Благоприятен ъгъл на видимост
Стратосферните височини от порядъка на 18-30 километра са слабо усвоени от хората. В този вид "близо до космоса" самолети се вземат рядко и там няма космически кораби. Но такъв слой във въздушния слой на Земята е много удобен за скрито наблюдение. Първо, самолетите на такива височини могат да обследват район, сравним с териториите на Афганистан или Сирия, и в същото време да патрулират над една територия за дълго време. В същото време орбиталният спътник прескача терена доста бързо, като често няма време да улови важни обекти и процеси. Второ, наземните системи за противовъздушна отбрана все още не са проектирани да търсят и унищожават такива малки и големи надморски разузнавателни самолети. Според изчисленията ефективната площ на разсейване може да достигне 0,01 m2… Разбира се, с масовото появяване на такива псевдо спътници в небето, ПВО ще намери решения за прихващане, но цената на унищожаването може да бъде непосилна. В допълнение към разузнаването, височинните дронове могат да осигурят комуникация и навигация.
Повечето от разработените досега дронове, проектирани за такива височини, са изградени на базата на слънчеви клетки и батерии. На височини от няколко десетки километри слънчевата енергия се "абсорбира" много по -ефективно, което позволява на крилата машина не само да захранва електрически двигатели, но и да съхранява енергия в батерии. През нощта дроновете използват това, което съхраняват през деня; призори цикълът се повтаря. Оказва се един вид машина за вечно движение, която позволява на машини да летят от няколко дни до няколко години на височина до 30 километра. Например, ако един такъв псевдосателит замени известния Global Hawk, тогава само операторът ще спести около 2000 тона гориво годишно. Това не взема предвид по -ниските разходи и много по -дългото време на експлоатация. Цялата тази информация обаче е теоретична: досега записът за продължителността на полета на такова оборудване е 26 дни. Това беше постигнато през 2018 г. от европейския псевдосателит Airbus Zephyr.
В сравнение с класическите спътници, надморските безпилотни летателни апарати естествено са много по-евтини и са по-близо до Земята, което гарантира висококачествено снимане и наблюдение. Гореспоменатият Airbus Zephyr е 10 пъти по -евтин от Global Hawk и 100 пъти по -евтин от спътниците World View. В този случай псевдосателитите са разположени под йоносферата, което увеличава точността на навигацията и определянето на местоположението на източниците на радиоизлъчване. За разлика от спътник, самолет може да се движи над обекта на наблюдение дълго време, като орел, проследявайки всички промени, които се случват по -долу.
Каква е концепцията за псевдосателит за стратосферни полети? Това е лек композитен корпус с добри аеродинамични характеристики, оборудван с високоефективни слънчеви панели, акумулатори и горивни клетки. Освен това са необходими високоефективни електродвигатели, леки устройства за управление с ниска консумация на енергия, способни да реагират бързо и независимо при аварийни ситуации по време на полет. Такива високопланински превозни средства се отличават с ниската си товароносимост (до 100-200 килограма) и изключителната бавност-до няколко десетки километра в час. Първият от тях се появи през 80 -те години на миналия век в САЩ.
Летящи слънчеви панели
Експерименталните псевдосателити на програмата HALSOL бяха първите сред такива устройства в Съединените щати. Нищо разумно не се получи от тях поради елементарното изоставане в технологиите: нямаше обемисти батерии или ефективни слънчеви клетки. Проектът беше затворен, но появата на прототипите не беше разсекретена и инициативата премина към НАСА. Неговите специалисти представиха своя Pathfinder през 1994 г., който всъщност стана златният стандарт за бъдещите псевдосателити. Устройството има размах на крилата 29,5 метра, излитащо тегло 252 килограма и надморска височина 22,5 километра. В течение на няколко години проектът е многократно модернизиран; последният в поредицата беше Helios HP, чиито крила бяха опънати до 75 метра, теглото за излитане беше уловено до 2,3 тона. Това устройство в едно от поколенията успя да се изкачи до 29 524 метра - рекорд за хоризонтално летящи самолети без реактивни двигатели. Поради несъвършените водородни горивни клетки, Helios HP се срина във въздуха по време на втория полет. Те не се върнаха към идеята за възстановяването му.
Вторият известен модел на псевдосателит с двойно предназначение може да се нарече семейство Zephyr от британския QinetiQ, който се появи на изкуствения хоризонт през 2003 г. След обширни тестове и подобрения в дизайна, проектът е закупен от Airbus Defense and Space през 2013 г. и е разработен в два основни модела. Първият има размах на крилата 25 м и включва: планер от ултра леки въглеродни влакна, слънчеви панели от аморфен силиций от United Solar Ovonic, литиево-серни батерии (3 kWh) от Sion Power, автопилот и зарядно от QinetiQ. Слънчевите панели генерират до 1,5 kW електроенергия, което е достатъчно за денонощния полет на височина 18 км. Вторият, по-голям псевдосателит беше Zephyr T с две опашни стрели и увеличен размах на крилата (от 25 м до 33 м). Тази конструкция позволява повдигане на четири пъти полезен товар (с тегло 20 кг, достатъчно за настаняване на радарна станция на височина 19 500 м).
Зефир вече е сключен от армиите на Великобритания и САЩ в единични количества. Те все още не бяха имали време да свикнат напълно с войските, когато през март 2019 г. един от тях се разби близо до монтажен завод във Фарнборо, Хемпшир. При тази катастрофа основният недостатък на такива самолети беше разкрит в пълна слава - високата му чувствителност към метеорологичните условия по време на излитане и кацане. При работни височини от много километри псевдосателитите не се страхуват от валежи и вятър, но на земята се чувстват неудобно.
DARPA също не стоеше настрана от такава обещаваща тема и в края на 2000-те инициира програмата ВУЛТУР (Много голяма надморска височина, Свръхстраховка, Изгубващ се театрален елемент-свръхвисока система за наблюдение с ултра дълъг престой над театър на военните действия). Първородният е псевдо спътник Solar Eagle, създаден от Boeing Phantom Works съвместно с QinetiQ и Venza Power Systems. Този гигант има размах на крилата 120 метра, литиево-серни батерии, осем двигателя, захранвани както от слънчеви панели, така и от водородни клетки. В момента американците са класифицирали проекта и най-вероятно вече тестват Solar Eagle под формата на прототипи за предварително производство.
Най-модерният от некласифицираните прототипи е псевдосателит, съвместно разработен от BAE и Prismatic Ltd-PHASA-35 (Persistent High Altitude Solar Aircraft, дългосрочен високопланетен слънчев самолет). През февруари 2020 г. той беше изстрелян във въздуха за първи път в Кралската военновъздушна база в Южна Австралия. Летящ слънчев панел с крила е в състояние да изкачи 21 километра и да носи полезен товар с тегло до 15 килограма. Съгласно стандартите на височинните дронове, PHASA-35 има малък 35-метров размах на крилата и е предназначен, както пишат самите разработчици, за наблюдение, комуникация и сигурност. Първоначалният и основен път на псевдосателита обаче ще бъде бойна работа. В тази връзка, след резултатите от първия полет, Ян Мълдони, технически директор на BAE Systems, коментира:
Това е изключителен ранен резултат и демонстрира темповете, които могат да бъдат постигнати, когато комбинираме най -доброто от британските възможности. Преминаването от проектиране към полет за по -малко от две години (20 месеца) показва, че можем да издържим на предизвикателството, което правителството на Обединеното кралство е поставило пред индустрията да изгради бъдещата система за въздушен бой през следващото десетилетие.
До края на тази година беше планирано да завършат изпитанията и след 12 месеца да прехвърлят първите серийни превозни средства на клиента. Но пандемията, разбира се, ще направи свои корекции в рамките на посочените срокове.
Сега има постоянен ръст на интереса към такива високопланински безпилотни летателни апарати и разширяването на района за развитие е доказателство за това. В допълнение към успехите на Китай, Индия, Тайван и Южна Корея, руските дизайнерски бюра участват в проектирането на псевдосателити. Първият местен експериментален височинен дрон е разработен в S. A. Лавочкин и нарича LA-251 "Aist". Той беше представен за първи път на форума Army-2016. Дронът е направен съгласно нормалния аеродинамичен дизайн и е свободно носещ моноплан с размах на крилата 16 м и маса около 145 кг. Монопланът има две опашни стрели, четири двигателя с мощност 3 kW и е оборудван с 240 Ah батерия. Височина на полета до 12 хиляди метра, продължителност до 72 часа. Разработва се по -голям "Aist" с размах на крилата 23 метра и полезен товар от 25 кг. Такъв псевдосателит вече се издига на 18 километра и може да остане във въздуха няколко дни. За да се облекчи конструкцията, самолетът беше оставен с един лъч и броят на двигателите беше намален от четири на два. По-нататъшното развитие на вътрешната тема за псевдосателитите е възпрепятствано от липсата на технологии за производство на литиево-серни батерии със специфична мощност от 400–600 Wh / kg. Освен това се нуждаем от слънчеви панели със специфично тегло 0,32 kg / m2 с ефективност най -малко 20%. В много отношения от това зависи дали Русия ще успее да намали съществуващата разлика между световните лидери. С такава огромна територия страната ни просто не може без такива псевдосателити в бъдеще.
