ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИБРИДНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НА ДИНАМИКУ И УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (БПЛА)
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2025-141-6-76-89Ключевые слова:
гибридный электродвигатель, гибридная силовая установка, беспилотный летательный аппарат, динамика полёта, устойчивость полёта, система управления энергией (EMS), энергоэффективность, демпфирование колебаний, математическое моделирование, стратегия управления тягойАннотация
В работе рассматриваются особенности структуры гибридной силовой установки, соотношение мощностей электрического и теплового контуров, а также алгоритмы управления распределением энергии и тягой в различных режимах полёта. Предлагается математическая модель движения БПЛА с учётом тяговых, инерционных и энергетических характеристик силовой установки, на основе которой проводится анализ переходных процессов, устойчивости по каналам ориентации и чувствительности к внешним возмущениям. Выполнено сравнение с традиционными силовыми установками по показателям маневренности, устойчивости, энергосбережения и надёжности. Показано, что оптимальный выбор конфигурации гибридного привода и стратегий управления позволяет повысить устойчивость полёта, снизить колебательность и улучшить качество отклика на управляющие воздействия. Цель исследования заключается в том, чтобы выявить, как выбор структуры гибридной силовой установки, соотношение мощностей электрического и теплового контуров, а также алгоритмы управления потоками энергии отражаются на маневренности, переходных режимах и устойчивости БПЛА при различных профилях миссий. В рамках исследования предлагается математическая модель динамики движения БПЛА с учётом характеристик гибридного электропривода, тяговых и инерционных ограничений, а также моделирование режимов работы системы управления тягой и распределением мощности. Проводится сравнение с традиционными силовыми установками по показателям качества управления, устойчивости, энергосбережения и надёжности. Полученные результаты позволяют определить оптимальные диапазоны параметров гибридного электродвигателя и стратегии управления, обеспечивающие повышение устойчивости, снижение колебательности в каналах ориентации и улучшение отклика на управляющие воздействия. Практическая значимость работы заключается в формировании научно обоснованных рекомендаций по проектированию и настройке гибридных силовых установок для БПЛА, предназначенных для длительных полётов, мониторинга и специальных задач в сложных эксплуатационных условиях. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и настройке силовых установок БПЛА, предназначенных для длительных полётов, мониторинга и выполнения специальных задач в сложных эксплуатационных условиях.
Библиографические ссылки
[1] Yu, F., Chen, J., Gao, P., Kong, Y., Sun, X., Wang, J., & Chen, X. (2025). A Review of Hybrid-Electric Propulsion in Aviation: Modeling Methods, Energy Management Strategies, and Future Prospects. Aerospace, 12(10), 895. https://doi.org/10.3390/aerospace12100895
[2] Abu Salem, K., Palaia, G., & Quarta, A. A. (2023). Review of hybrid-electric aircraft technologies and designs: Critical analysis and novel solutions. Progress in Aerospace Sciences. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2023.100924
[3] Bolam, R. C., Vagapov, Y., & Anuchin, A. (2018). Review of electrically powered propulsion for aircraft. 2018 53rd International Universities Power Engineering Conference (UPEC), 1–6. https://doi.org/10.1109/UPEC.2018.8541945
[4] Frigioescu, T.-F., Badea, G.-P., Dombrovschi, M., & Căldărar, M. (2025). Performance evaluation of a hybrid power system for unmanned aerial vehicles applications. Electronics, 14(14), 2873. https://doi.org/10.3390/electronics14142873
[5] Lan, Z. (2024). The influence of hybrid power system on UAV endurance. In Y. Wang (Ed.), Proceedings of the 2024 2nd International Conference on Image, Algorithms and Artificial Intelligence (ICIAAI 2024) (pp. 437–445). Atlantis Press. https://doi.org/10.2991/978-94-6463-540-9_43
[6] Schoemann, J., & Hornung, M. (2012). Modeling of hybrid-electric propulsion systems for small unmanned aerial vehicles. 12th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations (ATIO) Conference and 14th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference. https://doi.org/10.2514/6.2012-5610
[7] International Civil Aviation Organization (ICAO). (2022). Environmental report: Aviation and climate change. https://www.icao.int/environmental-protection/Pages/envrep2022.aspx
[8] Rutherford, D. (2024). Net-zero aviation: How it started and how it’s going. https://theicct.org/net-zero-aviation-how-it-started-and-how-its-going-apr24/
[9] International Air Transport Association (IATA). (2013). Technology roadmap (4th ed.). https://www.iata.org/whatwedo/environment/Documents/technology-roadmap-2013.pdf
[10] Council of the European Union. (n.d.). Paris Agreement on climate change. https://www.consilium.europa.eu/ro/policies/paris-agreement-climate/
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 Nazgul Mametzhanova, Омирлан Ауелбеков, Ернар Бостанов, Айнур Козбакова, Феруза Маликова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
