Elektriske fremdriftssystemer brukes aktivt i moderne ubemannede luftfartøyer og gir høy flyytelse. Ytterligere vekst av viktige parametere kan oppnås ved bruk av solenergi. En rekke eksperimentelle soldrevne UAVer er utviklet-men ingen av prosjektene er ennå brakt til fullverdig drift med løsning av virkelige problemer.
Med deltagelse av NASA
På begynnelsen av syttitallet og åttitallet forsket det amerikanske selskapet AeroVironment på solenergi for fly. I 1983 mottok hun en ordre fra NASA om å lage en eksperimentell UAV som kunne vise egenskaper med høy ytelse. Det første prosjektet i den nye serien fikk navnet HALSOL (High Altitude Solar). Den ble senere omdøpt til Pathfinder.
Samme år fant den første flyvningen til en erfaren drone sted, men testene ble anerkjent som mislykkede på grunn av utilstrekkelig utviklingsnivå for viktige teknologier. Fullføringen av prosjektet fortsatte til 1993, da testene ble gjenopptatt. Snart nok viste Pathfinder alle fordelene med ny teknologi og komponenter. Gjennom årene har UAV satt en rekke høyde- og flyvetidsrekorder for soldrevne kjøretøyer.
I 1998 ble en erfaren drone oppgradert i henhold til Pathfinder Plus -prosjektet. Omdesignet og introduksjonen av nye elektriske komponenter har gjort at ytelsen kan forbedres igjen og nye rekorder er satt. I samme periode ble Centurion og Helios Prototype UAVer opprettet med et lignende utseende, men med forskjellige egenskaper.
Erfarne UAVer fra NASA og AeroVironment ble bygget i henhold til den generelle ordningen. Hoveddesignelementet var en stor sideforholdsvinge som spenner fra 29,5 m (Pathfinder) til 75 m (Helios). På vingen ble elektriske motorer med trekkskruer (fra 6 til 14 enheter) og naceller med et landingsutstyr og utstyr installert. Alle kjøretøyer i serien hadde fjernkontroll og kunne bære litt nyttelast.
Det maksimalt mulige vingearealet ble gitt til solcellepaneler. I Pathfinder -prosjektet ga de ut strøm på 7,5 kW, og i det senere Centurion klarte de å få mer enn 30 kW. Oppladbare batterier ble brukt som reservekilde. Brenselceller ble også brukt i senere forsøk.
Eksperimentelle droner hadde ikke høy flygehastighet. Den store spennflaten rett vinge begrenset denne parameteren til 30-45 km / t. Samtidig ble det rekordflyvninger i 24-29 km høyder og varte minst 12-18 timer.
Europeisk serie
Siden 2003 har det blitt arbeidet med prosjekter i Zephyr -serien. Opprinnelig ble den nye UAV opprettet av det britiske selskapet QinetiQ, men senere ble arbeidet overført til Airbus militære avdeling. Målet med prosjektet var å lage en solcelledrevet drone i stor høyde med lang flyvetid, i stand til å bære overvåkingsutstyr.
I midten av tiåret begynte tester på demonstrasjonsapparater med redusert teknologi. Zephyr 6 demonstrerte potensialet i designet som helhet og dets individuelle elementer. I 2008 klatret denne UAV til 19 km høyde. Så kom prototypen i full størrelse Zephyr 7. I juli 2010 satte den en rekordvarighet på mer enn 14 dager. I 2018 forble en annen prototype, Zephyr 8 (Zephyr S), i luften i nesten 26 dager.
UAVer i Airbus Zephyr -serien får en stor sideforholdsfløy med hevede tips. Den største Zephyr 8 har et vingespenn på 28 m. Vekt - opptil 50-70 kg, hvorav ikke mer enn 5 kg faller på nyttelasten. Elektriske motorer er plassert på vingens forkant; en tynn halebom med fjærdrakt er festet bak. Nesten hele den øvre overflaten av vingen er gitt over til solcellepaneler. I tillegg har UAV akkumulatorer for å sikre flyging uten sollys. Flyhastigheten overstiger ikke 50-60 km / t, men målet med prosjektet var å oppnå et høyt område, høyde og varighet.
Utviklingen av prosjektene i Zephyr -serien fortsetter. Forbedringen av eksisterende maskiner utføres for å oppfylle virkelige oppgaver, så vel som nye prøver med forskjellige egenskaper opprettes. For øyeblikket regnes slike UAVer som bærere av overvåkingsutstyr, elektronisk utstyr, etc.
Fra bemannet til ubemannet
Av særlig interesse er Solar Impulse -prosjektet til det sveitsiske selskapet med samme navn. Han foreslår bygging av soldrevne bemannede fly. Siden 2009 har to lignende maskiner deltatt i flytester. Over tid kunngjorde utviklingsselskapet sin intensjon om å lage en ubemannet versjon av det eksisterende flyet.
I november 2019 fullførte Solar Impulse, med hjelp av Leonardo og Northrop Grumman, konverteringen av et av prototypeflyene til en UAV. Flytester var planlagt til 2020-21, og i begynnelsen av tjueårene er det mulig å starte produksjon i liten skala av hensyn til virkelige kunder. Det antas at en slik drone har et konkurransefortrinn i form av egenskaper med høy ytelse.
Solar Impulse 2, ombygd til en UAV, har en rett vinge med et spenn på 72 m, under hvilken en lett flykropp og fire naceller av elektriske motorer er installert. En kombinasjon av solcellepaneler og akkumulatorer ble brukt; toppeffekt 66 kW. Flyet utviklet en hastighet på opptil 140 km / t og klatret 12 km. Designkarakteristikken til den ubemannede modifikasjonen vil være høyere. Spesielt vil flytiden økes til 90 dager.
Begrensede utsikter
De siste tiårene har det vært betydelige fremskritt innen solenergi UAV. Nye typer paneler, batterier og elektriske motorer med forbedrede egenskaper utvikles og introduseres; moderne materialer brukes i konstruksjonen av flyrammer, noe som sikrer holdbarhet og lav vekt. Samtidig, til tross for all innsats, har slike droner ennå ikke nådd fullverdig operasjon.
Til tross for all innsats fra forskere, er solcellepaneler ennå ikke veldig kraftige. Som et resultat, under dem er det nødvendig å gi maksimalt mulig område samtidig som strukturen lysner. Bare under slike forhold er det nok energi til å drive motorene og lade batteriene. I tillegg er det nødvendig med tiltak for å opprettholde strømforsyningen til motorene uavhengig av intensiteten til det innfallende lyset eller i fravær.
Som et resultat viser det seg at et bemannet fly eller en UAV, bygget selv med bruk av avansert teknologi, er stort og dyrt, men kan ikke bære en betydelig nyttelast. Den er imidlertid i stand til å vise høye flygeegenskaper og er derfor av viss praktisk interesse.
Evnen til å fly lenge i store høyder kan være nyttig når du utfører rekognosering eller overvåker situasjonen i forskjellige situasjoner. Det foreslås også prosjekter for "atmosfæriske satellitter" - ubemannede luftfartøyer med lang flytur med utstyr for videresending av radiosignaler. Slik teknologi forventes å kunne bo i et gitt område i lang tid og gi konstant kommunikasjon, og være en enklere og billigere erstatning for romfartøy.
Selvfølgelig, på det nåværende nivået av taktiske og tekniske egenskaper, kan soldrevne UAV ikke være kampene. Den begrensede bæreevnen tillater ikke å ta stor ammunisjon, og det karakteristiske utseendet vil øke synligheten for alle deteksjonsmidler. Imidlertid kan rekognoseringsdroner og repeatere også være av interesse for hærer.
Solar UAV er under utvikling i flere land, og det har vært betydelig fremgang. Egenskapene til slikt utstyr øker gradvis, og i overskuelig fremtid er de første prøvene ganske i stand til å nå reell drift. Denne retningen bør imidlertid ikke overvurderes. I praksis vil slike droner sannsynligvis bli et effektivt middel for å fylle spesifikke nisjer der de kan realisere sitt fulle potensial og ikke vise iboende ulemper.
