Диапазон балансировочных углов октокоптера с избыточными степенями свободы
Рассмотрена статическая балансировка многороторного аппарата типа октокоптер с конструкцией отличающейся от классической за счет непараллельного расположения осей воздушных винтов. Двигатели рассматриваемого аппарата с установленными на валах винтами закреплены на радиальных балках и повернуты вокруг балок поочередно влево вправо через один. Получившаяся конструкция позволяет осуществлять независимое управление аппаратом по угловым и пространственным координатам. Произведен расчет балансировочных углов крена и тангажа в статике. В качестве критерия дополняющего систему уравнений статического баланса рассмотрен критерий минимума потребляемой двигателями мощности. С использованием численных методов нелинейной оптимизации построены диаграммы доступных балансировочных углов при различных коэффициентах тяговооруженности, обоснован выбор оптимального значения коэффициента тяговооруженности. Предложена модификация критерия минимума потребляемой мощности, позволяющая увеличить диапазон доступных балансировочных углов в котором отсутствует насыщение двигателей по управлению. Проведено сравнение исходного и модифицированного критерия. Проведен расчет диапазонов балансировочных углов для случая полета с одним отказавшим мотором и продемонстрирована способность аппарата рассматриваемой конструкции продолжать выполнение задания при одиночных отказах. Исследована возможность построения аппарата с использованием двигателей одного направления вращения практически важная при использовании поршневых двигателей внутреннего сгорания с конструктивно обусловленным направлением вращения. Показана возможность создания многороторной платформы не содержащей дополнительных механизмов ориентации и позволяющей за счет поворота корпуса осуществлять позиционирование жестко скрепленной полезной нагрузки. Рассмотренная конструкция с отклоненными на 20° осями воздушных винтов при коэффициенте тяговооруженности k = 2,4 позволяет осуществлять отклонения по крену и тангажу на углы до 13°.