Ryszard Arendzikowski

Strona główna > STYX

English version

STYX - mini UAV

STYX  jest bezzałogowym mini-samolotem przeznaczonym do realizacji dwóch zasadniczych funkcji – przekazywania na ziemię obrazu telewizyjnego w czasie rzeczywistym oraz wykonywania zdjęć z powietrza. Może on mieć zastosowanie w służbach granicznych, w policji, w służbach do walki z klęskami żywiołowymi (pożary lasów, powodzie) w inspekcji dróg, linii przesyłowych, rurociągów itp. Zastosowania wojskowe to rozpoznanie, patrolowanie baz wojskowych, obserwacja nad wzniesieniami itp. Ten starannie opracowany projekt był  realizowany z uwzględnieniem wielu zagadnień i problemów takich jak: czystość aerodynamiczna płatowca, dobór,  rozmieszczenie i sposób mocowania poszczególnych modułów funkcjonalnych, optymalizacja połączeń między poszczególnymi podzespołami systemu, zagadnienia bezpieczeństwa lotu (spadochron), skuteczna łączność w kanałach transmisji obrazu oraz danych czy w końcu prostota obsługi. Przed etapem wykonania form do laminowania kadłuba została wykonana wstępna wersja płatowca z kadłubem z desek balsowych (obustronnie laminowanych) o nieco uproszczonej konstrukcji. Głównym przeznaczeniem tej wersji było sprawdzenie działania wszystkich podzespołów systemu w docelowym ułożeniu pod kątem wzajemnego oddziaływania na siebie (zakłócania). Na pokładzie płatowca umieszczone są bowiem 3 odbiorniki i 2 nadajniki (nie licząc silnika napędowego i układu mikroprocesorowego autopilota, które też mogą być źródłem zakłóceń). Przewidywania co do wzajemnego zakłócania się podzespołów niestety się sprawdziły i konieczne okazały się zmiany w sposobie połączeń między konkretnymi modułami. Wstępna wersja Styxa pozwoliła także na sprawdzenie własności lotnych płatowca.  Latał on  bardzo spokojnie i stabilnie. Na tej wersji zostały również dokonane pomiary poboru pradu przez silnik napędowy podczas lotu na potrzeby doboru pakietu zasilającego. Zastosowałem w tym celu specjalizowany rejestrator danych produkowany przez fi-
rmę Eagle Tree. Rejestra
tor ten pozwolił także na dobór optymalnego śmi-
gła. Kadłub docelowy (zdjęcie obok) został wykonany z kompozytu węglowego. Skrzydła
(dzielone w centropłacie) mają pokrycie balsowe przyklejone do ażurowa-
nego rdzenia styroduro-
wego wzmocnionego dźwigarem węglowym. Całość tworzy mocną i sztywną konstrukcję o strukturze plastra miodu. Obie połówki skrzydeł są łączone za pomocą łącznika z włókna węglowego. W tej samej technologii został wykonany tylny statecznik (typu V). Napęd Styxa stanowi 3-fazowy silnik elektryczny o mocy maksymalnej 300 W.

Styx został wyposażony w elektroniczny system nawigacji i stabilizacji lotu FCS-1. Oczywiście możliwe jest użycie innych autopilotów mieszczących się w objętości 60 x 140 x 40 mm. Poza wymienionymi funkcjami autopilot pełni funkcję centrali sterującej kamerą lub aparatem fotograficznym. Kamera płytkowa o rozdzielczości 520 linii może być obracana w płaszczyźnie pionowej i poziomej. Dokładniejszy opis układu pozycjonowania kamery zamieściłem na podstronie ‘Elektronika pomocnicza‘.  Kamera ma stały obiektyw , który może być wymieniany przed lotem w zakresie długości ogniskowej 2,5 do 25 mm. Ruch kamery w płaszczyźnie pionowej może być stabilizowany żyoskopowo. Kamera połączona jest z nadajnikiem ( na pasmo 2.4 GHz) za pośrednictwem modułu elektronicznego pozwalającego na włączanie i wyłączanie zasilania dla systemu transmisji obrazu. Styx posiada komorę przeznaczoną do zamo
ntowania kompaktowe-
go aparatu fotograficzn
ego (zdjęcie obok). Zdjęcia z aparatu (reje-
strowane w jego własnej pamięci) są dostępne po zakończe-
niu lotu. Jeśli użycie aparatu nie jest prze-
widziane przeznaczona dla niego komora może być wykorzystana do innych celów np. dla instalacji pneumatycz-
nej z poduszką powietrzną amortyzującą zetknięcie samolotu z ziemią podczas lądowania na spadochronie. Innym sposobem na wykorzystanie tej przestrzeni to użycie pakietu zasilającego silnik o większych rozmiarach (i pojemności) co pozwoli na zwiększenie czasu lotu.  W czasie lotu sterowanie kamerą lub aparatem fotograficznym odbywa się przez łącze radiomodemowe. Do realizacji tego łącza wykorzystałem radiomodemy firmy AEROCOMM pracujące w paśmie 868 MHz. Zapewniają one zasięg do 15 km (przy użyciu anten o zysku 2,5 dBi). Wzrost zysku anten w systemie o 6 dBi zwieksza (teoretycznie) zasięg 2-krotnie. Powyższym kanałem odbywa się także cała kontrola lotu płatowca poza obszarem widzialności wzrokowej. W polu widzenia wzrokowego (w promieniu ok. 400-500 m) może być użyty kanał łączności do sterowania ręcznego (RC)  używany głównie do startu i lądowania. Na potrzeby Styxa zostały zaprojektowane i wykonane moduły elektroniczne umożliwiające sterowanie aparatem fotograficznym oraz pomiar obrotów silnika elektrycznego i napięcia zasilającego tenże silnik. Moduły te (a także inne) zostały omówione na podstronie ‘Elektronika pomocnicza’.

Projekt Styxa przewiduje możliwość zamontowania w nim spadochronu. W wielu sytuacjach awaryjnych jest to jedyny sposób na uratowanie samolotu i zawartego w nim sprzętu a co ważniejsze na zabezpieczenie przed skutkami awarii osób postronnych i ich mienia na ziemi. Spadochron umieszczony jest w kasecie wsuwanej do kadłuba od góry. Widok kasety ze spadochronem i uwalniajacym go serwomechanizmem przedstawia zdjęcie obok. Uwolnienie spadochronu może być dokonane automatycznie (kiedy autopilot uzna sytuację za awaryjną lub zostało włączone automatyczne lądowanie) lub na polecenie operatora.

Podstawowym składnikiem stacji naziemnej jest laptop z aplikacją Base. Do łączności z autopilotem FCS-1 potrzebny jest port szeregowy. Jeśli laptop takiego portu nie posiada można wykorzystać port USB stosując odpowiedni konwerter. Dodatko-
wo należy zastosować układ transformacji standardowego poziomu sygnałów na poziom TTL (5 V) właściwy dla autopilota. Jest on pokazany na podstronie ‘elektronika pomocnicza’. Do obserwacji obrazu z kamery umieszczonej na płatowcu najlepiej zastosować drugi laptop wyposażony w kartę TV choć jak to zostało przeze mnie sprawdzo
ne jest możliwe wykorzystanie pierwszego laptopa (o ile ma wystarczającą szybkość pracy). Jednak w takim przypadku mozemy odczuwać pewien dyskomfort związany z przesłanianiem się okien obu aplikacji. Częściowo dyskomfort ten można zniwelować stosując laptop o większej rozdzielczości ekranu. Kompletu wyposażenia dopełnia odbiornik sygnału video, radiomodem oraz anteny dla tych urządzeń na możliwie wysokim maszcie. Oczywiście im większy zysk anten i są one wyżej umieszczone - tym lepiej. Zdjęcie wyzej przedstawia stanowisko naziemne stosowane przeze mnie.