Proiect de diplomă

1. UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV SPECIALIZAREA CONSTRUCŢII AEROSPAŢIALE Proiect de diplomă Cheța Manuel Construirea unui avion fără pilot CA2661-10

2. Avion fără pilot CA2661-10

3. Tema de proiect Să se proiecteze o aeronavă fără pilot complet autonomă având următoarele caracteristici constructive: greutatea maxima 11622 kg, viteza maxima 670 km\h, anvergura 35.42m , plafonul de zbor 19.8 km, raza de acţiune: 17000 km.

6. Global Hawk- modelul de referință Modelul RQ-4A Global Hawk, al firmei Morthrop Grumman a fost selectat în mai 1995 în urma unui concurs organizat de către DARPA pentru a se obține un UAV din clasa HALE. Acest model este un UAV de altitudine inalta și anduranta mare proiectat pentru a sprijini comandantii pe campul de luptă oferind imagini de rezolutie mare, în timp real, a unor vaste zone geografice.

7. Date tehnice

8. Studiu comparativ avioane fără pilot EADS Barracuda Viteza –1024 km/h Altitudine –6700m Raza de actiune - 4000 km RQ-1 Predator Viteza –217 km/h Altitudine –7700 m Raza de actiune - 4000 km

9. X-47 Pegasus UCAV-N Viteza –540 km/h Altitudine –12200 m Raza de actiune - 3900 km Alenia Aeronautica Sky Y Viteza – 260 km/h Altitudine –8000 m Raza de actiune - 930 km

10. Graficcomparativ

11. Studiu comparativ avioane cu pilot Sukhoi Su-25 Frogfoot Greutate - 20,500 kg Altitudine –10,000 m Raza de actiune - 2,500 km A-10 Thunderbolt II Greutate - 13,782 kg Altitudine –13,700 m Raza de actiune - 4,150 km

12. Ilyushin Il-102 Greutate - 22,000 kg Altitudine –11,000 km Raza de actiune - 3,000 km

13. Grafic comparativ

14. Concluzii • Plafon de zbor neatins de nici un alt AFP • Raza de acțiune impresionanta, până la 20000 kilometri • Instrumente de bord de ultima generatie • Design innovator, favorizand aerodinamica optima • Zbor complet autonom, efectuat în urma preprogramarii traseului • Amprenta infrarosu și radar redusa • Capacitatea de a fi folosit în acțiuni militare și civile • Timp de zbor de până la 40 de ore • Sistem de comunicatii avansat, poate face misiuni în Iraq, fiind dirijat și programat din SUA

16. Regulamente şi normative impuse la proiectarea aparatului Far 25 Pentru varianta civilă a Global Hawk, folosită în prezent de către NASA pentru studiul atmosferei superioare se folosesc regulamentele civile iar pentru versiunile militare se folosesc regulamentele militare corespunzatoare. FAR 25.301 Încărcări. (a) Cerinţele de rezistenţă sunt specificate în termeni de sarcini limită (sarcinile maxime ce sunt prevăzute să apară în utilizare) şi sarcini ultime (sarcinile limită multiplicate cu factorii de siguranţă recomandaţi). În lipsa altor specificări, sarcinile prescrise sunt sarcinile limită. (b) În lipsa altor specificări, sarcinile aerodinamice, la sol şi pe apă, trebuie puse în echilibru cu forţele de inerţie, luând în considerare fiecare element de masă de pe avion. Aceste sarcini trebuie distribuite astfel încât să aproximeze în mod conservativ sau să descrie minuţios condiţiile reale... (c) Dacă deformaţiile sub sarcină ar putea modifica semnificativ distribuţia sarcinilor externe sau interne, această redistribuire trebuie luată în considerare.

17.  FAR 25.303 Coeficientul de siguranţă. În lipsa altor specificaţii, trebuie folosit un coeficient de siguranţă de 1,5.  FAR 25.305 Rezistenţă la deformaţie. (a) Structura trebuie să fie capabilă să reziste la sarcinile limită fără deformare permanentă, cu efecte negative. La nici o valoare a sarcinilor, până la forţele limită, deformaţia nu are voie să influenţeze siguranţa funcţionării. (b) Structura trebuie să fie capabilă să reziste la sarcinile ultime, fără să cedeze, cel puţin 3 secunde. Totuşi, când demonstrarea rezistenţei este făcută prin teste dinamice simulând condiţiile reale de sarcină, limita de 3 secunde nu se aplică. FAR 25.321 Solicitări în zbor. Generalităţi. (a) Factorii de sarcină în zbor reprezintă raportul dintre componenta forţei aerodinamice (acţionând normal la axa longitudinală presupusă a avionului) şi greutatea avionului. Un factor de sarcină pozitiv este unul în care forţa aerodinamică acţionează în sus faţă de avion.[14]

18. Stabilirea soluției constuctive. Modelul de bază- Global Hawk

20. Configurația aleasă

24. Misiune de zbor Global Hawk poate indeplini misiuni de recunoaștere în tot felul de operatiuni. Raza de acțiune 14000 de mile nautice și anduranta de 42 de ore, combinate cu legaturi de comunicare prin satelit, permit acestui aparat să desfășoare operatiuni oriunde pe Glob. Senzorii de rezolutie inalta, incluzand aici sistemele electro-optice și vizibile și radarul de generatie moderna, pot face o supraveghere a unei suprafete de 60 000 de km2 de la o altitudine de 19800 m în mai putin de 24 de ore. In timpul operatiunilor militare din Iraq și Afganistan au fost folosite șase aparate Global Hawk insumand mai bine de 4300 de ore de activitate.

25. DiagramaH-V

26. Prototip virtual • Prototipul virtual a fost făcut în SolidWorks 2007 și prezintă o următoarele modificări față de modelul original: • Ampenajul este în T • Motorul a fost mutat în partea inferioară a fuselajului Etape

32. Echipamente utilizate pentru controlul aeronavei. Pilot automat.

34. Algoritm de ocolire a obstacolelor folosit pentru zborul complet autonom

36. Un algoritm pentru zbor sigur este: • 1. se initializeaza AFP-ul în punctul A + r AB • 2. se urmeaza calea sigura mai sus mentionata până la limita de siguranta • {xs , ys , unghi(AB)+ π/2}pana cand se intalneste unul dintre evenimentele: • Senzorii intalnesc o Ținta • AFP-ul ajunge la {xs , ys } • In ambele cazuri se intra în modul de siguranta(de protectie). în modul de siguranta AFP- ul zboară în cercuri de raza minima în sens retrograd. • 3. dacă {xs , ys }B + r AB se asteapta actualizarea datelor legate de {xs , ys } și se continua cu pasul 2 la actualizarea datelor.

37. ASPECTE TEHNOLOGICE Studiul utilizării materialelor compozite Materialele compozite sunt materiale formate din două sau mai multe faze la scară macroscopică a căror performanţă şi proprietăţi sunt destinate a fi superioare celor ale materialelor constituente, acţionând independent.

38. Pentru avionul fără pilot CA2661-10 s-au ales materiale conpozite preimpregnate.

44. BIBLIOGRAFIE 1. MM Nita – Avioane și rachete. Concepte de proiectare 2. R.Udroiu - Materiale compozite, Tehnologii și aplicatii în aviatie 3. Roskam – Airplane Design 4. Reg Austin - Unmanned Aircraft Systems: UAVS Deșign, Development and Deployment 5. http://www.northropgrumman.com/ 6. http://en.wikipedia.org/wiki/Unmanned_aerial_vehicle 7. http://www.air-attack.com/ 8. http://www.ae.illinois.edu/m-selig/ads/aircraft.html 9. http://www.airforce-technology.com/projects/global/ 10.http://www.dailytech.com/NASA+Global+Hawk+Completes+First+Science+Flight/ article18096.htm

45. 11. http://en.wikipedia.org/wiki/V-tail 12. Z.Goraj, A.Frydrychewicz și colectiv - High altitude long endurance unmanned aerial vehicle of a new generation– a Deșign challenge for a low cost, reliable and high performance aircraft, Bulletin of The Polish Academy of Sciences Technical Sciences, Vol.52,No.3,2004 13. Anthony Finn și Steve Scheding – Developments and Chalenges for Autonomous Unmanned Vehicles- A compedium, 2010, ISBN 978-3- 642-10703-0 14. FAR 25--Airwothiness Standards: Transport Category Airplanes 15. Reed Siefert Christiansen – Deșign of an autopilot for small unmanned aerial vehicles, Department of Electrical and Computer Engineering, Brigham Young University,August 2004 16. Sivakumar Rathinam și Raja Sengupta – A Safe Flight Algorithm for Unmanned Aerial Vehicles, CEE Systems, University of California, Berkeley, SUA 17. M. Banu - Curs Tehnologia Materialelor Compozite, Anul IV, MF 18. Valeria Suciu și Marcel-Valeriu Suciu – Studiul Materialelor, Editura Fair Partners 2008 19. http://www.compozite.net/materiale-compozite/autoclava.html