NUMERICAL SOLUTION OF THE AERODYNAMICS PROBLEM IN MODELING THE FLIGHT OF UNMANNED AERIAL VEHICLES WITH INTELLIGENT CONTROL SYSTEMS

D. L. Ostapushchenko, A. E. Voronov, V. V. Chernykh, M. O. Petrenko

About the authors

D. L. Ostapushchenko, A. E. Voronov, V. V. Chernykh, M. O. Petrenko

Остапущенко Дмитрий Леонидович – доцент кафедры прикладной математики, заведующий МНИЛ «Лаборатория интеллектуальных систем управления», ФГБОУ ВО «Луганский государственный университет имени Владимира Даля», 291034, Луганская Народная Республика, г. Луганск, квартал Молодежный, дом 20А. Область научных интересов: математическое моделирование, неразрушающий контроль, численные методы решения задач электроди- намики и аэродинамики, эвристические и мультиагентные алгоритмы, поведенческий искусственный интеллект и обучение с подкреплением

Воронов Артур Эдуардович – доцент кафедры автоматизации и компьютерно- интегрированных технологий, ФГБОУ ВО «Луганский государственный университет имени Владимира Даля», 291034, Луганская Народная Республика, г. Луганск, квартал Молодежный, дом 20А. Область научных интересов: интерфейсы взаимодействия человека и машины, UX/UI‑дизайн автоматизированных систем

Черных Виктория Валерьевна – доцент кафедры информационных и управляю- щих систем, ведущий научный сотрудник МНИЛ «Лаборатория интеллектуаль ных систем управления», ФГБОУ ВО «Луганский государственный университет имени Вла- димира Даля», 291034, Луганская Народная Республика, г. Луганск, квартал Молодеж- ный, дом 20А. Область научных интересов: искусственный интеллект, информационные системы и технологии в различных сферах деятельности, интеллектуальные системы машинного обучения

Петренко Максим Олегович – младший научный сотрудник МНИЛ «Лаборато- рия интеллектуальных систем управления», ФГБОУ ВО «Луганский государственный университет имени Владимира Даля», 291034, Луганская Народная Республика, г. Луганск, квартал Молодежный, дом 20А. Область научных интересов: бортовые системы беспилотных летательных аппаратов, искусственные нейронные сети, системы визуальной и инерциальной навигации

Download PDF

UDC: 004.8+533.65.013.622
DOI: 10.24412/2413-7383-2025-4-39-99-111
Language: Russian

Abstract: Developing intelligent control systems for unmanned aerial vehicles, especially those using reinforcement learning methods, requires a physically adequate model of the controlled object. The work is devoted to the constructio n of a mathematical model of the process of air flow around an unmanned aerial vehicle, based on potential theory, theory and numerical methods for solving integral equations. This model is designed to determine the phase trajectory of an aircraft in real time at various stages of the creation of intelligent flight control systems.

Keywords: unmanned aerial vehicle, intelligent control systems, artificial intelligence, reinforcement learning, aerodynamics, integral equations, flight dynamics

References

1. Гвоздева В.А Интеллектуальные технологии в беспилотных системах. Учебник. ИНФРА -М, 202 1. 176 с. References
2. Sutton, R.S. Reinforcement Learning, E.G. Barto, translated from English. Moscow: BINOM. Knowledge Laboratory, 2017, 399 p.
3. Lapan, M. Deep Reinforcement Learning: AlphaGo and Other Technologies. St. Petersburg: Piter, 2020, 496 p.
4. Winder, F. Reinforcement Learning for Real -World Problems. St. Petersburg: BHV -Petersburg, 2023, 400 p.
5. Morales, M. Grokaem: Deep Reinforcement Learning. St. Petersburg: Piter, 2023, 464 p.
6. Ostapushchenko D.L. Voronov A.E. Petrenko M.O. Chernykh V.V. Numerical solution of dynamic equations of aircraft motion in problems of developing intelligent flight control systems // Bulletin of Vladimir Dahl Luhansk State University. - 2024. - No. 8 (86). - P. 35-42.
7. Bodner V.A. Theory of automatic flight control / V.A. Bodner. - Moscow: Nauka, 1964. - 700 p.
8. Dryabkin V.V. On-board flight control systems / Yu.V. Bayborodin, V.V. Drabkin, E.G. Smenkovsky, S.G. Unguryan. - Moscow: Transport, 1975. - 336 p.
9. Zhakov A.M. Control of Ballistic Missiles and Space Objects / A. M. Zhakov. Moscow: Voenizdat, 1974. 261 p.
10. Pavlovsky M. A. Theoretical Mechanics. Dynamics: Textbook / M. A. Pavlovsky, L. Yu. Akinfieva, O. F. Boychuk. - Kiev: Vyshcha shkola, 1990. - 480 p.
11. Fedorchenko A. M. Theoretical Physics. Classical Mechanics / A. M. Fedorchenko. - Kiev: Vyshcha shkola. Main publishing house, 1983. - 351 p. Численное решение задачи аэродинамики при моделировании полета… О
12. Galchenko V. Ya. Numerical Analysis of the Spatial Configuration of Magnetic Fields of Objects of Complex Geometric Shape Taking into Account the Nonlinear Characteristics of Substances / V. Ya. Galchenko, D. L. Ostapushchenko // Information Technologies. – 2008. – №8. – P. 43-49.
13. Afonin P.M. Unmanned Aerial Vehicles / P.M. Afonin, I.S. Golubev, N.I. Kolotkov, and others; Ed. by L.S. Chernobrovkin. – Moscow: Mashinostroenie. – 440 p.
14. Pavlenko V.F. Combat Aviation Equipment: Aircraft, Power Plants, and Their Operation / V.F. Pavlenko, A.A. Dyachenko, V.I. Zhulev, and others; Ed. by V.F. Pavlenko. – Moscow: Voenizdat, 1984. – 320 p.
15. Samoylovich G.S. Hydroaeromechanics: Textbook for Universities / G.S. Samoylovich - Moscow: Mashinostroenie, 1980. - 280 p.
16. Golubeva O.V. Course in Continuum Mechanics. Textbook. Manual for pedagogical universities / O.V. Golubeva - Moscow: Vysshaya shkola, 1972. - 368 p.
17. Kurbatov P.A. Numerical calculation of electromagnetic fields / P.A. Kurbatov, S.A. Arinchin. - Moscow: Energoatomizdat, 1984. - 168 p.
18. Pripadchev A.D. Gorbunov A.A. Magdin A.G. Modeling of Stability and Controllability of Aircraft. = Infra-Engineering, 2021. – 116 p.
19. O.E. Lukyanov, D.V. Zolotov, O.U. Espinosa Barcenas, V.A. Komarov Determination of Aerodynamic Characteristics of Small-Sized Unmanned Aerial Vehicles in a Flight Experiment // Bulletin of Samara University. Aerospace Engineering, Technology and Mechanical Engineering. 2023. No. 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-aerodinamicheskih-harakteristik-malorazmernyh- bespilotnyh-letatelnyh-apparatov-v-lyotnom-eksperimente (date of access: 02.12.2025).
20. GOST R 57700.8-2018. Numerical modeling of physical processes. Numerical modeling of subsonic flows of viscous liquids and gases. Software verification: national standard of the Russian Federation: official publication: approved and put into effect by Order of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology dated February 6, 2018, No. 48-st. – Moscow: Standartinform, 2018. – 15 p.
21. Ulanov, S.I. Analysi s of the possibilities of using aircraft in terrain monitoring / S.I. Ulanov, O.A. Krivodubsky, A.A. Nikitina. International Peer -Reviewed Scientific Journal "Problems of Artificial Intelligence", ISSN 2413 -7383. 2023. No. 3(30).
22. Morzhov, V.I. Ermachkov, Yu.A. Modeling of Physical Processes in Aviation. Tutorial - Infra-Engineering, 2021. - 160 p.
23. Ulanov, S.I. Analysis of Modern Developments of Unmanned Aerial Vehicles / S.I. Ulanov, O.A. Krivodubsky, A.A. Nikitina. International Peer-Reviewed Scientific Journal "Problems of Artificial Intelligence", ISSN 2413-7383. 2024. No. 4(35).
24. Ismailov Kuat Kairatovich Determination of the aerodynamic characteristics of an unmanned aerial vehicle of an airplane type by analytical methods // Vestn. Tomsk. st ate University. Mathematics and mechanics. 2022. No. 78. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie -aerodinamicheskih -harakteristik-bespilotnogo -letatelnogo - apparata -samoletnogo -tipa-analiticheskimi -metodami (date of access: 02.12.2025).
25. Savishchenko Nikolay Petrovich, Apevalov Igor Vladimirovich, Dema Igor Anatolyevich, Popov Aleksandr Sergeevich Experimental studies of the aerodynamic characteristics of an unmanned aerial vehicle // Bulletin of Tula State University. Technical sciences. 2020. No. 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/eksperimentalnye-issledovaniya-aerodinamicheskih-harakteristik-

Issue: 4(39)'2025
Section: MATHEMATICAL MODELING, NUMERICAL METHODS AND SOFTWARE SYSTEMS
How to cite: D. L. Ostapushchenko, A. E. Voronov, V. V. Chernykh, M. O. Petrenko. NUMERICAL SOLUTION OF THE AERODYNAMICS PROBLEM IN MODELING THE FLIGHT OF UNMANNED AERIAL VEHICLES WITH INTELLIGENT CONTROL SYSTEMS // Problems of Artificial Intelligence. - 2025. - № 4 (39). - P. 99-111. - https://paijournal.guiaidn.ru/en/2025/4(39)-9.html

Back to issue 4(39)'2025