robogeek.ru

все о роботах и робототехнике

edu.robogeek.ru

все об обучении робототехнике

Российский беспилотный аппарат на солнечных батареях прошел испытания

Прототип российского атмосферного спутника с распределенной системой автоматического управления успешно завершил летные испытания. Проект реализуется Фондом перспективных исследований и научным коллективом компании «Тайбер» в рамках проекта «Разработка и испытание летающей лаборатории беспилотного высотного комплекса сверхдлительного функционирования, шифр «Сова».

Конечная цель выполнения проекта — экспериментальное подтверждение возможности обеспечения сверхдлительного полета на всех широтах Российской Федерации, в том числе и на широтах выше 66,5 градусов. Начальным этапом проекта предусматривалось теоретическое и экспериментальное подтверждение реализуемости оригинального способа управления подъёмной силой крыла по всей его длине.

Первый прототип атмосферного спутника имеет 9-ти метровый размах крыла и предельно легкую конструкцию - 12 кг. Летные испытания беспилотного аппарата, оснащенного солнечными панелями и аккумуляторными батареями, полностью подтвердили работоспособность принятых технических решений. Продолжительность экспериментального полета составила 50 часов на высоте до 9000м, при этом длительность полета была ограничена не возможностями модели, а исключительно решением руководителя испытаний о достаточности цикла для подтверждения заявленных характеристик.

Летные тесты показали положительный баланс энергии после 2-х циклов работы энергетической системы спутника («день–ночь») с запасом энергии более 30%. В испытательных полётах аппарат показал высокую стабильность и стойкость к турбулентности в сложных метеоусловиях. Начало летных испытаний второго прототипа комплекса «Сова» с размахом крыла 28 метров («высотный, с ретранслятором на борту» - 20 000 м.) запланировано на сентябрь 2016 года.

Нашей редакции удалось побеседовать о разработке российского атмосферного спутника с руководителем проекта от компании «Тайбер» Юрием Тыцыком и выяснить интересные технические моменты.

Robogeek.ru: Какая именно задача была поставлена перед разработчиками Вашей компании по проекту летающей лаборатории с шифром «Сова»? Какой беспилотник требовалось получить на выходе?

Юрий Тыцык: Задача последовала после того, как мы подтвердили идею на небольших моделях и было принято на базе этой схемы построить полноразмерный атмосферный спутник, так как именно для этой области она наиболее подходящая. Можно сказать, что мы сами себе поставили задачу исходя из соображений целесообразности и достижимости результата. Естественно, мы планируем с помощью этой концепции побить существующие рекорды и сделать эту технологию более доступной, так как она не требует применения «космических технологий» при постройке самолёта.

Robogeek.ru: Расскажите, пожалуйста, подробнее о новой аэродинамической схеме, которая реализована на беспилотнике. Такая схема впервые применяется на беспилотных летательных аппаратах?

Ю.Т.: В представленном аппарате управление осуществляется изменением угла атаки отдельных частей крыла, что позволяет эффективно управлять не только креном, но и прогибом крыла. Это позволяет аппарату безопасно эксплуатироваться в условиях турбулентности. В алгоритмах управления геометрией крыла атмосферного спутника применен ряд уникальных решений, не имеющих мировых аналогов.

Robogeek.ru: За счет чего реализована возможность существенного понижения энергопотребления и увеличения длительности полета беспилотника?

Ю.Т.: В первую очередь, за счёт крыла большого удлинения (соотношение длины крыла к ширине). Крылья большого удлинения требуются для самолётов, которые большую часть лётного времени проводят на режимах больших потребных Су (Су -коэффициент подъёмной силы). Именно в таком режиме 99% времени летает любой атмосферный спутник. В прикреплённом графике показана зависимость индуктивного сопротивления крыла от удлинения.

Из этого графика видно, что при удлинении 15 единиц Сх - 0.25, а при удлинении 30 единиц Сх - 0.1. Это более чем в 2 раза! Это один из 3- основных коэффициентов, влияющих на общее сопротивление самолёта и вклад индуктивного сопротивления является основным. В общем, можно сказать, что если у самолёта в 2 раза длиннее крыло при той же площади, то его эффективность примерно на 30% выше. На аппарате «СОВА» с размахом крыла 9.5 метров мы применили крыло с удлинением 34 единицы, что, на сегодняшний день, является рекордным для атмосферных спутников.

Robogeek.ru: Существуют ли подобные отечественные или зарубежные проекты, или Ваша разработка не имеет аналогов?

Ю.Т.: По поводу аналогов, ничего похожего на сегодняшний день, по нашим сведениям, нигде в мире не реализовано, даже в виде экспериментальных моделей. Недавно основное внимание было уделено проекту компании Facebook «Aquila». Этот аппарат предназначен для полетов на высоте более 18 тыс. метров, что позволяет ему находиться практически выше всех возможных атмосферных явлений. Аппарат летает над облаками и разнообразными погодными условиями, где окружающая среда и ветер, как правило, достаточно стабильны или, по крайней мере, очень предсказуемы. Находясь на такой высоте, в поле зрения беспилотника попадает сразу порядка 45 тыс. квадратных километров земной поверхности. Поэтому базовая станция сотовой связи, установленная на «Aquila», смогла бы заменить 100 таких станций на поверхности Земли.

Основное применение «Aquila» в Facebook видят в Африке. Там, где создание наземных базовых станций связи и дорого, и не безопасно. В этом плане Россия в чем-то похожа – огромные пространства, геополитические интересы в мировом океане и невозможность полноценного развития спутниковой группировки связи и разведки.

Как отмечают разработчики, российский атмосферный спутник поможет решить проблемы обеспечения длительного мониторинга наземных, воздушных и околоземных объектов на разных широтах земного шара, а также удовлетворить растущие телекоммуникационные запросы в различных сферах деятельности. Эти функции обычно выполняют космические аппараты, которые имеют высокую стоимость и при этом далеко не в полной мере удовлетворяют решению задач, особенно в части обеспечения реального масштаба времени наблюдения. Беспилотный аппарат на солнечной энергии выполнит эти миссии более эффективно и с меньшими затратами, чем искусственные спутники земли, пилотируемые летательные аппараты либо беспилотники на топливных элементах. Новая российская разработка предоставит уникальные возможности для применения как в гражданских отраслях экономики, так и для решения задач обороны и безопасности Российской Федерации.

Комментарии

(1) Добавить комментарий