Sähkökäyttöisiä käyttövoimajärjestelmiä käytetään aktiivisesti moderneissa miehittämättömissä ilma -aluksissa ja ne tarjoavat korkean lentotehon. Keskeisten parametrien kasvua voidaan saavuttaa käyttämällä aurinkoenergiaa. On kehitetty useita kokeellisia aurinkokäyttöisiä UAV-laitteita-mutta mitään hankkeista ei ole vielä saatettu täysimittaiseen toimintaan todellisten ongelmien ratkaisemiseksi.
NASAn osallistuminen
1970- ja 1980 -luvun vaihteessa amerikkalainen AeroVironment -yhtiö teki tutkimusta lentokoneiden aurinkoenergian alalla. Vuonna 1983 hän sai NASAlta tilauksen luoda kokeellinen UAV, joka kykenee osoittamaan korkeita suorituskykyominaisuuksia. Uuden sarjan ensimmäisen projektin nimi oli HALSOL (High Altitude Solar). Se nimettiin myöhemmin Pathfinderiksi.
Samana vuonna tapahtui ensimmäinen kokenut drone -lento, mutta testit todettiin epäonnistuneiksi avainteknologioiden riittämättömän kehitystason vuoksi. Hankkeen viimeistely jatkui vuoteen 1993, jolloin kokeita jatkettiin. Pian Pathfinder esitteli kaikki uusien tekniikoiden ja komponenttien edut. Vuosien mittaan UAV on asettanut useita korkeus- ja lennon kestoennätyksiä aurinkoenergialla toimiville ajoneuvoille.
Vuonna 1998 kokenut drone päivitettiin Pathfinder Plus -projektin mukaisesti. Uudistaminen ja uusien sähkökomponenttien käyttöönotto ovat antaneet mahdollisuuden parantaa suorituskykyä ja uusia ennätyksiä. Samana ajanjaksona Centurion- ja Helios -prototyyppiset ilma -alukset luotiin ulkonäöltään samanlaisilla, mutta erilaisilla ominaisuuksilla.
NASAn ja AeroVironmentin kokeneet UAV -koneet rakennettiin yleisen kaavan mukaisesti. Pääsuunnitteluelementti oli suuri kuvasuhde, joka ulottui 29,5 m (Pathfinder) - 75 m (Helios). Siipiin asennettiin sähkömoottoreita vetoruuvilla (6–14 yksikköä) ja kynnet, joissa oli laskuteline ja varusteet. Kaikissa sarjan ajoneuvoissa oli kauko -ohjain, ja ne pystyivät kantamaan hyötykuormaa.
Aurinkopaneeleille annettiin suurin mahdollinen siipialue. Pathfinder -projektissa he antoivat 7,5 kW: n tehon, ja myöhemmässä Centurionissa he onnistuivat saamaan yli 30 kW. Varavirtalähteenä käytettiin ladattavia akkuja. Polttokennoja käytettiin myös myöhemmissä kokeissa.
Kokeellisilla droneilla ei ollut suurta lentonopeutta. Laajamittainen suora siipi rajoitti tämän parametrin arvoon 30-45 km / h. Samaan aikaan ennätyslentoja tehtiin 24–29 km: n korkeudessa ja ne kestivät vähintään 12–18 tuntia.
Eurooppalainen sarja
Vuodesta 2003 lähtien on työskennelty Zephyr -sarjan projekteissa. Aluksi uuden UAV: n loi brittiläinen QinetiQ -yritys, mutta myöhemmin työ siirrettiin Airbus -sotilasosastolle. Hankkeen tavoitteena oli luoda korkealla aurinkokennolla toimiva, pitkän lennon kestävä drone, joka kykenee kuljettamaan valvontalaitteita.
Vuosikymmenen puolivälissä testit aloitettiin pienennetyn teknologian esittelylaitteella. Zephyr 6 osoitti suunnittelun mahdollisuudet kokonaisuudessaan ja sen yksittäiset elementit. Vuonna 2008 tämä UAV nousi 19 km: n korkeuteen. Sitten tuli täysikokoinen Zephyr 7 -prototyyppi, joka asetti heinäkuussa 2010 yli 14 päivän lennon kestoennätyksen. Vuonna 2018 toinen prototyyppi, Zephyr 8 (Zephyr S), pysyi ilmassa lähes 26 päivää.
Airbus Zephyr -sarjan UAV: t saavat suuren kuvasuhteen siiven, jossa on kohotetut kärjet. Suurimman Zephyr 8: n siipiväli on 28 m. Paino - jopa 50-70 kg, joista enintään 5 kg putoaa hyötykuormaan. Sähkömoottorit sijaitsevat siiven etureunassa; ohut, höyhenpeitteinen hännänpuomi on kiinnitetty taakse. Lähes koko siiven yläpinta annetaan aurinkopaneeleille. Lisäksi UAV: ssa on akkuja, jotka varmistavat lennon ilman auringonvaloa. Lentonopeus ei ylitä 50–60 km / h, mutta hankkeen tavoitteena oli kuitenkin saada suuri kantama, korkeus ja kesto.
Zephyr -sarjan hankkeiden kehittäminen jatkuu. Olemassa olevia koneita parannetaan todellisten tehtävien suorittamiseksi ja luodaan uusia näytteitä, joilla on erilaiset ominaisuudet. Tällä hetkellä tällaisia UAV -laitteita pidetään valvontalaitteiden, elektronisten laitteiden jne. Kantajina.
Miehitetystä miehittämättömäksi
Erityisen kiinnostavaa on samannimisen sveitsiläisen yrityksen Solar Impulse -hanke. Hän ehdottaa aurinkokäyttöisten miehitettyjen lentokoneiden rakentamista. Vuodesta 2009 lähtien kaksi vastaavaa konetta on osallistunut lentotesteihin. Ajan myötä kehitysyhtiö ilmoitti aikovansa luoda miehittämättömän version olemassa olevasta koneesta.
Marraskuussa 2019 Solar Impulse saattoi Leonardo ja Northrop Grummanin avustuksella yhden prototyypin muuttamisen UAV: ksi. Lentotestit oli suunniteltu vuosille 2020-21, ja 20-luvun alussa on mahdollista käynnistää pienimuotoinen tuotanto todellisten asiakkaiden edun mukaisesti. Uskotaan, että tällaisella dronella on kilpailuetu korkean suorituskyvyn ominaisuuksien muodossa.
UAV: ksi uudelleenrakennetussa Solar Impulse 2: ssa on 72 m: n suora siipi, jonka alle on asennettu kevyt runko ja neljä sähkömoottoria. Käytettiin aurinkopaneelien ja akkujen yhdistelmää; huipputeho 66 kW. Kone kehitti jopa 140 km / h nopeuden ja nousi 12 km. Miehittämättömän muutoksen suunnitteluominaisuudet ovat korkeammat. Erityisesti lennon kestoa jatketaan 90 päivään.
Rajoitetut näkymät
Viime vuosikymmeninä aurinkokennojen alalla on tapahtunut merkittävää edistystä. Uusia paneeleja, akkuja ja sähkömoottoreita, joilla on parannetut ominaisuudet, kehitetään ja otetaan käyttöön; lentokoneiden rakentamisessa käytetään nykyaikaisia materiaaleja, jotka takaavat kestävyyden ja keveyden. Kaikista ponnisteluista huolimatta tällaiset dronit eivät ole vielä saavuttaneet täysimittaista toimintaa.
Kaikista tutkijoiden ponnisteluista huolimatta aurinkopaneelit eivät ole vielä kovin tehokkaita. Tämän seurauksena niiden alle on annettava suurin mahdollinen pinta -ala samalla kun kevennetään rakennetta. Vain tällaisissa olosuhteissa on riittävästi energiaa moottorien virransyöttöön ja akkujen lataamiseen. Lisäksi tarvitaan toimenpiteitä moottorien virransyötön ylläpitämiseksi riippumatta tulevan valon voimakkuudesta tai ilman sitä.
Tämän seurauksena miehitetty lentokone tai UAV, joka on rakennettu jopa kehittyneen teknologian avulla, osoittautuu suureksi ja kalliiksi, mutta ei voi kantaa merkittävää hyötykuormaa. Se pystyy kuitenkin osoittamaan korkeita lento -ominaisuuksia, ja siksi se on tietyn käytännön etu.
Mahdollisuus lentää pitkään korkealla voi olla hyödyllistä tiedustelussa tai tilanteen seurannassa eri tilanteissa. Hankkeita ehdotetaan myös "ilmakehän satelliiteille" - pitkäaikaisille miehittämättömille ilma -aluksille, joissa on laitteita radiosignaalien välittämiseksi. Tällaisen tekniikan odotetaan pystyvän pysymään tietyllä alueella pitkään ja tarjoamaan jatkuvaa viestintää, mikä on helpompaa ja halvempaa korvausta avaruusaluksille.
On selvää, että nykyisellä taktisten ja teknisten ominaisuuksien tasolla aurinkokäyttöiset UAV: t eivät voi olla taistelulajeja. Rajoitettu kantokyky ei salli suurten ampumatarvikkeiden ottamista, ja ominainen ulkonäkö lisää näkyvyyttä kaikille havaintavälineille. Kuitenkin tiedustelulennokit ja toistimet voivat kiinnostaa myös armeijoita.
Aurinkokennoja kehitetään useissa maissa ja edistystä on tapahtunut merkittävästi. Tällaisten laitteiden ominaisuudet lisääntyvät vähitellen, ja lähitulevaisuudessa ensimmäiset näytteet pystyvät saavuttamaan todellisen toiminnan. Tätä suuntaa ei kuitenkaan pidä yliarvioida. Käytännössä tällaisista droneista tulee todennäköisesti tehokas keino täyttää tiettyjä markkinarakoja, joissa ne voivat hyödyntää koko potentiaalinsa eivätkä ilmaista luontaisia haittoja.
