Разработка перспективных технологий беспилотных авиационных систем для эксплуатации в условиях Крайнего Севера
| Название НИОКТР | Разработка перспективных технологий беспилотных авиационных систем для эксплуатации в условиях Крайнего Севера |
|---|---|
| Аннотация | В предлагаемом решении используются 3 стандартных однослойных статора, размещенные параллельно с одним трехслойным ротором. Это увеличивает мощность двигателя в N раз для N-слойной конструкции, сохраняя при этом низкий момент инерции. В экспериментах N равно 3, но это число можно изменить. Аналогично в вентильном реактивном двигателе многослойная структура поддерживает высокоскоростные приложения с более высоким крутящим моментом и меньшей пульсацией крутящего момента. Мультистаторность разработанного мотора заключается в модификации конструкции двигателя BLDC, в которой несколько слоев статора и ротора соединены вместе для увеличения крутящего момента даже в условиях низкой скорости. Такая структура позволяет использовать больше соединений с 9 обмотками и позволяет нам изучить их влияние на крутящий момент и эффективность работы. Предложенное решение подтверждено двигателем собственной разработки. Проведенные анализы не могут быть использованы для подтверждения работоспособности всего двигателя и его пригодности для реального применения; однако на 1 этапе подтверждается пригодность данного решения для поддержания крутящего момента в условиях низких скоростей. Конструкция в рассматриваемом случае не является оптимальной для окончательного применения, где требуется низкая константа скорости Kv и высокий КПД. Двигатель прошел испытания в расчетных пределах, т.е. в диапазоне скоростей до 3500 об/мин; и конструкция выполнила свою задачу, подтвердив правильность направления в конфигурации многослойного статора и в ее будущих применениях в БПЛА. Предложенное решение с использованием многослойной конструкции статора/ротора позволяет использовать различные соединения обмоток статора и увеличивает крутящий момент даже в условиях низких скоростей. Обычный способ сделать это увеличивает количество пазов статора в одном слое. К сожалению, это приводит к большему диаметру ротора и большей массе ротора, что увеличивает момент инерции. Этот факт отрицательно влияет на динамическую реакцию управления двигателем БПЛА в сложных погодных условиях и/или при высокодинамичных маневрах. И наоборот, предлагаемое решение увеличивает количество пазов статора за счет размещения 3 стандартных статоров параллельно вдоль главной оси двигателя, образуя многослойную структуру без увеличения диаметра ротора. Предлагаемое решение позволяет достичь большего крутящего момента даже в условиях низкой скорости, когда традиционная конфигурация слишком слаба для установления вращения. Результаты экспериментов подтвердили, что конфигурация «большая звезда» выполнена с наибольшим крутящим моментом и с наибольшим КПД даже в условиях низких скоростей. И наоборот, традиционная конструкция, использующая 1 слой, не могла обеспечить вращение в тех же условиях. Это показало пригодность подхода для применения на БПЛА большой грузоподъемности, где используются большие воздушные винты с малым шагом и рекомендуются двигатели с низким Kv. Многостаторная конфигурация позволила изучить большее количество схем соединения обмоток. Результаты подтвердили, что предложенный подход к многослойной конфигурации статора, когда используются все слои, увеличивает крутящий момент даже в условиях низких скоростей, а вращение по-прежнему можно контролировать с помощью стандартного контроллера ESC. Также одним из улучшений BLDC-моторов предлагается возможность электронного переключения соединений обмоток, которая позволяет по требованию изменять конфигурацию треугольника и звезды в обоих направлениях для получения более эффективной работы двигателя в зависимости от фазы полета. Последним преимуществом предлагаемого решения является то, что оно использует стандартные детали COTS для создания многослойного BLDC и регулятора ESC средней цены для его управления. Таким образом, решение указывает на новое направление увеличения крутящего момента двигателей BLDC при потенциальной минимизации дополнительных затрат |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 3000.0 |
| Дата начала | 2025-04-17 |
| Дата окончания | 2026-12-30 |
| Номер контракта | 25-29-20272 |
| Дата контракта | 2025-04-17 |
| Количество отчетов | 2 |
| УДК | 629.7.064.5 |
| Количество просмотров | 4 |
| Руководитель работы | Царев Вадим Юрьевич |
| Руководитель организации | Шадрина Ирина Михайловна |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МУРМАНСКИЙ АРКТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | — |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-06-11 13:27:46 UTC, 2025-06-11 13:27:46 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | БПЛА; БАС; дрон; радиосвязь; вентильный двигатель; мультистатор; обмотки; свитч; электронный регулятор скорости |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Опытно-конструкторские работы |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 45.53.43 - Электротехническое оборудование ракетно-космических систем и летательных аппаратов |
| OECD | — |
| OESR | Другая техника и технологии; Авиакосмическая техника |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |