Системите за електрическо задвижване се използват активно в съвременните безпилотни летателни апарати и осигуряват високи летателни характеристики. По -нататъшен растеж на ключови параметри може да бъде постигнат чрез използване на слънчева енергия. Разработени са редица експериментални безпилотни летателни апарати със слънчева енергия-но нито един от проектите все още не е дошъл до пълноценна работа с решаването на реални проблеми.
С участието на НАСА
В края на седемдесетте и осемдесетте години американската компания AeroVironment провежда изследвания в областта на слънчевата енергия за самолети. През 1983 г. тя получава поръчка от НАСА за създаване на експериментален БЛА, способен да показва високи работни характеристики. Първият проект от новата серия беше наречен HALSOL (High Altitude Solar). По -късно е преименуван на Pathfinder.
През същата година се състоя първият полет на опитен дрон, но тестовете бяха признати за неуспешни поради недостатъчното ниво на развитие на ключови технологии. Финализирането на проекта продължава до 1993 г., когато тестовете са възобновени. Скоро Pathfinder показа всички предимства на новите технологии и компоненти. През годините БЛА е поставил редица рекорди за надморска височина и продължителност на полета за превозни средства със слънчева енергия.
През 1998 г. опитен дрон е модернизиран според проекта Pathfinder Plus. Редизайнът и въвеждането на нови електрически компоненти позволиха отново да се подобрят производителността и да се поставят нови рекорди. В същия период са създадени безпилотни летателни апарати Centurion и Helios Prototype с подобен външен вид, но с различни характеристики.
Опитни безпилотни летателни апарати от НАСА и AeroVironment са построени по общата схема. Основният елемент на дизайна беше крило с голямо съотношение на страните, обхващащо от 29,5 м (Pathfinder) до 75 м (Хелиос). На крилото бяха монтирани електродвигатели с дърпащи винтове (от 6 до 14 единици) и гондоли с шаси и оборудване. Всички превозни средства от поредицата имаха дистанционно управление и можеха да носят известен товар.
Максималната възможна площ на крилото беше предоставена на слънчевите панели. В проекта Pathfinder те дават мощност от 7,5 kW, а в по -късния Centurion успяват да получат повече от 30 kW. Акумулаторните батерии бяха използвани като резервен източник на енергия. Горивните клетки също бяха използвани в по -късни експерименти.
Експерименталните дронове нямаха висока скорост на полет. Правото крило с голям размах ограничава този параметър до 30-45 км / ч. В същото време бяха извършени рекордни полети на височина 24-29 км и продължиха поне 12-18 часа.
Европейски сериал
От 2003 г. се работи по проекти от серията Zephyr. Първоначално новият БЛА е създаден от британската компания QinetiQ, но по -късно работата е прехвърлена във военния отдел на Airbus. Целта на проекта беше да се създаде високопланетен дрон със слънчева енергия с голяма продължителност на полета, способен да носи оборудване за наблюдение.
В средата на десетилетието започнаха тестове на демонстрационен апарат с намалена технология. Zephyr 6 демонстрира потенциала на дизайна като цяло и отделните му елементи. През 2008 г. този БЛА се изкачи на височина от 19 км. След това дойде пълноразмерният прототип Zephyr 7. През юли 2010 г. той постави рекорд за продължителност на полета над 14 дни. През 2018 г. друг прототип, Zephyr 8 (Zephyr S), остана във въздуха почти 26 дни.
БПЛА от серията Airbus Zephyr получават крило с голямо съотношение на страните с повдигнати върхове. Най -големият Zephyr 8 има размах на крилата 28 m. Тегло - до 50-70 кг, от които не повече от 5 кг падат върху полезния товар. Електрическите двигатели са разположени на предния ръб на крилото; тънка опашна стрела с оперение е прикрепена отзад. Почти цялата горна повърхност на крилото е отдадена на слънчеви панели. Освен това безпилотният летателен апарат разполага с акумулатори за осигуряване на полет при липса на слънчева светлина. Скоростта на полета не надвишава 50-60 км / ч, но целта на проекта беше да се получи голям обхват, надморска височина и продължителност.
Развитието на проектите от серията Zephyr продължава. Подобряването на съществуващите машини се извършва с цел изпълнение на реални задачи, както и се създават нови образци с различни характеристики. В момента такива БЛА се считат за носители на оборудване за наблюдение, електронно оборудване и др.
От пилотирани до безпилотни
Особен интерес представлява проектът Solar Impulse на едноименната швейцарска компания. Той предлага изграждането на пилотирани самолети със слънчева енергия. От 2009 г. две подобни машини участват в летателни изпитания. С течение на времето компанията за развитие обяви намерението си да създаде безпилотна версия на съществуващия самолет.
През ноември 2019 г. Solar Impulse, със съдействието на Leonardo и Northrop Grumman, завърши преобразуването на един от прототипите на самолет в БЛА. Летните изпитания бяха насрочени за 2020-21 г., а в началото на двадесетте години е възможно да се стартира дребномащабно производство в интерес на реалните клиенти. Смята се, че такъв дрон има конкурентно предимство под формата на високоефективни характеристики.
Solar Impulse 2, преустроен в БЛА, има право крило с размах 72 м, под което са монтирани лек фюзелаж и четири гондоли на електродвигатели. Използвана е комбинация от слънчеви панели и акумулатори; пикова мощност 66 kW. Самолетът развива скорост до 140 км / ч и изкачва 12 км. Характеристиките на дизайна на безпилотната модификация ще бъдат по -високи. По -специално продължителността на полета ще бъде увеличена на 90 дни.
Ограничени перспективи
През последните десетилетия има значителен напредък в областта на слънчевите БЛА. Разработват се и се въвеждат нови видове панели, батерии и електродвигатели с подобрени характеристики; съвременни материали се използват при конструирането на корпуси, гарантиращи издръжливост и ниско тегло. В същото време, въпреки всички усилия, такива дронове все още не са достигнали пълноценна работа.
Въпреки всички усилия на учените, слънчевите панели все още не са много мощни. В резултат на това под тях е необходимо да се даде максимално възможна площ, като същевременно се изсветли структурата. Само при такива условия има достатъчно енергия за захранване на двигателите и зареждане на батериите. Освен това са необходими мерки за поддържане на захранването на двигателите, независимо от интензитета на падащата светлина или при нейното отсъствие.
В резултат на това пилотиран самолет или БЛА, построен дори с използването на съвременни технологии, се оказва голям и скъп, но не може да носи значителен полезен товар. Той обаче може да покаже високи летателни характеристики и следователно представлява известен практически интерес.
Способността да се лети дълго време на голяма надморска височина може да бъде полезна при провеждане на разузнаване или наблюдение на ситуацията в различни ситуации. Предлагат се и проекти за "атмосферни спътници" - безпилотни летателни апарати с продължителност на полета с оборудване за предаване на радиосигнали. Очаква се такава технология да може да остане в дадена зона за дълго време и да осигурява постоянна комуникация, като бъде по -лесна и евтина замяна на космически кораби.
Очевидно при сегашното ниво на тактически и технически характеристики безпилотните летателни апарати със слънчева енергия не могат да бъдат бойни. Ограничената товароносимост няма да позволи вземането на големи боеприпаси, а характерният външен вид ще увеличи видимостта за всяко средство за откриване. Въпреки това разузнавателните дронове и повторители също могат да представляват интерес за армиите.
Слънчевите безпилотни летателни апарати се разработват в няколко страни и е постигнат значителен напредък. Характеристиките на такова оборудване постепенно се увеличават и в обозримо бъдеще първите проби са напълно способни да достигнат реална експлоатация. Тази посока обаче не бива да се надценява. На практика подобни дронове вероятно ще се превърнат в ефективно средство за запълване на конкретни ниши, в които могат да реализират пълния си потенциал и да не показват присъщи недостатъци.
