Новый стенд КНИТУ-КАИ повышает точность испытаний винтов БПЛА

Специалисты Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева – КАИ (КНИТУ-КАИ) разработали новый испытательный стенд для винтомоторных групп (ВМГ) беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Оборудование предназначено для измерения ключевых параметров работы силовой установки: тяги, крутящего момента, электрических характеристик двигателя и других показателей. Подобные испытания критически важны на этапах наземной отработки, проектирования, оптимизации и контроля качества ВМГ в беспилотной авиации.

Главная особенность разработки – создание воздушной динамической нагрузки, имитирующей реальные полетные условия. Это обеспечивает высокую достоверность и точность измерения тяги воздушного винта. Федеральная служба по интеллектуальной собственности выдала патент на изобретение (RU 2 860 901) в 2026 году.

Устройство и принцип работы стенда

Стенд оснащен двумя параллельными винтомоторными группами. Основная группа включает винт на подвижной платформе с тензодатчиком для замера тяги. Вспомогательный винт создает направленный воздушный поток, имитирующий набегающий поток воздуха в полете. Между ними установлен выпрямитель потока, обеспечивающий равномерную нагрузку на тестируемый винт. Система включает электродвигатели, регуляторы оборотов, микроконтроллеры, датчики тока, скорости, энкодеры и дисплеи для автоматизированного контроля и записи данных.

По сравнению с прототипом (патент RU 2 852 888), в котором отсутствовало устройство для создания динамической нагрузки, новый стенд дает более точные результаты в условиях, близких к реальному полету. Прототип представлял собой конструкцию с двигателем и винтом на платформе, жестко соединенной с кареткой на направляющей, тензодатчиком в упругом корпусе и микроконтроллером для сбора данных. Его недостатком было отсутствие имитации воздушного потока.

Преимущества новой разработки

Ключевые преимущества стенда – упрощенная конструкция и единая калибровка. Консольное крепление платформы с тензодатчиком к корпусу минимизирует количество элементов, облегчая сборку и обслуживание. Калибровка проводится однократно, независимо от замены мотора или винта, что ускоряет тестирование. Импульсный датчик угловой скорости вращения пропеллера обеспечивает высокую точность измерения и наглядно показывает взаимосвязь силы тяги и оборотов.

«Важно, что учет динамической нагрузки от второго винта моделирует полетные сценарии, снижая погрешность оценки тяги, что обеспечивает высокую достоверность», – отметил доцент кафедры автоматики и управления КНИТУ-КАИ Сергей Кривошеев. По его словам, стенд позволяет надежно прогнозировать производительность винта для конкретного типа БПЛА и облегчить оптимизацию при проектировании.

Разработка выполнена на основе двух технических решений, созданных в рамках выпускной квалификационной работы студента Егора Тарасова, выпускника кафедры автоматики и управления 2025 года. Он также изготовил полномасштабный макет для демонстрации возможностей стенда. Новое оборудование может стать важным инструментом для развития беспилотной авиации, где точность лабораторных испытаний напрямую влияет на безопасность и эффективность аппаратов.