И тут мы решили совместно с Лабораторией №2 МАИ написать про силовые установки БПЛА

Кому лень читать — смотрите инфографики. Там та же информация, но сокращенно и с картинками.

Что это?
Силовая установка – это совокупность устройств, которые предназначены для преобразования энергии от источника к движителю. Простыми словами — силовая установка предназначена для приведения БПЛА в движение.

Это круто, но какие бывают установки?
Сами по себе силовые установки (СУ) делятся на несколько типов: электрические силовые установки (ЭСУ), силовые установки на основе тепловых двигателей (поршневые ДВС и ГТД), гибридные силовые установки (ГСУ), которые сами ещё делятся на ГСУ параллельного и последовательного типа. Но обо всём по порядку...

Подробнее...
Электрические (ЭСУ) — самый распространённый тип силовой установки для БПЛА на данный момент. Здесь всё достаточно просто — есть воздушный винт или импеллер, который, собственно, и создаёт движущую силу. Винт/импеллер приводится во вращение с помощью электрического двигателя, который преобразует электрическую энергию в механическую. Питание электродвигателя осуществляется от источника постоянного тока через специальный электронный преобразователь, который часто называют регулятором электродвигателя, или в международной терминологии Electronic Speed Controller (ESC). Он же осуществляет регулирование частоты вращения двигателя. Питалово у таких движков, естественно, — аккумуляторы.

Силовые установки с тепловым двигателем – например поршневым ДВС или ГТД. В таком случае движетелем может выступать не только воздушный винт, который приводится во вращение тепловым двигателем, но также и реактивная сила, создаваемая в ТРД. Основным источником энергии в таких СУ является жидкое горючее топливо. Чаще всего используют авиационный керосин и бензин.

Гибридные СУ — тут используется как ДВС, так и электрические машины. Соединить ДВС и электрический двигатель (далее ЭД) можно разными способами – последовательно и параллельно. Если у нас будет механически соединён вал ДВС, вал ЭД и сам воздушный винт, то такая схема называется параллельной, т.е. ДВС и ЭД могут работать параллельно (логично, правда?). Так вот...

Допустим, мы решили соединить параллельно...
В такой схеме ЭД может «помогать» ДВС, добавляя механическую мощность для привода воздушного винта, обеспечивая большую тягу. Такой режим крайне полезен, например, при взлёте, когда необходимо получить максимальную мощность на воздушном винте. При этом общая масса силовой установки может становиться ниже, чем при использовании СУ только с ДВС. Это объясняется тем, что удельная мощность электрических двигателей, то есть количество мощности, приходящееся на единицу массы машины, в 3–4 раза выше, чем у традиционных ДВС. Для современных электрических двигателей этот показатель достигает около 5 кВт/кг, тогда как у поршневых двигателей, например АШ-82, он составляет порядка 1,46 кВт/кг.

При этом электрической части ГСУ тоже нужна энергия. Поэтому в системе присутствует аккумуляторная батарея. Требуемая ёмкость батареи и, как следствие, необходимая масса намного ниже, чем в ЭСУ, так как требуется обеспечить работу двигателя только на взлёте и при маневрировании.

Также ЭД можно заставить работать в режиме генератора, то есть чтобы он потреблял механическую энергию и создавал электрическую, которую можно использовать для подзарядки аккумулятора и обеспечивал питанием БРЭО. Естественно, для всех этих действий нужен блок управления.

Продолжение текста в следующем посте...