Partnerzy:

Projekt badawczy/konstrukcyjny/oprogramowanie - Bezzałogowy aparat latający PP-3

Termin realizacji: 22
Liczba osób realizujących: 16
Tematyka: bezzałogowe aparaty latające, drony, UAV, sterowanie
Opis:

PP-3 jest bezzałogowym aparatem latającym wyposażonym w kamery wysokiej rozdzielczości oraz system autonomicznego sterowania lotem i możliwość zrzutu niewielkiego ładunku. Jego podstawowymi zastosowaniami są misje rozpoznawcze i poszukiwawcze.

Podczas fazy projektowej zostały uwzględnione i rozwiązane wszystkie wady, błędy i mankamenty naszego poprzedniego bezzałogowca: PP-2 Kestrel, którego budowa przyniosła nam olbrzymie korzyści pod kątem zebranego doświadczenia.

Podstawowe parametry PP-3:

-masa startowa: 5,5kg + ładunek 0,5kg

-rozpiętość: 2,6-2,8 m (wymienne końcówki skrzydeł)

-zakres prędkości lotu: 60-110 km/h

-czas lotu: 40 minut (przy włączonych silnikach) + możliwość lotów termicznych lub falowych

-start z ręki

-lądowanie tradycyjnie lub ze spadochronem

-podgląd parametrów lotu i obrazu w czasie rzeczywistym

Postęp prac przy realizacji projektu:

1. Prace obliczeniowe:

-obliczenia wytrzymałościowe bazowane były na metodzie elementów skończonych w programie Autodesk Inventor, natomiast obliczenia aerodynamiczne na metodzie panelowej w programie xflr5 oraz metodzie objętości skończonych w programie Ansys Fluent.

2. Zaprojektowanie miniaturki samolotu w formie modeli do składania, na potrzeby wydarzeń takich jak Noc naukowców, Dzień dziecka i Dziewczyny na politechniki.

3. Przygotowanie form i szablonów:

-formy kadłuba zostały wycięte na frezarce CNC z płyt MDF, a następnie pomalowane i wypolerowane.

Do laminowania stateczników wykorzystaliśmy formy z poprzedniego projektu. Żebra skrzydeł zostały wycięte laserowo i wzmocnione włóknem węglowo-aramidowym.

4. Początek testów autopilota oraz systemu sterowania na samolocie PP-2 Kestrel:

-samolot gotowy do testów, czekamy na odpowiednią pogodę.

PP-3 (2)

5. Wykonanie kadłuba -Z przygotowanych form wykonano dwie połówki kadłuba korzystając z laminowania poprzez infuzję próżniową. Technologia ta pozwala na zwiększenie zawartości zbrojenie w kompozycie do 60%, co bezpośrednio przekąłda się na zwiększenie wytrzymałości właściwej i zmniejszenie masy konstrukcji. Jako zbrojenie zostały zastosowane włókna szklane, kevlarowe i przekładka z włókniny poliestrowej w ukłądzie: szkło-kevlar-przekładka-kevlar szkło. Dodatkowo newralgiczne miejsca oraz łączenie obydwu połówek zostały wzmocnione włóknem węglowym. Tak wykonany kadłub cechuje się dużą wytrzymałością, sztywnością i odpornością na uderzenia. W samym kadłubie wykonano trzy luki: - do zrzutu ładunku (butelka 0,5l) otwierany automatycznie - otwór montażowy pozwalający na skręcenie okuć skrzydeł i ogona, będący jednocześnie włazem dla spadochronu - otwór dla akumulatorów i systemów sterowania

6. Wykonanie skrzydeł Wykonane skrzydła posiadają konstrukcję półskorupową, w których element przenoszący obciążenia stanowy pokrycie z balsy i włókna szklanego. Dodatkowe wzmocnienie stanowią podłużnice i szczątkowe żebra. Wnętrza skrzydeł są całkowicie wypełnione pianką EPP (spieniony polipropylen) co zapewnia sztywność pokrycia i odporność na uderzenia. Całość jest malowana dwuskłądnikową farbą poliuretanową.

7. Wykonanie śmigieł Ze względu na zastosowanie dwóch silników konieczna jest ich praca przeciwbieżna, aby uniknąć niekorzystnego momentu przechylającego utrudniającego sterowanie i negatywnie wpływającego na osiągi. Śmigła zostały odlane z żywicy epoksydowej wzmocnionej zmielonym włóknem węglowym. Do odlania posłużyła dwuczęściowa forma wyfrezowana w aluminium PA4 wyposażona dodatkowo w teflonowe doloty umożliwiające jej powtórne wykorzystanie. Osiągi śmiegieł zostały sprawdzone na prostej hamowni mierzącej obroty i ciąg śmigła. Uzyskane wyniki wykazują niewielkie przesunięcie punktu pracy względem śmigieł dostępnych w sklepach.

8. Elektronika pokładowa Główny komputer pokładowy został zastąpiony sprawdzonym i popularnym wsród hobbystów autopilotem - ArduPilot. Zapoznanie się z jego pracą pozwoli nabrać doświadczenia, które jest niezbędne przy tworzeniu nowego komputera pokładowego opartego o mikrokontrolery stm32. Nowa jednostka, nad którą trwają prace ma być przede wszystkim niezawodna, uniwersalna i zapewniać szybką rekonfigurację pod konkretne zadanie. Zaprojektowane zostało rozłożenie elektroniki pokładowej (czujników, modułów zasilania itp.)wewnątrz kadłubu, tak by zapewnić odpowiednie wyważenie UAV. Konieczne było również dorobienie niezbędnych przewodów tak, by moduły pomiarowe mogły być podłączone do nowego komputera pokładowego (ArduPilot). W międzyczasie dokonana została konserwacja akumulatorów, aby zminimalizować negatywne skutki starzenia się.

Projekt oraz wykonanie: sigmeo.pl