Erfaren UAV med solpanel
Obemannade luftfarkoster av helikoptertyp har ett antal karakteristiska fördelar, på grund av vilka de har blivit utbredda. Samtidigt finns det också nackdelar, vars främsta är den begränsade varaktigheten och räckvidden för flygningen. Olika metoder föreslås för att öka dessa parametrar, och en annan intressant utveckling av detta slag presenterades av specialister från det kinesiska Northwestern Polytechnic University.
Drönare och laser
Flera kinesiska publikationer skrev om den nya utvecklingen av kinesiska forskare i början av januari. Enligt uppgift är författaren till projektet professor Li Xuelong och hans kollegor i SZPU. De designade och utvecklade nyligen ett originellt koncept Drönare för en lång flygning. Dessa idéer testades sedan med experimentella tekniker.
Huvudidén med projektet är en radikal omstrukturering av UAV-kraftsystemet. En konventionell elektrisk quadcopter utrustad med ett batteri måste lämnas tillbaka och landa för att ladda eller byta ut batteriet. Li Xuelong och hans kollegor föreslår att behålla batteriet ombord på drönaren, samt att utrusta det med en lågmassasolpanel. Samtidigt införs markdelen i komplexet, som inkluderar enheter som ansvarar för att generera el. Dessutom har medel utvecklats för att överföra energi till UAV:en.
Det noteras att högeffektslasrar än så länge endast används för att bekämpa drönare. Projektet från SZPU föreslår dock att använda en laserstråle för att överföra energi från markdelen av komplexet till UAV. Automatiseringen av komplexet bör övervaka drönaren och rikta strålen exakt mot dess solpanel, vilket säkerställer en konstant strömförsörjning och laddar batteriet.
SZPU-specialister har utvecklat alla komponenter i komplexet, inklusive speciell programvara som ansvarar för att spåra UAV och rikta lasern. Med hjälp av dessa produkter har flera tester redan utförts under olika förhållanden. Drönaren drevs och flög inomhus såväl som utomhus dag och natt. Den maximala flygtiden nådde 24 timmar.
Markanläggningar för testning vid olika tider på dygnet
Det bör noteras att system för laserenergiöverföring till UAV redan har utvecklats utomlands. Men då användes drönare av flygplanstyp, och projekt gick inte längre än till beräkningar eller experiment i en vindtunnel och i luften.
Delar av komplexet
Enligt publicerade data innehåller ett experimentellt obemannat komplex från SZPU flera fasta tillgångar. Detta är ett markbaserat kraftgenererings- och transmissionssystem, en operatörskonsol och själva drönaren. De allmänna principerna för driften är kända, men detaljer redovisas inte. De viktigaste egenskaperna hos komplexet avslöjas inte heller - både för kopieringsskydd och för att undvika användning av teknik för militära ändamål.
I experimenten används en liten quadrocopter med elmotorer. Förmodligen tog de en färdig UAV tillgänglig på marknaden för experiment. Som projektet föreslår fick han förutom batteriet en solpanel och tillhörande apparater. Den fyrkantiga enheten är upphängd under kroppen.
Tydligen har UAV-elektroniken inte förändrats, liksom operatörens konsol. Från prototypen krävs endast förmågan att följa operatörens instruktioner eller självständigt flyga och hänga. Nya funktioner relaterade till interaktion med strömförsörjningssystemet skulle dock kunna läggas till.
Av störst intresse är markanläggningarna i komplexet. De inkluderar ett strömförsörjningssystem - från elnätet eller från en generator. Det finns också en optisk-elektronisk station med kameror och en laser med den effekt som krävs. Driften av markanläggningar styrs av ett autonomt digitalt system med speciell programvara.
Det rapporteras att komplexets IES kan ta UAV:en för eskort och spåra alla dess rörelser inom siktzonen. Datorn ansvarar för spårning; operatören kan fokusera på huvuduppgiften. När batteriet behöver laddas, riktar styrsystemet automatiskt laserstrålen mot solpanelen och håller fast den.
UAV i luften
Styrsystemet bestämmer räckvidden till drönaren och övervakar andra faktorer. Med hänsyn till dem ändrar automatisering strålens kraft och fokusering. På grund av detta säkerställs en konstant tillförsel av samma effekt, oavsett UAV:s och ECO:s inbördes position, yttre förhållanden etc. När ett hinder upptäcks i strålens bana reduceras effekten till ett säkert värde.
Önskade förmåner
Funktionsprinciperna för ett sådant komplex är ganska enkla. Efter "normal" laddning kan UAV:en lyfta och utföra sina tilldelade uppgifter. Efter att ha arbetat ut det mesta av batteriladdningen måste drönaren återvända till laddningszonen, där ECO kommer att hitta den och börja "markera" den med en laser. Efter att ha fått energi och laddat batteriet kommer UAV:en att kunna fortsätta arbeta i luften. En sådan cykel kan upprepas flera gånger i rad, beroende på uppdragets egenskaper och aktuella behov.
Ett komplex med sådana möjligheter har uppenbara fördelar. Först och främst är detta en kraftig ökning av den möjliga varaktigheten av flygningen och förmågan att klara sig utan landningar. Drönaren behöver inte gå tillbaka till marken för att ladda eller byta batteri. I vissa situationer kommer han att kunna ladda från lasern utan att ens lämna arbetsområdet och fortsätta att arbeta.
Ett obemannat komplex med sådan kapacitet bör utföra uppgifterna med långsiktig övervakning och spaning. Samtidigt kommer UAV:en att kunna fungera på ett visst avstånd från markanläggningar, vilket gör att den kan återvända i tid för uppladdning. Utvecklarna antar att komplexet kommer att vara användbart för att övervaka olika situationer, under sök- och räddningsoperationer etc.
I framtiden är skapandet av stora UAV:er med laserströmförsörjning inte uteslutet. Baserat på dem kan ett flygtransportnät i full storlek byggas. En stor drönare kommer dock att kräva lämplig markinfrastruktur.
Det bör noteras att det föreslagna SZPU-strömförsörjningssystemet inte är utan nackdelar som gör det svårt att utveckla och distribuera, och även införa begränsningar för driften. En del av svårigheterna hanterades på utvecklingsstadiet och nya framgångar kan förväntas. Men att bli av med alla problem är ännu inte garanterat.
Arbetet med laser strömförsörjning i representationen av konstnären
Nästan alla svårigheter är kopplade till den valda principen för energiöverföring. Det kräver noggrann UAV-spårning och laservägledning, vilket kräver ganska komplexa hård- och mjukvarusystem. Dessutom är laserstrålen inte särskilt effektiv, och denna siffra kan minskas ytterligare på grund av yttre faktorer.
Det bör också beaktas att lämplig stråleffekt behövs för att snabbt ladda batteriet. Med vårdslös hantering stannar den markbaserade OES faktiskt i ett stridslaserkomplex och kan orsaka skada på omgivande föremål eller till och med på själva drönaren. Således kan en laser irreversibelt skada optiken i ett spaningsflygplan.
Utvecklarna av projektet från SZPU hävdar att de lyckades skapa kontrollutrustning med nödvändiga funktioner. En erfaren UAV i olika förhållanden flög runt markanläggningar och klättrade till en höjd av tiotals meter. Det rapporteras att i samtliga fall överfördes tillräckligt med energi och att miljön inte fick några skador.
Än så länge talar vi bara om en liten UAV, och i denna skala har komplexet visat sig väl. I framtiden är det planerat att utveckla projektet och öka drönaren, samt öka laserkraften. Om det utvecklade systemet är skalbart eller om denna process kan leda till olösliga problem är ännu inte klart. Men de första experimenten ger anledning till optimism.
Om nya principer
De allra flesta moderna UAV:er av helikoptertyp flyger med batterier. Om det är nödvändigt att öka räckvidden används principen om tjudrad flygning - en kabel dras bakom drönaren, genom vilken elektricitet tillförs från marken. Varaktigheten av en sådan flygning begränsas endast av strömförsörjningen, men den tjudrade coptern kan inte flyga fritt.
Det nya kinesiska projektet implementerar ett annat sätt att öka flygtiden – genom en speciell princip för energiöverföring. Konceptets funktionsduglighet testas redan med hjälp av en erfaren UAV och annan utrustning. Huruvida SZPU-specialister kommer att kunna lösa alla uppgifter i det aktuella skedet och gå vidare till nästa kommer tiden att utvisa.