מערכת שיכוך נחיתה למזל"ט

2007-01-05T23:28:00.000-08:00

מערכת שיכוך נחיתה למזל"ט

AFEKA PR ME AL ZE TJ 1 1570 Mechanical engineering and machinery

הוגש ע"י

עמנואל טובילם ,עבודת גמר ב אפקה המכללה האקדמית להנדסה בת"א , הנדסת מכונות ומערכות

Submitted by

Emmanuel Toailem, Final Project - AFEKA Tel-Aviv academic college of engineering

מנחה

ד"ר ויקטור ויסברג

vweisbrg@iai.co.il

Advisor

Dr. Victor Weissberg

תקציר

רקע כללי

תחום כלי הטיס הבלתי מאוישים, הידועים בכינוים מזל"טים, מתפתח בקצב מהיר ותופס נפח הולך וגדל בשמי הארץ והעולם. עיקר השימושים כיום הם לצורכי מודיעין, כאשר המזל"ט מייצר מודיעין חזותי איכותי ביותר שלא ניתן להשיג באמצעים אחרים.

רוב הצבאות בעולם הגיעו להבנה שללא מזל"טים, המודיעין הטקטי והאסטרטגי שלהם לוקה בחסר,
אך עם זאת, לא כל הצבאות יכולים להרשות לעצמם להצטייד במערכות שכאלה בכמות שתשפיע על
יכולות המודיעין שלהן, והסיבה היא שהמערכות המשוכללות שקיימות היום בשוק, הן יקרות
מורכבות ודורשות הכשרה ארוכה.

לאחרונה פותחו מס' כלים זעירים לא יקרים, שייעודם הוא לתת מודיעין זמן אמת איכותי ברמה הטקטית. הרעיון המרכזי הוא יכולת הפעלה של כלים (מזל"טים) מכל מקום בשטח מבלי שהמפעיל יהיה תלוי בקרבה למסלול המראה/נחיתה או בטופוגרפיה כזאת או אחרת.
כנגזרת מכך, ההכשרה של מפעיל הכלי תהיה פשוטה יחסית, ולא תדרוש הכשרה תעופתית מסיבית כפי שמבוצע כיום בארץ ובעולם.

על מנת לממש את החזון של הפעלת כלי בהכשרה קצרה יחסית ובמתאר של שיגור, קליטה והפעלה מכל תוואי שטח וטופוגרפיה, תהליך ההמראה והנחיתה אינו יכול להיות תהליך קונבנציונאלי שבו המפעיל (המטיס) מטיס את המטוס בתהליך ההמראה/הנחיתה, אלא תהליך אוטונומי חלקי נקודתי.
אחד הכלים שפותח ע"י עמרי סירקיס בשיתוף פעולה עם ישי וקסלר ר.מנהל תיכון מוקדם בתע"א הוא:
ה- BirdEye400 -מזל"ט דמוי ציפור למשימות טקטיות קצרות טווח.

מטרת הפרויקט

לתכנן מערכת שיכוך נחיתה כלשהי למזל"ט מסוג BirdEye400 שתמנע כל נזק לכלי ולרכיבים הפנימיים.

אלטרנטיבות ושיטות ביצוע

במהלך הדו"ח מפורטות 6 אלטרנטיבות לפתרון
האלטרנטיבה היעילה והזולה ביותר, שלא קיימת בשום כלי טיס בעולם, היא מערכת שיכוך בדפורמציה פלסטית. מערכת זו אינה גורעת כמעט כלל מביצועי כלי הטיס, כל זאת בזכות חתך אווירודינאמי קטן, ספיגת אנרגיה יעילה ותיכון קפדני של הגיאומטריה הייחודית שהועתקה מן הטבע – רגל הצפרדע.
חשוב להדגיש שאב טיפוס מדגם BirdEye400 קיים וחייב להימצא פתרון בפרק הזמן המיידי,
ולכן נבחרה אלטרנטיבה נוספת במקביל.
מערכת שיכוך בדפורמציה אלסטית בשילוב מצנח להקטנת מהירות הפגיעה בקרקע, למקרה והאלטרנטיבה הראשונה לא תוכיח את עצמה לאורך זמן, או שזמן הפיתוח יהיה ארוך יחסית.
עיקר הפרויקט עוסק בחישובים ובשיקולים של קביעת החומרים, אופן השימוש בהם והפרמטרים הגיאומטריים של שתי המערכות / האלטרנטיבות במקביל.

Abstract

General Background

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are remotely piloted or self-piloted aircraft that can carry cameras, sensors, communications equipment or other payloads. They are mainly used for reconnaissance and intelligence gathering, providing quality visual data that cannot be obtained by any other means.

Most modern armies recognize the significance of UAVs to their tactical and strategic array of intelligence. However, the complexity, cost and long training periods needed for maintaining such systems prevent many of these armies to obtain a significant number of UAVs that can transform their intelligence gathering capabilities.

Recently, a number of relatively inexpensive UAVs have been developed with the sole purpose of providing quality, real-time tactical intelligence. Their main advantage is the ability to operate without having to depend on nearby runways (for taking off and landing) and/or certain topography.

Consequently, operator training will become simpler and require less time in comparison to today’s massive flight training programs.

Realizing this vision, of operating UAVs with a relatively short period of training, being able to launch, operate and land in any landscape, cannot be done with the conventional takeoff and landing procedure, but requires an autonomous and specific one.

One of these UAVs is the BirdEye400, a tactical, short-range bird-like UAV, developed by Omry Sirkis and Ishay Vexler from the Israel Aircraft Industries (IAI).

Project Goals

To design an energy-absorbing landing system for the BirdEye400 that will effectively prevent and minimize any damage to the aircraft and its payload.

Alternatives and Methods

In this report, there are six possible solutions.
The most effective and cheap solution, which to date does not exist in any aircraft, is a plastic-deformation absorption system. This system has little effect on the aircraft's flying performance, due to a small aerodynamic profile/section, efficient energy absorption and a unique geometric design inspired by nature – the frog legs.

Note that a working prototype of the BirdEye400 is already in existence. For this reason, an immediate solution is needed and an additional alternative was selected.

An elastic-deformation absorption system in combination with a parachute, to slow speed of impact, will be used in the event that the first alternative will not live up to expectations or in the event that development time will exceed that which was initially planned.

The bulk of the project is concerned with calculations and considerations regarding which materials should be used, how they should be used and the geometrical parameters of the two systems.

מילות מפתח

מזל"ט , דפורמציה, שיכוך

Keywords

UAV,Drone, Deformation, Energy Absoaption

Zvi Schwartzman