UAV 용 태양 전지
UAV NASA / 비행 중 AeroVironment, 1997 NASA의 사진
전기 추진 시스템은 현대 무인 항공기에 적극적으로 사용되며 높은 비행 성능을 제공합니다. 태양 에너지를 사용하여 주요 매개 변수의 추가 성장을 제공 할 수 있습니다. 많은 실험적인 태양열 구동 UAV가 개발되었지만 실제 문제를 해결하기위한 프로젝트는 아직 완전히 작동하지 않았습니다.
NASA의 참여로
1983 년대와 XNUMX 년대 초 미국 회사 인 AeroVironment는 항공기 용 태양 에너지 분야에서 연구를 수행하고있었습니다. XNUMX 년에 그녀는 NASA로부터 고성능 특성을 보여줄 수있는 실험용 UAV를 만들라는 명령을 받았습니다. 새 시리즈의 첫 번째 프로젝트는 HALSOL (High Altitude Solar)로 명명되었습니다. 나중에 Pathfinder로 이름이 변경되었습니다.
같은 해 첫 실험비행 무인 비행기그러나 핵심 기술의 개발 수준이 미흡하여 테스트가 실패한 것으로 간주되었습니다. 프로젝트의 마무리 작업은 테스트가 재개된 1993년까지 계속되었습니다. 아주 빨리 Pathfinder는 새로운 기술과 구성 요소의 모든 이점을 보여주었습니다. 몇 년 동안 UAV는 태양열 차량에 대한 여러 고도 및 비행 시간 기록을 세웠습니다.
개선 된 Pathfinder Plus (왼쪽) 및 최신 Helios, 1999. NASA의 사진
1998 년 Pathfinder Plus 프로젝트에 따라 숙련 된 드론이 업그레이드되었습니다. 재 설계와 새로운 전기 부품의 도입으로 성능이 다시 향상되고 새로운 기록이 세워졌습니다. 같은 기간에 Centurion과 Helios Prototype UAV는 모양은 비슷하지만 특성이 다릅니다.
NASA 및 AeroVironment의 숙련 된 UAV는 일반 계획에 따라 제작되었습니다. 주요 디자인 요소는 29,5 (패스 파인더) ~ 75m (헬리오스)의 넓은 종횡비 날개였습니다. 당김 나사 (6 ~ 14 개)가있는 전기 모터와 섀시와 장비가있는 나셀이 날개에 설치되었습니다. 시리즈의 모든 차량은 원격으로 제어되었으며 일부 탑재량을 운반 할 수있었습니다.
가능한 가장 큰 날개 면적은 태양 전지판에 주어졌습니다. Pathfinder 프로젝트에서는 7,5kW를 생산했고 이후 Centurion에서는 30kW 이상을 얻을 수있었습니다. 충전식 배터리가 백업 전원으로 사용되었습니다. 연료 전지는 이후의 실험에서도 사용되었습니다.
Helios는 시험판에 있습니다. NASA의 사진
실험용 드론은 비행 속도가 빠르지 않았습니다. 큰 경간 직선 날개는이 매개 변수를 30-45km / h로 제한했습니다. 동시에 기록적인 비행은 24-29km의 고도에서 이루어졌으며 최소 12-18 시간 동안 지속되었습니다.
유럽 시리즈
2003 년부터 Zephyr 시리즈 프로젝트에 대한 작업이 수행되었습니다. 처음에 새로운 UAV는 영국 회사 QinetiQ에서 만들었지 만 나중에 작업은 Airbus 군사 부서로 이전되었습니다. 이 프로젝트의 목표는 비행 시간이 길고 감시 장비를 운반 할 수있는 고고도 태양열 드론을 만드는 것이 었습니다.
6 년 중반에 축소 된 기술 시연 장치에 대한 테스트가 시작되었습니다. Zephyr 2008은 전체적으로 디자인의 잠재력과 개별 요소를 보여주었습니다. 19 년에이 UAV는 고도 7km까지 상승했습니다. 그리고 나서 풀 사이즈 Zephyr 2010 프로토 타입이 나왔고, 14 년 2018 월에 8 일 이상의 비행 시간 기록을 세웠습니다. 26 년에는 또 다른 프로토 타입 인 Zephyr XNUMX (Zephyr S)이 거의 XNUMX 일 동안 공중에 떠있었습니다.
UAV 시리즈 Zephyr 이륙, 2018 Airbus의 사진
Airbus Zephyr 시리즈의 UAV는 팁이 올라간 큰 종횡비 날개를받습니다. 가장 큰 Zephyr 8의 날개 길이는 28m에 이릅니다. 무게는 최대 50-70kg이며, 그중 5kg 이하가 페이로드에 떨어집니다. 날개의 앞쪽 가장자리에는 전기 모터가 있습니다. 깃털이 달린 얇은 꼬리 붐이 뒤쪽에 부착됩니다. 날개의 거의 전체 윗면이 태양 전지판에 주어집니다. 또한 UAV에는 햇빛이 없을 때 비행을위한 축전지가 있습니다. 비행 속도는 50-60km / h를 초과하지 않지만 프로젝트의 목표는 높은 범위, 고도 및 지속 시간을 확보하는 것이 었습니다.
Zephyr 시리즈 프로젝트의 개발은 계속됩니다. 실제 작업을 수행하기 위해 기존 기계를 개선하고 있으며, 다른 특성을 가진 새로운 샘플을 생성하고 있습니다. 현재 이러한 UAV는 감시 장비, 전자 장비 등의 운반자로 간주됩니다.
유인에서 무인으로
특히 흥미로운 것은 같은 이름의 스위스 회사의 Solar Impulse 프로젝트입니다. 그는 태양열로 구동되는 유인 항공기의 건설을 제안합니다. 2009 년부터 두 개의 유사한 기계가 비행 테스트에 참여했습니다. 시간이 지남에 따라 개발 회사는 기존 항공기의 무인 버전을 만들겠다고 발표했습니다.
"대기 위성"으로 높은 고도에서 비행. 에어 버스 그래픽
2019 년 2020 월, Leonardo와 Northrop Grumman의 도움으로 Solar Impulse는 프로토 타입 항공기 중 하나를 UAV로 변환하는 작업을 완료했습니다. 비행 테스트는 21-XNUMX 년으로 예정되어 있으며 XNUMX 대 초반에는 실제 고객의 이익을 위해 소규모 생산을 시작할 수 있습니다. 그러한 드론은 높은 비행 성능의 형태로 경쟁 우위를 가지고 있다고 믿어집니다.
UAV로 변환 된 Solar Impulse 2에는 경간 72m의 직선 날개가 있으며 그 아래에는 경량 동체와 66 개의 전기 모터 나셀이 설치되어 있습니다. 태양 전지판과 배터리의 조합이 사용되었습니다. 최대 전력 140kW. 항공기는 최대 12km / h의 속도를 개발하고 90km를 올라갔습니다. 무인 수정의 설계 특성은 더욱 높아질 것입니다. 특히 비행 시간은 XNUMX 일로 늘어날 예정이다.
제한된 관점
최근 수십 년 동안 태양 광 UAV 분야에서 상당한 진전이있었습니다. 특성이 개선 된 새로운 유형의 패널, 배터리 및 전기 모터가 개발 및 도입되고 있습니다. 글라이더의 구조에 현대적인 재료가 사용되어 강도와 가벼운 무게를 보장합니다. 동시에 모든 노력에도 불구하고 그러한 드론은 아직 본격적인 작동에 도달하지 못했습니다.
실험용 항공기 Solar Impulse 2, 이제 UAV로 변환, 2018 Photo Wikimedia Commons
과학자들의 모든 노력에도 불구하고 태양 전지판은 아직 그다지 강력하지 않습니다. 결과적으로 구조를 밝게하는 동시에 가능한 최대 면적을 제공해야합니다. 이러한 조건에서만 모터에 전원을 공급하고 배터리를 충전 할 수있는 충분한 에너지가 있습니다. 또한 입사광의 강도에 관계없이 모터에 전원을 공급하기위한 조치가 필요합니다.
결과적으로 고급 기술을 사용하여 제작 된 유인 항공기 또는 UAV는 크고 비싸지 만 상당한 탑재량을 지닐 수 없습니다. 그러나 높은 비행 특성을 나타낼 수 있으므로 실질적인 관심이 있습니다.
높은 고도에서 장시간 비행 할 수있는 능력은 정찰을 수행하거나 다양한 상황에서 상황을 모니터링 할 때 유용 할 수 있습니다. 무선 신호를 중계하는 장비를 갖춘 장시간 비행하는 무인 항공기 인 "대기 위성"에 대한 프로젝트도 제안됩니다. 이러한 장비는 주어진 지역에 오랫동안 머물 수 있고 지속적인 통신을 제공하여 우주선을 더 쉽고 저렴하게 교체 할 수있을 것으로 기대됩니다.
Solar Impulse 2 재판, 2014 사진 Wikimedia Commons
분명히 현재 수준의 전술적 및 기술적 특성에서 태양열 구동 UAV는 전투 용 UAV가 될 수 없습니다. 제한된 운반 능력으로 인해 큰 탄약 부하를 감당할 수 없으며 특징적인 외관으로 인해 모든 탐지 수단의 가시성이 향상됩니다. 그러나 정찰 드론과 중계기는 군대에 관심을 가질 수 있습니다.
태양 광 UAV는 여러 국가에서 개발 중이며 상당한 진전이있었습니다. 이러한 장비의 특성은 점차 증가하고 있으며 가까운 장래에 첫 번째 샘플은 실제 작동에 도달 할 수 있습니다. 그러나이 방향을 과대 평가해서는 안됩니다. 실제로 이러한 드론은 자신의 잠재력을 최대한 실현하고 고유 한 단점을 보이지 않는 특정 틈새 시장을 채우는 효과적인 수단이 될 가능성이 높습니다.
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