Эффективность современных беспилотных аппаратов напрямую зависит от наземных экспериментов, и любая неточность на стадии проектирования способна обернуться критическим отказом в воздухе. Специалисты Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) представили технологию, которая заставляет винт работать в лаборатории так же, как в турбулентном потоке открытого неба.
Инновация уже защищена патентом Федеральной службы по интеллектуальной собственности.
Искусственный полет в замкнутом контуре
Ключевой замысел разработки заключается в отказе от статичных замеров, которые искажают реальную картину. Инженеры смонтировали на платформе два соосных пропеллера, разделенных специальным выпрямителем потока.
Основной винт, закрепленный на подвижном основании с высокочувствительным тензодатчиком, измеряет собственную тягу, в то время как вспомогательный винт генерирует мощный и равномерный встречный воздушный напор, создавая тем самым динамическую нагрузку, идентичную той, что возникает при движении дрона.
Такая архитектура позволила устранить системную погрешность, свойственную предшественникам, когда воздушный поток был хаотичен. Благодаря компановке с консольным креплением измерительного узла к корпусу, устройство обладает упрощенной механикой, что минимизирует трение и люфты, неизбежно влияющие на чистоту эксперимента.
Точность данных и отказ от рутины
Значительным достижением стало внедрение процедуры единой калибровки. Теперь исследователям не нужно перенастраивать всю систему после замены двигателя или пропеллера — стенд достаточно отградуировать однократно, что экономит часы рабочего времени.
Импульсный датчик угловой скорости вращения фиксирует малейшие изменения оборотов и строит наглядную кривую зависимости тяги от интенсивности вращения лопастей.
Система автоматизированного сбора данных объединяет в себе микроконтроллерное управление регуляторами хода, снятие показаний с датчиков тока и запись информации на SD-карту для последующего анализа на компьютере. Это позволяет буквально заглянуть внутрь аэродинамического процесса, прогнозируя поведение винтомоторной группы для конкретного типа беспилотника еще до его первого запуска.
Учет динамической нагрузки от второго винта моделирует реальные полетные сценарии, — поясняет доцент кафедры автоматики и управления КНИТУ-КАИ Сергей Кривошеев. — Это решение драматически снижает погрешность оценки тяги и дает разработчикам надежный инструмент для оптимизации конструкции на этапе чертежей.
В основу действующего полномасштабного макета легли научные заделы выпускной квалификационной работы Егора Тарасова, завершившего обучение на кафедре автоматики и управления в 2025 году.
Как ранее сообщалось, предшествующие версии устройства были лишены механизма создания воздушной динамической нагрузки, что не позволяло воссоздать физику полета в полном объеме. Новый стенд закрывает этот пробел, делая виртуальный полет осязаемой и измеряемой лабораторной реальностью.