Российский беспилотный аппарат на солнечных батареях выполнил двухсуточный беспосадочный полет

БПЛА на солнечных батареях "Сова"

Фото компании "Тайбер"

2 августа 2016 г., - Прототип российского атмосферного спутника с распределенной системой автоматического управления успешно завершил летные испытания. Цель создания аппарата - отработка и подтверждение технического облика беспилотного самолета новой аэродинамической схемы. Проект реализуется Фондом перспективных исследований и научным коллективом компании «Тайбер» в рамках проекта «Разработка и испытание летающей лаборатории беспилотного высотного комплекса сверхдлительного функционирования, шифр «Сова». Об этом сообщает пресс-служба компании "Тайбер".

"Первый прототип атмосферного спутника имеет 9-ти метровый размах крыла и предельно легкую конструкцию - 12 кг. Летные испытания беспилотного аппарата, оснащенного солнечными панелями и аккумуляторными батареями, полностью подтвердили работоспособность принятых технических решений. Продолжительность экспериментального полета составила 50 часов на высоте до 9000м. Стоит отметить, что длительность полета при этом была ограничена не возможностями модели, а исключительно решением руководителя испытаний о достаточности цикла для подтверждения заявленных характеристик. Летные тесты показали положительный баланс энергии после 2-х циклов работы энергетической системы спутника («день-ночь») с запасом энергии более 30%. В испытательных полётах аппарат показал высокую стабильность и стойкость к турбулентности в сложных метеоусловиях. Начало летных испытаний второго прототипа комплекса «Сова» с размахом крыла 28 метров («высотный, с ретранслятором на борту» - 20 000 м.) запланировано на сентябрь 2016 года", - отметили в компании.

Уникальность российского беспилотного аппарата состоит в том, что конструкция, аэродинамика и система управления делают возможным полёт с более низким энергопотреблением по сравнению с аналогами, что расширяет географическую область полётов, а также лётный сезон. Революционный способ управления подъёмной силой крыла по всей его длине в полностью автоматическом режиме стал возможен благодаря инновационным алгоритмам синхронизации нескольких автопилотов. Кроме того, в системе энергообеспечения аппарата используются инновационные технологии, существенно повышающие его энерговооруженность.

«Создание эффективных солнечных батарей и легких аккумуляторов инициировало разработку атмосферных спутников во всем мире. Однако в связи с малой продолжительностью светового дня в зимнее время использование подобных аппаратов в средних и северных широтах является пока недостижимой целью. Используя гибкое, равномерно нагруженное крыло со сверхвысоким удлинением, распределенную систему управления, последние достижения российских ученых в области материаловедения и энергообеспечения мы намерены сдвинуть область полетов атмосферных спутников в северные широты»,- прокомментировал разработку представитель ООО «Тайбер».

Минобороны примет на вооружение беспилотные высотные летательные аппараты (БЛА) типа «Сова». Ожидается, что гигантские планеры заменят дорогостоящие низкоорбитальные спутники наблюдения и связи. Подпитываясь солнечной энергией и используя воздушные потоки, они будут вести постоянное патрулирование отдаленных районов Мирового океана и Арктики. Их задача - ведение разведки, а также передача сигналов управления и связь с кораблями и военными объектами, находящимися за Полярным кругом.
В фирме «Тайбер», которая разработала и изготовила уникальный БЛА, «Известиям» рассказали, что испытания новой техники шли последние полгода и завершатся в этом месяце. По их итогам в конструкцию «Совы» будут внесены изменения, после чего будет принято решение о постановке аппарата на вооружение.
Высотный ретранслятор «Сова» может находиться в воздухе круглогодично. Конструкция беспилотника создана из материалов на основе углеродных волокон, которые имеют высокую прочность, малый вес и рассчитаны на длительную непрерывную эксплуатацию.
Ретранслятор имеет размах крыла 28 м и может подниматься на высоту до 20 тыс. м. Благодаря солнечным батареям, установленным в плоскости крыла, аппарат может находиться в воздухе неограниченное время. Связь с ним осуществляется по нескольким резервированным каналам - спутниковым и нескольким защищенным радиоканалам.
Весь полет проходит в автоматическом режиме, но может корректироваться оператором. Поэтому в любой момент аппарат можно посадить и починить, заменив вышедшую из строя полезную нагрузку.
Эксперт в области беспилотной летательной техники, редактор отраслевого журнала UAV.ru Денис Федутинов рассказал «Известиям», что «Сова» - первый аппарат подобного класса в России. До его появления основное внимание специалистов было сосредоточенно вокруг проекта компании Facebook - Aquila. Это изделие способно выполнять полет на высоте более 18 тыс. м, что практически позволяет ему находиться выше всех возможных атмосферных явлений.
Аппарат летает выше облаков и погодных явлений, так что окружающая среда и ветер стабильны или, по крайней мере, предсказуемы. На такой высоте в поле зрения беспилотника попадает сразу около 45 тыс. кв. км земной поверхности. Поэтому базовая станция сотовой связи, установленная на Aquila, может заменить 100 таких объектов на поверхности Земли.
- Атмосферные спутники - недорогое решение глобальных задач, - рассказал Федутинов Федутинов. - Особенно там, где создание наземных базовых станций связи дорого и сложно в обслуживании. В последнее время у России появилась необходимость обеспечивать постоянную радиосвязь с кораблями в мировом океане и военными базами на Арктических островах. Необходимо контролировать Северный морской путь. «Сова» с ее возможностями полностью решит стоящие перед военными задачи.
Высотные БЛА, которые могут летать длительное время на солнечной энергии, часто называют атмосферными спутниками. Схож у них и функционал - беспилотные аппараты обеспечивают видеонаблюдение и связь над заданным районом.
Наиболее известный зарубежный военный аналог «Совы» - семейство высотных БЛА Zephyr. Их создала британская компания QinetiQ (сейчас разработка перешла компании Airbus Defence and Space). Эти аппараты активно закупаются Минобороны Великобритании. В гражданском секторе активно внедряется семейство высотных ретрансляторов Solara компании Titan Aerospace.

Довольно продолжительное время такой гигант как Google думает о возможности обеспечения интернетом той часть населения планеты куда сегодня телекоммуникационная индустрия не решается прокладывать дорогостоящие оптоволоконные линии. Не покидает идея обеспечения связью таких уголков планеты с воздуха. Если говорить о космических спутниках то в экономическом отношении это никак не дешевле чем оптоволоконные линии.

Таким образом чтобы избежать дорогостоящих пусков на орбиту необходимо использовать атмосферные коридоры. И таким летательным аппаратам уже приклеен термин «атмосферные спутники». В собственной разработке Гугл существовал их проект под названием «Loon». Недавно стало известно, что они приобретают молодую компанию Titan Aerospace , которые специализируются на разработке летательных дронов. Это небольшая группа разработчиков уже успела выпустить пару летательных аппаратов под названием Solara 50 и Solara 60.

Само понятие спутник подразумевает, что летательный аппарат должен после взлета находится в полете довольно продолжительное время. Так вот расчетное время полета Solara 50 составляет 5 лет. Этот аппарат с размахом крыльев около 50 метров весит всего 160 кг. Вся поверхность дрона покрыта солнечными элементами, за счет которых он и будет парить над Землей на высоте 18-20 км. Эта высота относится к верхней границе тропосферы и нижней стратосферы. Напомним, что гражданская авиация аутсайдеры в этой зоне, для которой предельная высота составляет около 15 км. Но это не единственная причина по которой была выбрана такая высота. В этом коридоре зона слабых ветров, скорость которых равна пешеходу. А также эта зона фактически безоблачная. Лишь только перистые облака преобладают в тропической зоне. Данный дрон способен обеспечить связью земную поверхность диаметром в 50 километров.

Вышеупомянутый проект «Loon» от Google выполнен в виде воздушного шара, полет которого должен быть обеспечен исключительно воздушными потоками.

В свою очередь непредсказуемость воздушных потоков ставят под сомнение управляемость таких воздушных шаров. Вероятно это и послужило причиной переориентирования в сторону самолетов-дронов.

О многообещающих горизонтах перспектив мы поговорили. Теперь попытаемся опуститься за землю и поразмыслить о реалиях данного проекта. Начнем с того, что полномасштабные проекты Titan собирался выпускать лишь только в этом году, а до этого момента были созданы кропнутые версии дронов. Также речь шла о единичных запусках, а не о группах дронов с целью обеспечения связи больших земных площадей. К примеру, для того, чтобы покрыть цифровой связью африканский континент необходимо 11 тысяч Solara 60, которые должны кружить бок о бок. А ведь координировать такой армией дронов не простая задача над решением которой еще не работали.

Вызывает сомнения энергетическая сторона дронов. Расчетное время полета около 5 лет. В свою очередь это более тысячи циклов заряда-разряда батареи. Литий-ионные батареи с самыми высокими характеристиками не смогут выдержать такой ресурс. Что касается солнечных элементов, то они способны накапливать максимальный процент энергии в дневное время и минимальный в ночное. А обеспечивать связью необходимо в течении всех суток. Разница между уровнем накопления энергии днем и ночью в десятки раз. Хотя в этом случае и ночная активность пользователей также падает. Весь вопрос в том, достаточно ли будет накапливаемой ночью энергии для обеспечения энергоснабжения системы связи и поддержания полета в целом.

Вопросы безопасности летающих дронов-самолетов также остаются острыми. Это не спутники, которые в случае аварии сгорают в слоях атмосферы. Представьте, сколько в воздухе,покрывая необходимую территорию, может парить дронов? На 50 метров диаметра Земли - 1 аппарат. Вероятность падения на фоне такого большого их числа, думаю, не низкая. От падения такого аппарата могут пострадать как гражданская авиация так и население Земли. Кроме того, один из факторов возможного падения - неравномерные воздушные потоки, воздействию которых подвержены дроны в разных слоях атмосферы в момент взлетов. Какие решения предложат инженеры, пока не известно.

В России завершаются испытания беспилотного атмосферного спутника.

Минобороны примет на вооружение беспилотные высотные летательные аппараты (БЛА) типа «Сова». Ожидается, что гигантские планеры заменят дорогостоящие низкоорбитальные спутники наблюдения и связи. Подпитываясь солнечной энергией и используя воздушные потоки, они будут вести постоянное патрулирование отдаленных районов Мирового океана и Арктики. Их задача — ведение разведки, а также передача сигналов управления и связь с кораблями и военными объектами, находящимися за Полярным кругом.

В фирме «Тайбер» , которая разработала и изготовила уникальный БЛА, «Известиям» рассказали, что испытания новой техники шли последние полгода и завершатся в этом месяце. По их итогам в конструкцию «Совы» будут внесены изменения, после чего будет принято решение о постановке аппарата на вооружение.
Высотный ретранслятор «Сова» может находиться в воздухе круглогодично. Конструкция беспилотника создана из материалов на основе углеродных волокон, которые имеют высокую прочность, малый вес и рассчитаны на длительную непрерывную эксплуатацию.

Ретранслятор имеет размах крыла 28 м и может подниматься на высоту до 20 тыс. м . Благодаря солнечным батареям, установленным в плоскости крыла, аппарат может находиться в воздухе неограниченное время . Связь с ним осуществляется по нескольким резервированным каналам — спутниковым и нескольким защищенным радиоканалам.
Весь полет проходит в автоматическом режиме, но может корректироваться оператором . Поэтому в любой момент аппарат можно посадить и починить, заменив вышедшую из строя полезную нагрузку.
Эксперт в области беспилотной летательной техники, редактор отраслевого журнала UAV.ru Денис Федутинов рассказал «Известиям», что «Сова» — первый аппарат подобного класса в России . До его появления основное внимание специалистов было сосредоточенно вокруг проекта компании Facebook — Aquila. Это изделие способно выполнять полет на высоте более 18 тыс. м, что практически позволяет ему находиться выше всех возможных атмосферных явлений.
Аппарат летает выше облаков и погодных явлений , так что окружающая среда и ветер стабильны или, по крайней мере, предсказуемы. На такой высоте в поле зрения беспилотника попадает сразу около 45 тыс. кв. км земной поверхности. Поэтому базовая станция сотовой связи, установленная на Aquila, может заменить 100 таких объектов на поверхности Земли .
— Атмосферные спутники — недорогое решение глобальных задач, — рассказал Федутинов. — Особенно там, где создание наземных базовых станций связи дорого и сложно в обслуживании. В последнее время у России появилась необходимость обеспечивать постоянную радиосвязь с кораблями в мировом океане и военными базами на Арктических островах . Необходимо контролировать Северный морской путь . «Сова» с ее возможностями полностью решит стоящие перед военными задачи.
Высотные БЛА, которые могут летать длительное время на солнечной энергии, часто называют атмосферными спутниками. Схож у них и функционал — беспилотные аппараты обеспечивают видеонаблюдение и связь над заданным районом.
Наиболее известный зарубежный военный аналог «Совы» — семейство высотных БЛА Zephyr . Их создала британская компания QinetiQ (сейчас разработка перешла компании Airbus Defence and Space ). Эти аппараты активно закупаются Минобороны Великобритании. В гражданском секторе активно внедряется семейство высотных ретрансляторов Solara компании Titan Aerospace.

В настоящее время ряд стран занимаются разработкой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), способных выполнять широкий круг задач, в частности непрерывно обеспечивать связь и вести разведку в течение длительного срока. Предполагается, что в будущем они заменят дорогостоящие низкоорбитальные спутники связи и наблюдения. Тем не менее, существующие прототипы таких аппаратов могут находиться в воздухе не более 14 суток, чего недостаточно для работы в отдаленных районах. Кроме того, эти БПЛА должны поддерживать большую высоту полета, чтобы избежать столкновения с гражданской авиацией.

Новый многофюзеляжный атмосферный спутник «Сова» рассчитан на полеты на высотах более 13 000 метров. Аппарат изготовлен из прочного и легкого углепластика и имеет размах крыла 28 метров. Крыло беспилотника оснащено солнечными панелями - благодаря им и рекордному удлинению крыла атмосферный спутник может находиться в воздухе неограниченно долгое время. Сообщается, что небольшой массы «Совы» удалось добиться с помощью установки на фюзеляжи трех синхронизированных автопилотов. Это также позволило отойти от высокой жесткости крыла с сохранением устойчивости к атмосферным возмущениям.

«Сова» может выполнять полеты в полностью автоматическом режиме, однако допускает дистанционное вмешательство оператора: связь с аппаратом осуществляется по нескольким защищенным радио- и спутниковым каналам. Высота полета беспилотника (20 000 метров) позволяет ему оставаться выше атмосферных явлений. Предполагается, что он сможет обеспечить стабильную радиосвязь с военными базами на арктических островах и кораблями, а также вести постоянное патрулирование Арктики и труднодоступных районов Мирового океана. Испытания «Совы» продолжаются в течение полугода, завершить их планируется к апрелю. Другие подробности проекта не уточняются.

О начале испытаний нового российского атмосферного спутника стало известно летом 2016 года. В рамках испытательного полета, который проходил 14–17 июля возле Орла, прототип аппарата провел в воздухе 50 часов на высоте до 9 000 метров, после чего совершил принудительную посадку. Масса прототипа составила 11,8 килограмма, размах крыла - девять метров, мощность солнечных панелей - более 270 ватт. В планах компании было дополнительно оснастить беспилотник водородными топливными элементами, которые позволят ему продолжать работу в условиях низкой солнечной радиации. После завершения новых испытаний Минобороны РФ примет решение о постановке «Совы» на вооружение.

Ближайшим действующим аналогом российского атмосферного спутника является семейство британских БПЛА Zephyr, которые разрабатываются Airbus Defence and Space. При взлетном весе 32 килограмма и способности подниматься на высоту до 21 000 метров максимальная длительность их полета оценивается в 336 часов. Аппараты Zephyr активно закупаются оборонным ведомством Соединенного Королевства.

Видеозапись испытательного полета прототипа / ©«Тайбер»