R-функции в аналитическом описании поверхности беспилотного летательного аппарата, выполненного по схеме «летающее крыло»

Аннотация

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) становятся все более востребованными во всем мире. Область их применения весьма обширна. Они используются в военных целях, при доставке грузов, мониторинге окружающей среды, патрулировании границ, воздушной разведке и картографировании, контроле дорожного движения и др. Ряд важных достоинств БПЛА перед пилотируемой авиацией привел к более активному развитию этой отрасли, среди которых относительно небольшая стоимость при большой продолжительности и дальности полета, малые затраты на их эксплуатацию, возможность выполнять маневры с перегрузками, превышающими физические возможности человека. Проектирование БПЛА и системы управления невозможно представить без их математического моделирования. Для построения математических моделей созданы быстродействующие ЭВМ и современные программные средства, например такие, как программные комплексы Solid Works, Ansys CFX, POLYE и др. Возникает проблема задания и оперативного изменения геометрической информации для создания математической и компьютерной модели проектируемого БПЛА. На этапе проектирования могут быть решены многие задачи, которые ставятся перед исследователями при использовании БПЛА.  При этом параметрическому заданию поверхностей летательных аппаратов уделяется недостаточно внимания. Расширение области применения аппарата теории R-функций для моделирования поверхностей БПЛА является актуальной научно-технической задачей. В данной работе впервые, с помощью теории R-функций, построено уравнение поверхности БПЛА, выполненного по схеме «летающее крыло» в виде единого аналитического выражения с буквенными параметрами. Такое уравнение может быть использовано как при решении различных практических задач, так и при разработке и изготовлении самого изделия, например, на 3D-принтере. Предложенный метод задания формы изделий с помощью ограниченного числа параметров может существенно сократить трудоемкость работ в CAD-системах в тех случаях, когда требуется просмотреть большое количество вариантов конструкции в поисках оптимального решения. В работе построено 14-параметрическое семейство поверхностей БПЛА, выполненных по схеме «летающее крыло». Меняя значения буквенных параметров, можно оперативно исследовать его различные формы.