Гіротехнології, навігація і керування рухомими об'єктами – 2023
Постійне посилання зібрання
Даний збірник містить матеріали секційних доповідей, які були представлені на науково-технічній конференції студентів та молодих вчених «Гіротехнології, навігація і керування рухомими об'єктами – 2023», що проводилась 6 та 7 червня 2023 р. в м. Києві.
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Проектування крила оперативно–тактичного БПЛА(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Євдокимов, Нікіта Юрійович; Яковенко, Петро ОлексійовичСучасні безпілотні літальні апарати (БПЛА) входять до сектору авіаційних досліджень, що активно розвивається, знаходячи застосування у різних сферах, від військових операцій до геологічного дослідження та надання допомоги в надзвичайних ситуаціях. Проектування ефективного крила для оперативно-тактичного БПЛА є однією з ключових складових для досягнення оптимальних характеристик польоту та успішного виконання місій. Крило відіграє ключову роль у забезпеченні необхідної підйомної сили, стійкості та керованості апарата, а також визначає аеродинамічні характеристики БПЛА, такі як опір, швидкість, радіус дії та здатність до виконання маневрів. Оптимальна конструкція крила дозволяє забезпечити ефективну роботу БПЛА, зниження опору, збільшення швидкості літака та маневреності. Однак, врахування всіх цих факторів та знаходження балансу між ними є викликом, особливо при проектуванні крила для оперативнотактичних БПЛА, від яких вимагають здатності ефективно працювати в різних режимах.Документ Відкритий доступ Визначення характеристик безпілотного літального апарату типу «Літаюче крило» шляхом льотного експерименту(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Сухов, Віталій Вікторович; Тисячук, Олег ВячеславовичНаукові дослідження та інновації в сфері безпілотних літальних апаратів (БПЛА) потребують визначення точних характеристик для оцінки, вдосконалення та оптимізації безпілотних літальних апаратів. Тому визначення характеристик БПЛА є ключовим елементом для їх ефективного та безпечного використання у різних сферах, а також для просування наукових досліджень та технологічного прогресу в цій області.Документ Відкритий доступ Легкий багатоцільовий літак. загальне проєктування й аеродинамічний розрахунок(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Тітов, Генріх Володимирович; Поваров, Сергій АнатолійовичУ наш час в Україні є актуальною потреба в створенні легких літаків короткого зльоту і посадки (КЗП), які відносяться до літаків нормальної категорії і можуть бути сертифіковані за вимогами авіаційних норм CS-23. Основним їх завданням має стати перевезення пасажирів та/або малогабаритних вантажів на невеликі дальності з можливістю здійснення посадки на непідготовлених майданчиках (ділянки полів, галявини та ін.). Додатково такі літаки можуть мати наступні застосування: підвищення мобільності силових структур (військові, поліція), виконання задач патрулювання та спостереження, виконання пошуково-рятувальних задач. Парк літаків, які зараз використовуються для подібних задач (Ан-2, Cessna різних модифікацій та ін.) не задовольняє оптимально зазначені вище потреби з причин застарілості матеріальної частини або недостатній оптимізації льотно-експлуатаційних характеристик. Нові ж літаки такого типу в Україні не розробляються і не виготовляються.Документ Відкритий доступ Комплекс космічних телескопів на основі розумних матеріалів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Тітов, Генріх Володимирович; Зазубик, Діана ВіталіївнаАстрономічна інтерферометрія – техніка отримання зображень з використанням декількох антен або приймачів для отримання зображень з високою роздільною здатністю.Роздільна здатність теоретично пропорційна базі - відстані між антенами інтерферометра. На даний час найбільша досягнута база інтерферометрії - 33000 - 300000 км – досягнені за допомогою супутників VSOP, СПЕКТР-Р в комплексі з наземними телескопами, але більшість інтерферометричних досліджень мають бази порядку від кількох кілометрів до тисяч кілометрів і використовують наземні телескопи. Такі роздільні здатності дозволяють розгледіти дуже далекі об'єкти - наприклад, чорну діру в центрі галактики М87, зображення якої отримані завдяки проекту Event Horizon Telescope Collaboration. Збільшення баз інтерферометрії дозволить розрізнити більш детально структуру далеких об'єктів, зокрема давніх і далеких галактик, зрозуміти особливості їх формування і розвитку. Тому логічним розвитком інтерферометрії є створення інтерферометра з телескопів, розташованих на різних тілах Сонячної системи або на різних орбітах цих тіл або Сонця. При цьому можна досягнути баз в сотні мільйонів кілометрів, або 1-60 ао (астрономічних одиниць, 1 ао = 150 млн км). В залежності від бази і діапазону можна отримати теоретичну роздільну здатність 10-7 – 10-9 мілікутових секунд, що еквівалентно спостереженні об’єкта розміром 1 м на відстані 10…1000 ао відповідно або об’єктів протяжністю 10-3-10-5 ао на відстані 50 млн св р (в інших галактиках). В цій роботі розглянуто космічний апарат для таких місій в складі комплексу з ідентичних апаратів та наземних телескопів. Новизною є використання багатофункціонального сонячного вітрила з "розумних матеріалів" для апарата такого типу, що дозволяє зменшити масу конструкції, замінити деякі окремі елементи конструкції суцільним елементом з різними функціональними зонами.Документ Відкритий доступ Проектний розрахунок надлегкого гелікоптеру(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Сторчак, Наталія Костянтинівна; Лук’янов, Петро ВолодимировичНадлегкі гелікоптери можуть бути затребувані так як мають ряд переваг у порівнянні з великими гелікоптери, що використовуються. Насамперед це економічна ефективність та доцільність. Більш компактні та легкі гелікоптери вимагають менше палива та обслуговування, що дозволяє суттєво скоротити витрати на експлуатацію. Вони також екологічніші, що є важливим фактором у сучасному світі. Більш маленькі двигуни та менша вага означають, що надлегкі гелікоптери виробляють менше шуму та викидів забруднюючих речовин, що робить їх екологічно прийнятнішими для використання. Перевагою є і збільшена маневреність. За рахунок компактнішого розміру і легшої ваги, надлегкі гелікоптери можуть літати більш маневрено, і мають можливість вертикального зльоту і посадки, що дозволяє використовувати їх у важкодоступних місцях, що особливо важливо в міських умовах і на гірській місцевості. Вони можуть легко злітати та приземлятися на малих майданчиках, приземлятися на більш вузьких та нерівних поверхнях, що робить їх більш гнучкими у використанні та суттєво спрощує транспортування вантажів чи пасажирів. Через розміри надлегкі гелікоптери мають простішу конструкцію та менше компонентів, що зменшує ймовірність виникнення технічних проблем та робить машини надійнішими та безпечнішими.Документ Відкритий доступ Оптимізаційна модель кесону середньої частини крила транспортного літака(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Станко, Кирило Сергійович; Бондаренко, Олександр МиколайовичВ даний час сучасна авіаційна промисловість наблизилася до межі досконалості транспортних літаків. Проте провідні авіаційні корпорації прагнуть всіляко підвищити ефективність існуючих і перспективних авіалайнерів. Одним із шляхів підвищення загальної ефективності літака є оптимізація кесону середньої частини крила. Аналіз методів оптимізації показав, які методи будуть найкращими для створення моделі кесону крила.Документ Відкритий доступ Легкий багатоцільовий літак. Шасі літака(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Лазурченко, Геннадій Григорович; Поваров, Сергій АнатолійовичВ сучасному світі, у тому числі в Україні, легкі багатоцільові літаки допомагають забезпечити виконання великого спектру різноманітних місій як у цивільній, так і у військовій сферах. Завдяки своїм льотно-технічним характеристикам та експлуатаційним особливостям, ці літаки пропонують гнучкість і багатофункціональність у вирішенні різних задач, таких як: комерційні пасажиро- та вантажоперевезення в регіонах з нерозвиненою аеродромною інфраструктурою, виконання економічно ефективних патрульних польотів, авіаційні місії в аграрному секторі та ін. Такі літаки можуть успішно виконувати завдання у віддалених районах, а також забезпечувати підтримку в екстремальних умовах, де доступність і мобільність є критично важливими факторами. У зв'язку зі зростаючим попитом на легкі багатоцільові літаки, існує актуальна проблема створення нових літаків з високими характеристиками експлуатаційної ефективності. Цей літак повинен мати здатність виконувати короткі зльоти і посадки, забезпечувати хорошу вантажопідйомність для свого класу, мати достатню дальність польоту і високу надійність в експлуатації. Одним із ключових факторів, що визначають продуктивність легкого багатоцільового літака, є конструкція його шасі. Шасі повинно забезпечувати стабільність літака на землі, ефективне руління по аеродрому, а також поглинати кінетичну енергію під час посадки і пробігу при зльоті.Документ Невідомий Повітряне судно типу «Літаюче крило»(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Кравченко, Андрій Вікторович; Лукʼянов, Петро ВолодимировичОстаннім часом безпілотні літальні апарати (далі – БПЛА) набули значного попиту і використовуються в різних сферах, таких як геодезія, агрокультура, контроль над довкіллям, моніторинг лісових пожеж, пошуково рятувальні операції та інші. Це створює нові можливості для вивчення та розробки нових БПЛА. З постійним розвитком технологій, таких як автопілоти, датчики, навігація, зображення та інші, БПЛА стають більш потужними та ефективними. Літаюче крило – різновид схеми літального апарату з редукованим фюзеляжем, роль якого відіграє крило, що несе всі агрегати та корисне навантаження. Підйомну силу в такій аеродинамічній схемі створює не тільки крило, а й фюзеляж. Перевагою «літаючих крил» є відсутність фюзеляжу й великих площин управління, що дозволяє рівномірно розподілити вагу, в результаті чого літальний апарат має вигідне співвідношення повної маси до маси порожнього літака[1].Документ Невідомий Оптимізація конструкції системи скидання вантажу для квадрокоптерів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Грицан, Сергій Вадимович; Скорняков, Віктор АндрійовичПротягом багатьох років дослідники цікавляться транспортуванням медичних або екстрених матеріалів в постраждалі від стихійного лиха регіони або під час надзвичайних ситуацій [1]. В останні роки здатністю дронів доставляти вантажі зацікавились компанії електронної комерції. Це пов’язано із збільшенням щоденного обсягу вантажів, що доставляються, а також підвищенням очікувань клієнтів. У цьому відношенні традиційний механізм доставки став непомірно дорогим, особливо для кінцевого кілометра. Щоб залишатися конкурентоспроможними та задовольнити підвищений попит, підприємства почали шукати інноваційні варіанти автономної доставки останньої милі, такі як автономні безпілотні літальні апарати (дрони), які є перспективною альтернативою для логістичної галузі. Після успіху дронів у спостереженні та дистанційному контролі в промисловості системи доставки дронами почали з'являтися як нове рішення для скорочення витрат на доставку та часу доставки. По мірі наближення замовлення до кінцевого пункту призначення питома вартість транспортування зростає, досягаючи свого піку на останній милі. Це так званий «виклик останньої милі», з яким стикаються багато постачальників логістичних послуг і, зокрема, їх клієнти – електронні торгові мережі [2].Документ Невідомий Система захисту від обледеніння носка вертикального оперення літака(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Гродський, Артур Олександрович; Казакевич, Михайло ЛеонідовичСистема проти обледеніння літака призначена для захисту літака від покриттям льодом. Під час польоту на різних поверхнях літака утворюється крижані нарости що становлять велику небезпеку. Зледеніння зменшує підйомну силу та збільшує лобовий опір літака, заважає роботі органів управління, погіршує видимість для пілотів, збільшує вібрацію та навантаження на окремих елементах планера, негативно впливає на роботу двигунів. Тому ефективний захист літака від зледеніння є одним з найважливіших завдань, і в наш час система проти обледеніння на літаках вважається однією з головних систем. Наростання льоду — це складне явище, яке надзвичайно складно імітувати за допомогою фізичних тестів.Документ Невідомий Вибір основних конструктивно-технологічних параметрів орнітоптера(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Чижик, Данііл Олегович; Бондаренко, Олександр МиколайовичНа даний час в Україні є велика потреба у проектуванні та складанні малих легких літальних апаратів які можуть виконувати багато різних задач. Одним з найактуальніших напрямів використання є аеророзвідка, що в свою чергу включає таку задачу як спостереження за конкретними об’єктами або певною територією короткий час. Новим типом легких, в тому числі, розвідувальних літальних апаратів можуть стати орнітоптери.Документ Невідомий Розробка алгоритму виділення об’єктів на знімках безпілотних літальних апаратів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Бобков, Юрій Володимирович; Воробйов, Максим ОлександровичВирішення господарських, екологічних, військових та багатьох інших задач базується на інформації, що отримана за допомогою супутникових знімків або аерофотозйомки певних територій та об’єктів. В останній час для таких цілей все більше застосовуються безпілотні літальні апарати (БПЛА), що дозволяють достатньо просто отримати актуальні знімки високої роздільної здатності з відносно низьких висот польоту. При цьому на перше місце висувається задача автоматизованої обробки отриманих знімків для вирішення тієї чи іншої поставленої задачі. Найбільш поширеною та актуальною є задача пошуку та виділення певних об’єктів інтересу на знімках БПЛА. Для аналізу отриманих з БПЛА знімків найбільш ефективним є застосування людського чи штучного інтелекту. В першому випадку задача вирішується достатньо просто, але отримання результатів аналізу інформації від людини-оператора та наступний її опис у вигляді цифрових даних потребує достатньо великого часу, що є не завжди прийнятним. Крім того він потребує наявності достатньої кількості спеціально підготовленого персоналу. Ці недоліки відсутні у випадку застосування штучного інтелекту [1]. Але тоді на перше місце висувається проблема створення відповідних алгоритмів обробки та баз даних для навчання системи штучного інтелекту. Також потрібні дуже потужні обчислювальні системи, які неможливо розмістити на борту невеликих БПЛА.Документ Відкритий доступ Система автоматичного стикування з машинним зором(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Збруцький, Олександр Васильович; Усатенко, Максим ВадимовичДокумент Відкритий доступ Система технічного зору для керування рухом квадрокоптера(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Бобков, Юрій Володимирович; Савенко, Лариса ОлександрівнаВ останні роки безпілотні літальні апарати (БПЛА) набули широкого використання як у цивільній, так і в військовій сферах. Основу навігаційних систем БПЛА складають приймачі глобальних систем супутникової навігації (ГССН), комплексовані з блоком інерціальних датчиків просторової орієнтації. Проте інерціальні навігаційні системи мають недолік у вигляді зростання похибки визначення координат з часом, а сигнал ГССН може бути недоступним у певній місцевості. Один із можливих підходів до вирішення цих проблем полягає у використанні систем технічного зору (СТЗ). При русі квадрокоптера за СТЗ можливе використання еталонних фотографій [1], навігаційних орієнтирів [2], стереоефекту для польоту за рельєфом [3] та алгоритму SLAM [4] (англ. «Simultaneous localization and mapping» – одночасна локалізація і картографування). Недоліками використання еталонних фотографій є потреба в дуже великому об’ємі інформації для їх зберігання у бортовій системі, а також значних обчислювальних ресурсів для порівняння еталонних фотографій та отриманих зображень у режимі реальному часі.Документ Відкритий доступ Система керування посадкою квадрокоптера на основі системи технічного зору(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Бобков, Юрій Володимирович; Охримович, Марія ЯрославівнаПосадка будь якого літального апарату є однією з найвідповідальніших і складних операцій. У випадку безпілотних літальних апаратів, зокрема квадрокоптерів, найбільша кількість пошкоджень виникає саме при приземленні на тверду поверхню. В найбільш поширеному варіанті посадка квадракоптера здійснюється за допомогою ручного керування оператором у межах його візуального контролю. У випадку, коли посадка здійснюється за межами візуального контролю оператора, вирішення задачі досягається за рахунок спостереження оточуючого середовища і визначення місця посадка за допомогою відеокамери, зображення з якої контролюється оператором. В обох варіантах принципових проблем не виникає і все залежить від досвіду оператора. В той же час розробка автоматичної системи керування посадкою квадрокоптера є актуальною задачею.Документ Відкритий доступ Визначення відносного просторового положення квадрокоптера за допомогою системи технічного зору при польоті у парі(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Бобков, Юрій Володимирович; Хиленко, Віталій ЮрійовичРозширення сфери застосування груп квадрокоптерів для вирішення масштабних задач передбачає розробку алгоритмів їх упорядкованого руху. Основними показниками групи є задане просторове розташування учасників групи, яке, як правило, повинне зберігатися під час їхнього руху. Тому питання визначення відносного просторового розташування квадрокоптерів в групі є актуальною задачею. В [1] розглянуто реалізації методів групового використання безпілотних апаратів та моделі групового керування, наведені деякі алгоритми ройового інтелекту. Питання використання груп безпілотних літальних апаратів (БПЛА), їх формація наведені в [2]. Там же наведене обґрунтування пари як базового елементу групи, що дозволяє звести основні алгоритми керування до цієї моделі. Політ в групі передбачає визначення цільових об’єктів, перешкод для керування малими БПЛА, що доцільно реалізовувати за допомогою систем технічного зору (СТЗ) [3]. При цьому виникає питання щодо ідентифікації об’єктів за допомогою СТЗ при керуванні квадрокоптерами шляхом розміщення відповідних міток. Цікавим в цьому сенсі є використання інфрачервоних світлодіодів у якості статичних маяків з відомими координатами для вирішення задачі навігації квадрокоптера в закритому просторі [4]. На жаль, детальний розгляд визначення відносного положення веденого відносно ведучого за допомогою СТЗ в літературі не розглядається.Документ Відкритий доступ Система визначення навігаційних параметрів за візуальними орієнтирами(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Бобков, Юрій Володимирович; Гальчинська, Марія АндріївнаТочне визначення положення безпілотних літальних апаратів (БПЛА) на сьогоднішній день є актуальною задачею. В більшості випадків вона вирішується за допомогою супутникових навігаційних систем, наприклад таких, як GPS або ГЛОНАСС. В окремих випадках доступ до цих систем може бути обмеженим, або відсутнім за рахунок особливостей рельєфу, наявності природніх або штучних завад, тощо. В таких випадках застосовуються безплатформні інерційні навігаційні системи (БІНС), які в БПЛА побудовані за MEMS-технологією та мають значні похибки, і, відповідно, не забезпечують необхідну точність визначення поточного положення. Вирішення цієї проблеми можливе за рахунок застосування систем технічного зору (СТЗ).Документ Відкритий доступ Початкова виставка безплатформної інерціальної навігаційної системи в польоті(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Збруцький, Олександр Васильович; Зеленіна, Олеся ВладиславівнаПочаткова виставка безплатформної інерціальної навігаційної системи (БІНС) є важливим етапом у її функціонуванні. Проведений огляд існуючих методів показав, що в польоті використовують метод трансферної виставки.Документ Відкритий доступ Калібрування тривісного блоку акселерометрів в експлуатації на обладнанні низької точності(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Черняк, Микола Григорович; Тараш, Георгій ОлександровичДля застосування блоку акселерометрів (БА) навігаційного класу точності необхідно визначити його метрологічні коефіцієнти. З цією метою на підприємствах використовують високоточне стендове обладнання, яке є дорогим, громіздким і потребує спеціальних умов експлуатування [1]. Разом з тим, коефіцієнти метрологічної моделі (ММ) БА змінюються з плином часу, через що виникає необхідність повторного калібрування БА в експлуатації, де відсутні або не можуть бути застосовані високоточні одно- та двовісні поворотні стенди. Таким чином, задача калібрування БА на обладнанні низької точності, яке наявне в експлуатації, є актуальною. У літературі наводиться спосіб визначення метрологічних параметрів БА шляхом вимірювання норми вектору сили тяжіння [2–4]. При цьому автори зосереджують увагу на ММ, яка описується трьома коефіцієнтами зміщення нуля (ЗН), трьома коефіцієнтами перетворення (КП) і трьома комбінаціями кутів неортогональності (КН). Застосування такої ММ потребує фізичного суміщення однієї з осей БА з будівельною віссю об’єкта, на якому встановлюється БА. Натомість у промисловості використовується ММ з розділеними значеннями шести КН.Документ Відкритий доступ Підвищення точності твердотільного вібраційного гіроскопа шляхом повороту стоячої хвилі(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Пономаренко, Сергій Олексійович; Піщела, Павло ОлександровичНа сьогодні інерціальні навігаційні системи (ІНС) отримали надзвичайно широкого застосування в авіації, космічній техніці, автомобілях, морських системах у робототехніці та ін. і продовжують удосконалюватись. Удосконалення проводиться за двома основними напрямками: розвиток апаратної частини – інерціальних датчиків (акселерометрів і гіроскопів) і електронних компонентів, а також удосконалення алгоритмів роботи ІНС. В теперішній час широкого застосування набули гіроскопічні прилади волоконно-оптичного типу, як вимірювачі кутової швидкості (кута) та твердотільні вібраційні гіроскопи (ТВГ). Датчиками гіршої точності, але дуже привабливими за ціною та габаритними розмірами є датчики побудовані за МЕМС (MEMS – micro-electro-mechanical system) технологією. Принципи дії ТВГ та МЕМС гіроскопів є схожими, оскільки принцип вимірювання кутової швидкості через силу Коріоліса здійснюється шляхом повороту (зсуву) вібруючого чутливого елементу (ЧЕ).