела енергії для БпЛА може бути успішним за умови ефективної роботи всієї силової установки. Установка сонячної енергоустановки потребує площі крила при умові мінімізації маси. В цих умовах традиційні методи проектування крила являються нераціональними. З’являється потреба в використанні сучасних методів прийняття рішень і їх оптимізація в умовах невизначеності. Основними напрямками, що потребують дослідження та вирішення є: ефективність сонячних елементів при експлуатації на БпЛА; загальна раціональна структура електричної силової установки, методика проектування БпЛА в багато дисциплінарній постаноці.

При експлуатації орієнтація сонячних панелей відносно сонця змінюється в залежності від просторового положення БпЛА, що суттєво впливає на загальну їхню загальну потужність та має бути врахованим проектуванні силовоїу установки: ведення резервного накопичувача енергії.

В загальному випадку, сонячні елементи розміщуються на аеродинамічних поверхнях (крило, горизонтальне оперення), що з одного боку збільшує площу поверхні під елементи, а з іншого формує ряд вимог до їх характеристик: мінімізація маси, стійкість до знакозмінних навантажень висока, мінімізація системи електричних контактів та жгутів, стійке захисне покриття, що може сприймати експлуатаційні навантаження в обшивці крила чи оперення.

Важливим напрямком підвищення ефективності є обґрунтоване застосування композиційних матеріалів в конструкції планеру літака.

Таким чином, дане дослідження спрямоване на вирішення науково-практичної проблеми – створення ефективного БпЛА на сонячних елементах, з вирішенням питань: ефективність сонячних елементів в різних умовах експлуатації та розміщення на поверхні БпЛА, раціональна структура електричної силової установки, застосування композиційних матеріалів в конструкції планеру.