Elektriska framdrivningssystem används aktivt i moderna obemannade flygbilar och ger hög flygprestanda. Ytterligare tillväxt av viktiga parametrar kan uppnås genom att använda solenergi. Ett antal experimentella soldrivna UAV har utvecklats-men inget av projekten har ännu tagits i full drift med lösningen av verkliga problem.
Med deltagande av NASA
I början av sjuttio- och åttiotalet forskade det amerikanska företaget AeroVironment inom området solenergi för flygplan. År 1983 fick hon en order från NASA om att skapa en experimentell UAV som kunde visa högpresterande egenskaper. Det första projektet i den nya serien fick namnet HALSOL (High Altitude Solar). Det döptes senare till Pathfinder.
Samma år ägde den första flygningen av en erfaren drönare rum, men testerna erkändes som misslyckade på grund av otillräcklig utvecklingsnivå för nyckelteknologi. Slutförandet av projektet fortsatte fram till 1993, då testerna återupptogs. Snart nog visade Pathfinder alla fördelar med ny teknik och komponenter. Under årens lopp har UAV satt ett antal höjd- och flygtidrekord för soldrivna fordon.
1998 uppgraderades en erfaren drone enligt Pathfinder Plus -projektet. Omdesignen och introduktionen av nya elektriska komponenter har gjort att prestandan kan förbättras igen och nya rekord har satts. Under samma period skapades UAV: erna Centurion och Helios Prototype med ett liknande utseende, men med olika egenskaper.
Erfarna UAV från NASA och AeroVironment byggdes enligt det allmänna schemat. Det huvudsakliga designelementet var en stor bildförhållandevinge som sträckte sig från 29,5 m (Pathfinder) till 75 m (Helios). På vingen installerades elmotorer med dragskruvar (från 6 till 14 enheter) och naceller med landningsställ och utrustning. Alla fordon i serien hade fjärrkontroll och kunde bära lite nyttolast.
Det största möjliga vingområdet gavs till solpaneler. I Pathfinder -projektet gav de ut effekt på 7,5 kW, och i senare Centurion lyckades de få mer än 30 kW. Laddningsbara batterier användes som reservkälla. Bränsleceller användes också i senare experiment.
Experimentella drönare hade inte hög flyghastighet. Den stora vingen med räckvidd begränsade denna parameter till 30-45 km / h. Samtidigt gjordes rekordflygningar på 24-29 km höjder och varade minst 12-18 timmar.
Europeiska serier
Sedan 2003 har arbete utförts på projekt i Zephyr -serien. Ursprungligen skapades den nya UAV av det brittiska företaget QinetiQ, men senare överfördes arbetet till Airbus militära avdelning. Målet med projektet var att skapa en höghöjd soldriven drönare med en lång flygtid, som kan bära övervakningsutrustning.
I mitten av decenniet började tester på en demonstrationsapparat med reducerad teknik. Zephyr 6 demonstrerade designens potential som helhet och dess individuella element. 2008 klättrade denna UAV till 19 km höjd. Sedan kom prototypen i full storlek Zephyr 7. I juli 2010 satte den ett flygrekord på mer än 14 dagar. År 2018 förblev en annan prototyp, Zephyr 8 (Zephyr S), i luften i nästan 26 dagar.
UAV: er i Airbus Zephyr -serien får en stor bildförhållandevinge med upphöjda spetsar. Den största Zephyr 8 har ett vingspann på 28 m. Vikt - upp till 50-70 kg, varav högst 5 kg faller på nyttolasten. Elmotorer är placerade på framkanten av vingen; en tunn svansbom med fjäderdräkt är fäst på baksidan. Nästan hela den övre ytan av vingen överlämnas till solpaneler. Dessutom har UAV ackumulatorer för att säkerställa flygning i avsaknad av solljus. Flyghastigheten överstiger inte 50-60 km / h, men målet med projektet var att uppnå en hög räckvidd, höjd och varaktighet.
Utvecklingen av Zephyr -seriens projekt fortsätter. Förbättringen av befintliga maskiner utförs för att uppfylla verkliga uppgifter, liksom nya prover med olika egenskaper skapas. För närvarande betraktas sådana UAV som bärare av övervakningsutrustning, elektronisk utrustning etc.
Från bemannad till obemannad
Av särskilt intresse är Solar Impulse -projektet för det schweiziska företaget med samma namn. Han föreslår byggandet av soldrivna bemannade flygplan. Sedan 2009 har två liknande maskiner deltagit i flygprov. Med tiden tillkännagav utvecklingsbolaget sin avsikt att skapa en obemannad version av det befintliga flygplanet.
I november 2019 slutförde Solar Impulse, med hjälp av Leonardo och Northrop Grumman, konverteringen av ett av prototypflygplanet till en UAV. Flygtester var planerade till 2020-21, och i början av tjugoårsåldern är det möjligt att starta småskalig produktion i riktiga kunders intresse. Man tror att en sådan drönare har en konkurrensfördel i form av högpresterande egenskaper.
Solar Impulse 2, ombyggt till en UAV, har en rak vinge med en spännvidd på 72 m, under vilken en lättkropp och fyra naceller av elmotorer är installerade. En kombination av solpaneler och ackumulatorer användes; toppeffekt 66 kW. Planet utvecklade en hastighet på upp till 140 km / h och klättrade 12 km. Designkännetecknen för den obemannade modifieringen kommer att vara högre. Särskilt kommer flygtiden att förlängas till 90 dagar.
Begränsade utsikter
Under de senaste decennierna har det skett betydande framsteg inom solenergi UAV. Nya typer av paneler, batterier och elmotorer med förbättrade egenskaper utvecklas och introduceras; moderna material används för konstruktion av flygramar, vilket garanterar hållbarhet och låg vikt. Samtidigt har sådana drönare, trots alla ansträngningar, ännu inte nått fullvärdig operation.
Trots alla forskares ansträngningar är solpaneler ännu inte särskilt kraftfulla. Som ett resultat är det under dem nödvändigt att ge största möjliga yta samtidigt som strukturen lättas upp. Endast under sådana förhållanden finns det tillräckligt med energi för att driva motorerna och ladda batterierna. Dessutom behövs åtgärder för att bibehålla strömförsörjningen till motorerna oavsett intensiteten hos det infallande ljuset eller i dess frånvaro.
Som ett resultat visar sig ett bemannat flygplan eller UAV, byggt även med användning av avancerad teknik, vara stort och dyrt, men kan inte bära en betydande nyttolast. Den kan emellertid visa höga flygegenskaper och är därför av visst praktiskt intresse.
Möjligheten att flyga länge på höga höjder kan vara användbar vid spaning eller övervakning av situationen i olika situationer. Projekt föreslås också för "atmosfäriska satelliter" - obemannade luftfarkoster med lång flygtid med utrustning för vidarebefordran av radiosignaler. Sådan teknik förväntas kunna stanna länge i ett visst område och ge konstant kommunikation, vilket är en enklare och billigare ersättning för rymdfarkoster.
Uppenbarligen, på nuvarande nivå av taktiska och tekniska egenskaper, kan soldrivna UAV inte vara stridsbåtar. Den begränsade bärförmågan kommer inte att tillåta stor ammunition, och det karaktäristiska utseendet ökar synligheten för alla detekteringsmedel. Rekognoseringsdronor och repeaters kan dock också vara av intresse för arméer.
Solar UAV är under utveckling i flera länder och det har skett betydande framsteg. Egenskaperna hos sådan utrustning ökar gradvis, och inom överskådlig framtid är de första proverna ganska kapabla att nå verklig drift. Denna riktning bör dock inte överskattas. I praktiken kommer sådana drönare sannolikt att bli ett effektivt sätt att fylla specifika nischer där de kan förverkliga sin fulla potential och inte visa inneboende nackdelar.
