creexpCrede Experto: транспорт, общество, образование, языкCrede Experto: transport, society, education, language2312-1327Иркутский филиал ФГБОУ ВО «МГТУ ГА»10.51955/2312-1327_2025_2_6creexp-13Research ArticleПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМIssues, prospects of development and application of unmanned aircraft systemsГидропривод квадрокоптера как объект регулированияQuadcopter hydraulic drive as an object of regulationhttps://orcid.org/0009-0002-1329-0732ЦелищевВ. А.TselishchevV. A.

Владимир Александрович Целищев - доктор технических наук, профессор

ул. Заки Валиди, д. 32 Уфа, 450076

Vladimir A. Tselishchev - Doctor of Technical Sciences, Professor Ufa University of Science and Technology

32, Zaki Validi street Ufa, 450076

pgl.ugatu@mail.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский университет науки и технологии»РоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Ufa University of Science and TechnologyRussian Federation20252711202502625Copyright © Целищев В.А., 20252025Целищев В.А.Tselishchev V.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ce.if-mstuca.ru/jour/article/view/13

Приведены особенности развития отечественных беспилотных летательных аппаратов. Выявлены основные проблемы технологической эволюции  грузовых квадрокоптеров. Представлена концепция развития беспилотных грузовых многоцелевых многовинтовых летательных аппаратов, отражающая систему использования гидравлической трансмиссии на примере квадрокоптера. Рассматриваются вопросы точности, устойчивости, управляемости системы автоматического управления и регулирования гидравлической трансмиссии грузового квадрокоптера. Представлено возможное описание гидропривода несущих винтов квадрокоптера как объекта регулирования. Определены силы, действующие на квадрокоптер в полете. Выявлены и описаны управляющие, возмущающие и корректирующие воздействия на систему автоматического управления и регулирования гидравлической трансмиссии квадрокоптера. Выполнен анализ возможности использования авиационных поршневых двигателей для привода трансмиссии грузового квадрокоптера, объемных аксиально-плунжерных насосов и гидромоторов. Показаны новые схемные решения гидромеханических устройств коррекции статических и динамических характеристик. Представлены схемные решения регуляторов гидравлической трансмиссии: регулятор давления, регулятор динамического давления, регулятор скорости, регулятор мощности, LS-регулятор. Описаны преимущества использования регуляторов. Предлагаемый гидромеханический регулятор с LS-регулированием позволяет улучшить устойчивость полета и энергетическую эффективность многовинтового летательного аппарата.

The features of the development of domestic unmanned aerial vehicles are given. The main problems of the technological evolution of cargo quadrocopters have been revealed. The concept of the development of unmanned cargo multi-purpose multi-propeller flying aircraft is presented, reflecting the system of using a hydraulic transmission using the example of a quadcopter. The issues of accuracy, stability, controllability of the automatic control system and regulation of the hydraulic transmission of a cargo quadcopter are considered. A possible description of the hydraulic drive of the quadrocopter rotors as an object of regulation is presented. The forces acting on the quadcopter in flight have been determined. The controlling, disturbing and corrective effects on the automatic control and regulation system of the hydraulic transmission of the quadcopter are identified and described. The analysis of the possibility of using aircraft piston engines to drive the transmission of a cargo quadcopter, volumetric axial plunger pumps and hydraulic motors has been performed. New circuit solutions for hydromechanical devices for correcting static and dynamic characteristics are shown. Schematic solutions of hydraulic transmission regulators are presented: pressure regulator, dynamic pressure regulator, speed regulator, power regulator, LS regulator. The advantages of using regulators are described. The proposed hydro–mechanical controller with LS-regulation makes it possible to improve flight stability and energy efficiency of a multi-rotor aircraft.

грузовой квадрокоптергидравлическая трансмиссиясистема управления трансмиссиейгидромеханические регуляторы характеристикcargo quadcopterhydraulic transmissiontransmission control systemhydromechanical regulators of characteristicsReferencesВикулов О. В. Перспективные беспилотные летательные аппараты вертолетного типа отечественного производства // Инноватика и экспертиза: научные труды. 2023. No 1(35). С. 70-82. EDN EVPBAXBerger T., Tischler M. B., Horn J. F. (2012). High-Speed Rotorcraft Pitch Axis Response Type Investigation. VFS International 77th Annual Forum & Technology Display. West Palm Beach, Florida. DOI 10.4050/F-0077-2021-16793Высокооборотный блок передачи мощности с гидромеханическим регулированием / Д. А. Кудерко, Н. А. Поляков, Г. К. Фролов, В. А. Целищев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2024. № 76. С. 30-40. DOI 10.15593/2224-9982/2024.76.03. EDN ILEGMW.Gabuev K. O., Kucherenko N. A., Shipko A. I. (2018). The automatic control system of an unmanned aerial vehicle. Automation Technological and Business Processes. 10(4). DOI 10.15673/atbp.v10i4.821. (In Russian)Габуев К. О. Система автоматического управления беспилотного летательного аппарата / К. О. Габуев, Н. А. Кучеренко, А. И. Шипко // Automation Technological and Business Processes. 2018. № 10(4), DOI 10.15673/atbp.v10i4.821.Kava S. A. (2016). Dynamics and Control of a Multi-Rotor Aircraft. 20th Australasian Fluid Mechanics Conference Perth, Australia 5-8 December.Патент № 2808657 C1 Российская Федерация, МПК B64D 35/04, B64C 27/12. Гидропривод многовинтового летательного аппарата : № 2023110764 : заявл. 26.04.2023 : опубл. 30.11.2023 / В. А. Целищев, Д. В. Целищев, И. С. Хакимов ; заявитель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий". EDN MEGDZF.Kuderko D. A., Polyakov N. A., Frolov G. K., Tselishchev V. A. (2024). High-speed power transmission unit with hydromechanical control. Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Aerospace engineering. 76: 30-40. DOI 10.15593/2224-9982/2024.76.03. (In Russian)Патент на полезную модель № 205086 U1 Российская Федерация, МПК B64C 27/12, B64D 35/04. Гидропривод винтового летательного аппарата : № 2021103965 : заявл. 16.02.2021 : опубл. 28.06.2021 / В. А. Целищев, И. С. Хакимов ; заявитель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет". EDN GIQWAM.Margun A. A., Zimenko K. A., Bazylev D. N. (2014). A control system for an unmanned aerial vehicle equipped with a robotic arm. Scientific and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics. 6(94): 54-62. (In Russian)Поляков Н. А. Концепция развития блоков передачи мощности в гидросистеме гражданского самолета / Н. А. Поляков, А. А. Соловьева, В. А. Целищев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2021. № 67. С. 5-15. DOI 10.15593/2224-9982/2021.67.01. EDN OFROEX.Patent No. 205086 U1 Russian Federation, IPC B64C 27/12, B64D 35/04. Hydraulic drive of a screw aircraft : No. 2021103965 : application 02/16/2021 : published 06/28/2021 / V. A. Tselishchev, I. S. Khakimov ; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Ufa State Aviation Technical University. EDN GIQWAM.Система управления беспилотным летательным аппаратом, оснащенным робототехническим манипулятором / А. А. Маргун, К. А. Зименко, Д. Н. Базылев [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 6(94). С. 54-62. EDN TBDGQJ.Patent No. 2808657 C1 Russian Federation, IPC B64D 35/04, B64C 27/12. Hydraulic drive of a multi-rotor aircraft: No. 2023110764 : application 04/26/2023 : published 11.30.2023 / V. A. Tselishchev, D. V. Tselishchev, I. S. Khakimov ; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Ufa University of Science and Technology. Utility ModelЦелищев В. А. Расчет и проектирование объемного гидравлического привода. Уфа : УГАТУ, 2022. 216 с.Polyakov N. A., Solovyova A. A., Tselishchev V. A. (2021). The concept of the development of power transmission units in the hydraulic system of a civil aircraft. Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Aerospace engineering. 67: 5-15. DOI 10.15593/22249982/2021.67.01. (In Russian)Чжу Ю. Модель системы управления беспилотного летательного аппарата (квадрокоптера) // Информатика, телекоммуникации и управление. 2022. Т. 15, № 3. С. 49-61. DOI 10.18721/JCSTCS.15304. EDN IJDYUZ.Saetti U., Guner F. (2024). Interactional Aerodynamics Modeling and Flight Control Design of Multi-Rotor Aircraft. February 2024. Conference: 6th Decennial VFS Aeromechanics Specialists' Conference At: Santa Clara, CA.Berger T. High-Speed Rotorcraft Pitch Axis Response Type Investigation / T. Berger, M. B. Tischler, J. F. Horn // VFS International 77th Annual Forum & Technology Display. West Palm Beach, Florida, 2021. DOI 10.4050/F-0077-2021-16793.Saetti U., Horn J. F. (2022). Flight Dynamics and Control of an eVTOL Concept Aircraft with Propeller-Driven Rotor. Journal of the American Helicopter Society. 67. DOI 10.4050/JAHS.67.03201226.Kava S. A. Dynamics and Control of a Multi-Rotor Aircraft // 20th Australasian Fluid Mechanics Conference Perth, Australia 5-8 December 2016.Scaramal M., Horn J. F., Saetti U. (2021). Load Alleviation Control using Dynamic inversion with DirectLoad Feedback. VFS International 77th Annual Forum & Technology Display. West Palm Beach, Florida.Saetti U. Flight Dynamics and Control of an eVTOL Concept Aircraft with Propeller-Driven Rotor / U. Saetti, J. F. Horn // Journal of the American Helicopter Society. 2022. № 67. Pp. 032012. DOI 10.4050/JAHS.67.03201226.Shastry A., Gessow A. (2020). Predicting Wake and Structural Loads in RPM Controlled Multirotor Aircraft. Conference: TVF F/2020At: San Jose, California. 575-590.Saetti U. Interactional Aerodynamics Modeling and Flight Control Design of Multi-Rotor Aircraft / U. Saetti, F. Guner // February 2024. Conference: 6th Decennial VFS Aeromechanics Specialists' Conference At: Santa Clara, CA.Tselishchev V. A. (2022). Calculation and design of a volumetric hydraulic drive. Ufa : UGATU. 2022. 216. (In Russian)Scaramal M. Load Alleviation Control using Dynamic inversion with DirectLoad Feedback / M. Scaramal, J. F. Horn, U. Saetti // VFS International 77th Annual Forum & Technology Display. West Palm Beach, Florida, 2021.Vikulov O. V. (2023). Promising helicopter-type unmanned aerial vehicles of domestic production. Innovation and expertise: scientific papers. 1(35): 70-82. (In Russian)Shastry A. Predicting Wake and Structural Loads in RPM Controlled Multirotor Aircraft / A. Shastry, A. Datta, A. Gessow // Conference: TVF 2020At: San Jose, California. 2020. Pp. 575-590.Zhu Yu. (2022). A model of an unmanned aerial vehicle (quadcopter) control system. Computer Science, telecommunications and management. 15(3): 49-61. DOI 10.18721/JCSTCS.15304.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.