В Передовой инженерной школе КНИТУ-КАИ (ПИШ КАИ) действуют временные научные коллективы (ВНК), работающие над реальными инженерными задачами. Одним из наиболее ярких результатов стала работа ВНК-4, созданного для развития технологий в области легких авиационных систем. Проект реализуется под руководством Никиты Сёмина, который также возглавляет специальное образовательное пространство (СОП) ПИШ КАИ «Авиамоделирование».
Коллектив представил разработку новой аэродинамической схемы беспилотного аппарата вертикального взлета и посадки (VTOL). Прототип носит название «ХАН». Указанная схема позволяет дрону выполнять вертикальный взлет, переходить в горизонтальный полет и обратно без использования сложных механических узлов. Управление осуществляется полностью программно, за счет интеллектуальной системы управления тягой. Эта работа — одна из составляющих модульного гибридного БПЛА, над созданием которого работают в ПИШ КАИ.
Вертикальный взлет, горизонтальный полет, вертикальная посадка: новая архитектура
Главный результат исследования — оригинальная аэродинамическая схема и несколько ее конструктивных вариантов. Аппарат способен взлетать по вертолетному принципу, плавно переходить в самолетный режим, выполнять вертикальную посадку без сервоприводов и поворотных механизмов.
Программный комплекс распределяет тягу между электродвигателями и обеспечивает векторное управление без механики. Это делает аппарат легче, проще и надежнее.
Программная тяга вместо механики
Технология основана на независимом регулировании оборотов каждого двигателя. Это дает ряд преимуществ таких, как высокий уровень устойчивости, лучшая маневренность, снижение массы, отказ от сложной кинематики, повышение надежности и технологичности конструкции.
Разработка ВНК-4 демонстрирует возможность заменять механические решения продвинутыми алгоритмами, что открывает путь к новому поколению легких беспилотных авиасистем (БАС).
Испытания уже идут
Прототипы проходят комплексные испытания, в ходе которых команда отрабатывает переходные режимы полета, устойчивость в ветровых условиях, энергопотребление, алгоритмы стабилизации. Параллельно улучшают программный комплекс — ядро всей системы управления.
Следующим этапом станет создание целой линейки беспилотников на основе новой схемы. БПЛА с размахом около одного метра пригоден для выполнения учебных и экспериментальных задач, с размахом около двух метров — для мониторинга, геодезии, промышленного применения, с размахом около четырех метров — это аппараты повышенной грузоподъемности. Такое масштабирование позволит адаптировать технологию под различные сферы применения.
Композитные технологии — важная часть проекта
Разработка аэродинамической схемы — лишь одно направление ВНК-4. Команда параллельно работает над корпусными элементами БПЛА из современных композиционных материалов. На сегодняшний день создана установка для получения нетканых армирующих материалов сверхнизкой плотности, отработана технология изготовления деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) за один технологический цикл, проведены испытания конструкционных элементов. Все это формирует прочную технологическую базу для отечественных беспилотных систем.
Перспективы
В 2026 году проект по созданию новой аэродинамической схемы БАС продолжится: планируется доработка аэродинамики, выпуск новых прототипов, развитие композитных технологий и подача заявок на регистрацию объектов интеллектуальной собственности.
Работы станут основой для новых исследовательских направлений, войдут в образовательные курсы и будут использованы для подготовки инженеров, способных создавать реальные продукты.
«ПИШ КАИ — это экосистема, где инженерные идеи превращаются в современные технологические решения, востребованные авиационно-космической отраслью и высокотехнологичной промышленностью, — подчеркнул Сёмин. — А временные научные коллективы становятся инструментом, который позволяет молодым специалистам участвовать в передовых проектах уже на этапе обучения».