Ffug-loerennau ar gyfer ffug-ofod: gan ragweld chwyldro uchel

Ffug-loerennau ar gyfer ffug-ofod: gan ragweld chwyldro uchel
Ffug-loerennau ar gyfer ffug-ofod: gan ragweld chwyldro uchel
Anonim
Delwedd

Ongl gwylio ffafriol

Mae bodau stratosfferig tua 18-30 cilomedr yn cael eu meistroli'n wael gan fodau dynol. Yn anaml y cymerir awyrennau "gofod agos", ac nid oes llongau gofod yno. Ond mae haen o'r fath yn haen aer y Ddaear yn gyfleus iawn ar gyfer arsylwi cudd. Yn gyntaf, gall awyrennau ar uchderau o'r fath arolygu ardal sy'n debyg i diriogaethau Afghanistan neu Syria, ac ar yr un pryd patrolio dros un diriogaeth am amser hir. Ar yr un pryd, mae'r lloeren orbitol yn sgipio'r tir yn eithaf cyflym, yn aml heb gael amser i ddal gwrthrychau a phrosesau pwysig. Yn ail, nid yw systemau amddiffyn awyr ar y ddaear wedi'u cynllunio eto i chwilio am awyrennau rhagchwilio maint bach ac uchder uchel a'u dinistrio. Yn ôl cyfrifiadau, gall yr ardal wasgaru effeithiol gyrraedd 0.01 m2… Wrth gwrs, gydag ymddangosiad enfawr ffug-loerennau o'r fath yn yr awyr, bydd yr amddiffynfa awyr yn dod o hyd i atebion ar gyfer rhyng-gipio, ond gall cost dinistrio fod yn afresymol. Yn ogystal â rhagchwilio, gall dronau uchder uchel ddarparu cyfathrebu a llywio.

Mae'r rhan fwyaf o'r dronau a ddatblygwyd hyd yma, wedi'u cynllunio ar gyfer uchder o'r fath, wedi'u hadeiladu ar sail celloedd solar a batris. Ar uchderau sawl degau o gilometrau, mae ynni'r haul yn cael ei "amsugno" yn llawer mwy effeithlon, sy'n caniatáu i'r peiriant asgellog nid yn unig bweru moduron trydan, ond hefyd i storio ynni mewn batris. Yn y nos, mae'r dronau'n defnyddio'r hyn maen nhw'n ei storio yn ystod y dydd; ar doriad y wawr, mae'r beic yn ailadrodd. Mae'n troi allan math o beiriant symud gwastadol sy'n caniatáu i beiriannau hedfan o sawl diwrnod i sawl blwyddyn ar uchderau hyd at 30 cilometr. Er enghraifft, os yw un ffug-loeren o'r fath yn disodli'r Global Hawk enwog, yna bydd y gweithredwr ar ei ben ei hun yn arbed tua 2000 tunnell o danwydd y flwyddyn. Nid yw hyn yn ystyried y gost is a'r amser gweithredol llawer hirach. Fodd bynnag, mae'r holl wybodaeth hon yn ddamcaniaethol: hyd yn hyn, y cofnod am hyd hedfan offer o'r fath yw 26 diwrnod. Cyflawnwyd hyn yn 2018 gan y ffug-loeren Ewropeaidd Airbus Zephyr.

Delwedd

O'u cymharu â lloerennau clasurol, mae dronau uchder uchel yn naturiol yn rhatach o lawer ac yn agosach at y Ddaear, sy'n sicrhau saethu ac arsylwi o ansawdd uchel. Mae'r Airbus Zephyr uchod 10 gwaith yn rhatach na Global Hawk a 100 gwaith yn rhatach na lloerennau World View. Yn yr achos hwn, mae'r ffug-loerennau wedi'u lleoli o dan yr ionosffer, sy'n cynyddu cywirdeb llywio a phenderfynu lleoliad ffynonellau allyriadau radio. Yn wahanol i loeren, mae awyren yn gallu hofran dros y gwrthrych arsylwi am amser hir, fel eryr, gan olrhain yr holl newidiadau sy'n digwydd isod.

Delwedd

Beth yw'r cysyniad o ffug-loeren ar gyfer hedfan stratosfferig? Mae'n ffrâm awyr gyfansawdd ysgafn gyda nodweddion aerodynamig da, gyda phaneli solar, cronnwyr a chelloedd tanwydd effeithlon iawn. Yn ogystal, mae angen moduron trydan effeithlon iawn, dyfeisiau rheoli ysgafn sydd â defnydd isel o ynni, sy'n gallu ymateb yn brydlon ac yn annibynnol i sefyllfaoedd brys wrth hedfan. Mae cerbydau uchder uchel o'r fath yn cael eu gwahaniaethu gan eu gallu cario isel (hyd at 100-200 cilogram) a'u arafwch eithafol - hyd at sawl degau o gilometrau yr awr. Ymddangosodd y cyntaf o'r rhain yn yr 1980au yn yr Unol Daleithiau.

Paneli solar yn hedfan

Ffug-loerennau arbrofol rhaglen HALSOL oedd y cyntaf ymhlith dyfeisiau o'r fath yn yr Unol Daleithiau.Ni ddaeth unrhyw beth synhwyrol ohonynt oherwydd yr oedi elfennol mewn technoleg: nid oedd batris cynhwysol na chelloedd solar effeithlon. Caewyd y prosiect, ond ni ddatganwyd ymddangosiad y prototeipiau, a phasiwyd y fenter i NASA. Cyflwynodd ei arbenigwyr eu Braenaru ym 1994, a ddaeth, mewn gwirionedd, yn safon aur ar gyfer ffug-loerennau yn y dyfodol. Roedd gan y ddyfais hyd adenydd o 29.5 metr, pwysau cymryd i ffwrdd o 252 cilogram ac uchder o 22.5 cilometr. Dros nifer o flynyddoedd, mae'r prosiect wedi'i foderneiddio dro ar ôl tro; yr olaf yn y gyfres oedd yr Helios HP, yr oedd ei adenydd wedi'i ymestyn i 75 metr, daliwyd y pwysau cymryd hyd at 2.3 tunnell. Llwyddodd y ddyfais hon yn un o'r cenedlaethau i ddringo i 29,524 metr - record ar gyfer awyrennau sy'n hedfan yn llorweddol heb beiriannau jet. Oherwydd y celloedd tanwydd hydrogen amherffaith, cwympodd Helios HP yn yr awyr yn ystod yr ail hediad. Ni wnaethant ddychwelyd at y syniad o'i adfer.

Gellir galw'r ail fodel hysbys o ffug-loeren dau bwrpas yn deulu Zephyr o'r QinetiQ Prydeinig, a ymddangosodd ar y gorwel artiffisial yn 2003. Ar ôl gwelliannau profi a dylunio helaeth, prynwyd y prosiect gan Airbus Defense and Space yn 2013 a'i ddatblygu'n ddau brif fodel. Mae gan y cyntaf hyd adenydd o 25 m ac mae'n cynnwys: gleider wedi'i wneud o ffibr carbon ultra-ysgafn, paneli solar wedi'u gwneud o silicon amorffaidd o United Solar Ovonic, batris lithiwm-sylffwr (3 kWh) o Sion Power, awtobeilot a gwefrydd o QinetiQ. Mae paneli solar yn cynhyrchu hyd at 1.5 kW o drydan, sy'n ddigon ar gyfer hedfan rownd y cloc ar uchder o 18 km. Yr ail ffug-loeren fwy oedd y Zephyr T gyda dwy ferw cynffon a rhychwant adenydd uwch (o 25 m i 33 m). Mae'r dyluniad hwn yn caniatáu codi pedair gwaith y llwyth tâl (sy'n pwyso 20 kg, sy'n ddigonol i gynnwys gorsaf radar ar uchder o 19,500 m).

Mae byddinoedd Prydain Fawr a'r Unol Daleithiau eisoes wedi contractio Zephyr mewn meintiau sengl. Nid oeddent eto wedi cael amser i ymgyfarwyddo’n llawn â’r milwyr, pan ym mis Mawrth 2019 damwain un ohonynt ger ffatri ymgynnull yn Farnborough, Hampshire. Yn y ddamwain hon, datgelwyd prif anfantais awyrennau o'r fath mewn gogoniant llawn - ei sensitifrwydd uchel i amodau meteorolegol yn ystod eu cymryd a'u glanio. Ar uchderau gweithio llawer o gilometrau, nid yw'r ffug-loerennau'n ofni dyodiad a gwynt, ond ar lawr gwlad maent yn teimlo'n anghyfforddus.

Delwedd

Hefyd, ni wnaeth DARPA gadw draw oddi wrth bwnc mor addawol ac ar ddiwedd y 2000au cychwynnodd y rhaglen VULTURE (Elfen Uchel Uchel, Ultraendurance, Loitering Theatre Element - system arsylwi uwch-uchel gyda loetran uwch-hir dros theatr o weithrediadau). Y cyntaf-anedig oedd lloeren ffug Solar Eagle, a grëwyd gan Boeing Phantom Works ar y cyd â QinetiQ a Venza Power Systems. Mae gan y cawr hwn hyd adenydd o 120 metr, batris lithiwm-sylffwr, wyth modur sy'n cael eu pweru gan baneli solar a chelloedd hydrogen. Ar hyn o bryd, mae'r Americanwyr wedi dosbarthu'r prosiect ac, yn fwyaf tebygol, maent eisoes yn profi'r Eryr Solar ar ffurf prototeipiau cyn-gynhyrchu.

Delwedd
Delwedd
Delwedd

Mae'r mwyaf modern o'r prototeipiau annosbarthedig yn ffug-loeren a ddatblygwyd ar y cyd gan BAE a Prismatic Ltd - PHASA-35 (Awyrennau Solar Uchel Uchel Parhaus, awyrennau solar uchel-uchder tymor hir). Ym mis Chwefror 2020, cafodd ei lansio i'r awyr am y tro cyntaf yng Nghanolfan y Llu Awyr Brenhinol yn Ne Awstralia. Mae panel solar sy'n hedfan gydag adenydd yn gallu dringo 21 cilomedr a chario llwyth tâl sy'n pwyso hyd at 15 cilogram. Yn ôl safonau dronau uchder uchel, mae gan y PHASA-35 hyd adenydd bach 35 metr ac fe'i bwriedir, fel y mae'r datblygwyr eu hunain yn ysgrifennu, ar gyfer monitro, cyfathrebu a diogelwch. Fodd bynnag, gwaith ymladd fydd prif lwybr cychwynnol a phrif lwybr y ffug-loeren. Yn hyn o beth, yn dilyn canlyniadau'r hediad cyntaf, dywedodd Ian Muldoney, Cyfarwyddwr Technegol BAE Systems:

Mae hwn yn ganlyniad cynnar rhagorol ac mae'n dangos y cyflymder y gellir ei gyflawni wrth gyfuno'r gorau o alluoedd Prydain.Mae symud o ddylunio i hedfan mewn llai na dwy flynedd (20 mis) yn dangos y gallwn ymateb i'r her y mae llywodraeth y DU wedi'i rhoi gerbron y diwydiant i adeiladu system ymladd awyr yn y dyfodol dros y degawd nesaf.

Erbyn diwedd y flwyddyn hon, y bwriad oedd cwblhau'r profion ac, ar ôl 12 mis, trosglwyddo'r cerbydau cynhyrchu cyntaf i'r cwsmer. Ond bydd y pandemig, wrth gwrs, yn gwneud ei addasiadau ei hun o fewn yr amserlen benodol.

Delwedd
Delwedd

Nawr mae twf cyson mewn diddordeb mewn dronau mor uchel, ac mae ehangu'r ardal ddatblygu yn brawf o hyn. Yn ogystal â llwyddiannau Tsieina, India, Taiwan a De Korea, mae canolfannau dylunio Rwseg yn ymwneud â dylunio ffug-loerennau. Datblygwyd y drôn uchder uchel arbrofol domestig cyntaf yn yr S.A. Lavochkin a'i alw'n LA-251 yn "Aist". Fe’i cyflwynwyd am y tro cyntaf yn fforwm y Fyddin-2016. Gwneir y drôn yn unol â'r dyluniad aerodynamig arferol ac mae'n fonoplane sy'n cario am ddim gyda rhychwant adenydd o 16 m a màs o tua 145 kg. Mae gan y monoplane ddau ferw cynffon, pedair injan 3 kW, ac mae ganddo batri 240 Ah. Uchder hedfan hyd at 12 mil metr, hyd at 72 awr. Mae "Aist" mwy yn cael ei ddatblygu gyda rhychwant adenydd o 23 metr a llwyth tâl o 25 kg. Mae ffug-loeren o'r fath eisoes yn codi 18 cilometr a gall aros yn yr awyr am sawl diwrnod. Er mwyn ysgafnhau'r dyluniad, gadawyd yr awyren gydag un trawst a gostyngwyd nifer y moduron o bedwar i ddau. Mae datblygiad pellach y thema ddomestig o ffugenatellitau yn cael ei rwystro gan ddiffyg technolegau ar gyfer cynhyrchu batris lithiwm-sylffwr gydag allbwn ynni penodol o 400-600 Wh / kg. Yn ogystal, mae angen paneli solar arnom sydd â disgyrchiant penodol o 0.32 kg / m2 gydag effeithlonrwydd o 20% o leiaf. Ar lawer ystyr, mae'n dibynnu ar hyn a fydd Rwsia yn gallu lleihau'r bwlch presennol gydag arweinwyr y byd. Gyda thiriogaeth mor enfawr, ni all ein gwlad wneud heb ffug-loerennau o'r fath yn y dyfodol.

Poblogaidd yn ôl pwnc