Атмосферні супутники | Журнал Популярна Механіка

  1. ніч протримались
  2. новий підхід
  3. Зв'язані однією ниткою
  4. планерні гени

Років десять тому один із засновників провідної компанії по виробництву безпілотних апаратів формулював головну мету галузі жартівливою фразою: «Нам би день простояти та ніч протриматися». Першу частину конструктори подолали швидко - безпілотники на сонячних батареях миттєво завоювали небо. А ось над нічними польотами довелося попотіти.

З легкої руки журналістів літальні апарати на сонячній енергії, здатні перебувати в повітрі необмежений час, стали називати атмосферними супутниками, хоча це поняття вміщує в себе набагато більше об'єктів, наприклад аеростати. Найбільш Розпіарені проектом в цій області став Solara 50 американської компанії Titan Aerospace, картинки якого заполонили інтернет і сторінки журналів. Але реальних польотів так ніхто і не дочекався. Концепція провалилася через те, що великий літак не можна зробити таким же, як маленький. Ролик вийшов дуже красивим, але такий літак, на жаль, не зміг полетіти.

ніч протримались

З деякою натяжкою «батьком» атмосферних супутників можна назвати безпілотний апарат на сонячних батареях NASA Helios, який 3 серпня 2001 року досяг висоти 29 524 м, що залишається чинним на поточний момент світовим рекордом висоти сталого горизонтального польоту для крилатих літальних апаратів без реактивних двигунів, і провів на висоті більше 29 км більше 40 хвилин. Однак протриматися хоча б добу в повітрі йому не вдалося, і в 2003 році в ході випробувального польоту на максимальну тривалість перебування в повітрі на висоті 850 м Helios потрапив в зону сильної турбулентності, зруйнувався і впав в Тихий океан.

Юрій Тицик Автор ідеї і керівник проекту, авіаційний конструктор, майстер планерного спорту Юрій Тицик Автор ідеї і керівник проекту, авіаційний конструктор, майстер планерного спорту. Концептуальна схема апарату, аеродинаміка, технологічне проектування.

Набагато більших успіхів домігся розроблений британською компанією QinetiQ надлегкий безпілотник Zephyr, який поставив в 2007 році неофіційний світовий рекорд тривалості польоту для БПЛА - 54 години. У 2008 році 30-кілограмовий Zephyr-6 провів в повітрі 82,5 години, а в 2010 році вже 30-кілограмовий Zephyr-7 протримався над аризонской пустелею два тижні, причому максимальна висота польоту складала 18 км. Після цього компанію QinetiQ придбала Airbus Defence and Space, і проект став повністю військовим і секретним. Новий Zephyr-8 в 2015 році протримався в повітрі ті ж два тижні, але вже з корисним навантаженням в 5 кг. І в цьому році повідомляється про початок випробувань Zephyr S з 22,5-метровим розмахом крил. Проект Zephyr отримав доступ до найостаннішими технологіями. Наприклад, він використовує літій-сірчані акумулятори Li-S, які мають питому ємність в два рази вище, ніж ті, які доступні на ринку.

В цьому році в гру вступив могутній Facebook, який раніше придбав британську компанію Ascenta, що розробила гігантський висотний дрон Aquila. У червні 2016 року Aquila здійснив перший, поки 90-хвилинний політ. Про російські розробки в області атмосферних супутників довгий час не було чути нічого до серпня 2016 року.

В'ячеслав Шпилевський Головний конструктор, літати і конструювати авіаційну техніку почав з 14 років В'ячеслав Шпилевський Головний конструктор, літати і конструювати авіаційну техніку почав з 14 років. Основні алгоритми системи управління, питання стійкості і керованості.

2 серпня 2016 року з'явилася новина, що в Росії вдало випробуваний безпілотний апарат, який протримався в повітрі більше 50 годин на висотах до 9 км. Заступник генерального директора Фонду перспективних досліджень Ігор Денисов оголосив, що був здійснений експериментальний політ масштабної моделі в рамках проекту «Сова», що реалізується Фондом перспективних досліджень та компанією «Тайбер». І через тиждень ми сиділи в московському офісі «Тайбера» і розпитували керівника проекту Юрія Тицика і головного конструктора В'ячеслава Шпилевський про технічні подробиці.

І через тиждень ми сиділи в московському офісі «Тайбера» і розпитували керівника проекту Юрія Тицика і головного конструктора В'ячеслава Шпилевський про технічні подробиці

новий підхід

Думка про літак з гнучким крилом прийшла Юрію в голову два роки тому. Він поділився ідеєю зі своїми друзями з планерного спорту: майже вся команда розробників «Сови» - вихідці з планерних клубів, і це видно по проекту. Друзі його підтримали, і, не відкладаючи в довгий ящик, Юрій та В'ячеслав з пінопласту змайстрували першу модель з розмахом крил під два метри. Збереглися зворушливі кадри перших пусків, які проходили у дворі будинку. Модель полетіла, та ще й як! Так сформувався кістяк команди - Юрій став керівником проекту, В'ячеслав Шпилевський - головним конструктором, а Олексій Стратилата взявся за інтеграцію своєї системи управління в нову схему літального апарату, електронну начинку і автопілот. За минулі кілька років хлопці зробили близько двадцяти прототипів. Рік тому проект підтримав Фонд перспективних досліджень, і в вересні в повітря повинен піднятися повнорозмірний апарат з розмахом крил в 28,5 м.

Зв'язані однією ниткою

Як поводяться в небі атмосферні супутники, які повинні знаходитися в повітрі місяцями? Вдень вони заряджають через сонячні панелі свої акумуляторні батареї і набирають максимально можливу висоту, накопичуючи потенційну енергію. Після заходу сонця вони повинні якомога повільніше втрачати висоту, економно витрачаючи електроенергію, - літаючих енергозаправщіков ще не придумали. Тому апарати повинні мати аеродинаміку на рівні найкращих планерів, а ще краще - перевершувати їх. Один з головних прийомів збільшення аеродинамічного якості (скільки метрів може пролетіти літальний апарат при зниженні на один метр) - подовження крила (відношення розмаху крила до середньої ширині). Тільки у трьох в світі рекордних планерів це значення перевищує 50 одиниць, і це практично межа. При класичному компонуванні зламатися крила не дає лонжерон - потужний силовий елемент, розташований по всій довжині крила і сприймає вигинає момент. Чим довше крило, тим важче лонжерон, і навіть сучасні вуглепластики не рятують ситуацію. А від скручування крило рятує потужна обшивка. У будь-якому підручнику з проектування літаків чітко написано, що при збільшенні лінійних розмірів літака його маса зростає в кубі, через що масштабування красивих ажурних моделей-прототипів на реальні розміри часто призводить до катастроф. Саме тому ми не побачили повнорозмірного спроектованого за класичною схемою Solara.

Ідея Юрія Тицика була незвичайною - зробити гнучке крило без класичних лонжеронів і працює на кручення обшивки. Хто-небудь чув, щоб у альбатроса в польоті від навантажень зламалися крила? Але ж ці птахи літають в штормовий вітер. Звичайні літаки уникають цього, не кажучи вже про експериментальні або рекордних апаратах. Природа явно підказує застосування «гнучких рішень». Також у птахів немає елеронів - для повороту вони закручують все крило.

Також у птахів немає елеронів - для повороту вони закручують все крило

«Ось ми на фотографії втрьох тримаємо літак, - Юрій відкриває файл на комп'ютері. - Якщо дві людини по краях відпустять, він зламається. Апарат гнучкий і неміцний. Ми його навіть кілька разів ламали при перенесенні. Але в польоті такого не відбувається ». В'ячеслав Шпилевський намагається пояснити мені ідею доступними образами: «Наш апарат подібний до одвірка птахів, кінчики крил яких пов'язані, щоб їм простіше було тримати дистанцію». По суті «Сова» - це три літаки, що летять в дуже-дуже щільному строю. Більш щільному, ніж літають легендарні «Стрижі». І якщо вони зламають лад, літак розвалиться. Політ даної схеми апарату став можливий завдяки електроніці, на базі автопілота, створеного Олексієм, і унікальних алгоритмів, написаних В'ячеславом.

У «Сови» немає і елеронів - класичних аеродинамічних органів управління на задній кромці крила, що регулюють кут крену літака. Креном керують горизонтальні стабілізатори на хвостовій частині фюзеляжів бічних корпусів. За курс і тангажу відповідає оперення центрального корпусу. На «Сові» два електромотора. «Чим більше моторів, тим більше гвинтів, а чим їх більше, тим менше їх діаметр і вони легше. - У Юрія на все є прості і логічні відповіді. - До того ж мотори компенсують вагу хвостових балок із стабілізаторами ».

планерні гени

Нагадуючи про планерних коренях творців, питаю, чи використовує апарат висхідні потоки. Набирає чи в них висоту в автоматичному режимі? «Зараз у нас реалізовано алгоритм центрування висхідного потоку. Якщо апарат натикається на зону висхідних потоків, то закладає віраж, зміщуючись в область, де скоропідйомність вище, - Юрій руками наочно показує маневр планера, - і в автоматичному режимі відпрацьовує потік до самої кромки хмар. Висхідні потоки працюють до висоти нижньої кромки кучевой хмарності - близько 2000 м. Якщо потік пропадає, він продовжує летіти далі за програмою. Поки що він не вміє самостійно шукати висхідні потоки, та й ніхто зараз не вміє. Але це скоріше наш інтерес як планеристів, адже більшу частину часу «Сова» проводить вище хмар, де термічні висхідні потоки майже відсутні. Ми використовували терміки ще й для того, щоб перевірити живучість апарату в неспокійній атмосфері, - в них відчутно трясе ».

За весь час польоту заряд акумуляторних батарей «Сови» не опускався нижче 30%, і я задаю питання, який збирався поставити на самому початку бесіди: якщо був такий запас по енергії, чому не встановили новий рекорд? «Такого завдання у нас просто не було, - усміхається Юрій Тицик. - А для того щоб з'ясувати здатність енергетичної системи працювати автономно, досить двох циклів зарядки-розрядки ».

Стаття «Гнучкий підхід» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №10, Грудень 2016 ).

Хто-небудь чув, щоб у альбатроса в польоті від навантажень зламалися крила?
Набирає чи в них висоту в автоматичному режимі?
Главное меню
Реклама

Архив новостей
Права на автомат и на механику: отличия в 2018 году
В 2017 году национальное водительское удостоверение Российской федерации привели в соответствие с Венской Конвенцией «О дорожном движении». В документе появились дополнительные подкатегории транспортных

Коробка передач автомобиля ГАЗ-66
Строительные машины и оборудование, справочник К атегория:     Устройство автомобиля Коробка передач четырехступенчатая, с синхронизатором на 3—4-й передачах. Передаточные отношения

Вариатор (вариаторная коробка передач): что это такое, принцип работы. Подробно + видео
У меня много статей про автоматические коробки передач (особенно сильно я люблю обычную АКПП). Однако второй по распространению я считаю вариатор или CVT, достаточно много автомобилей выпускается именно

Устройство АКПП: принцип работы и схема автоматической коробки
Что такое АКПП? Автоматическая Коробка Переключения Передач (АКПП) – вид трансмиссии в машине, в котором переключение скоростей осуществляется за счет электроники, не требуя внимания водителя.

Как правильно пользоваться коробкой автомат (АКПП)
Содержание статьи На сегодняшний день большинство водителей не представляет как бы они ездили на автомобиле, который не имеет автоматической коробки передач. Некоторые новички, приходят в ужас от одной

Автоматическая коробка передач (АКПП): что это такое, устройство и принцип работы для чайников
Двигатели внутреннего сгорания не способны обеспечить движение автомобиля в разных режимах без специальных устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств для этого

Как пользоваться автоматической коробкой передач?
Уважаемые автомобилисты! Прежде, чем мы с вами рассмотрим основные положения, как управлять автоматической коробкой передач, давайте поймем, что это такое. Нет, мы не станем углубляться в процессы, происходящие

Как пользоваться коробкой автомат АКПП (видео)
Как водит на автомате? Таким вопросом задается практически каждый человек, который раньше ездил на механической коробке, а теперь собирается приобрести автомобиль на автомате. Опасения на счет поломок

Какую автоматическую коробку передач выбрать (какие бывают коробки автомат): роботизированные, вариатор, гидротрансформатор
Более правильным называнием было бы — механическая КПП с автоматическим сцеплением, поскольку с «автоматом» её роднит только количество педалей. «Робот» полностью повторяет схему работы обычной механической

Mercedes-Benz переходит на 9 ступенчатую коробку-автомат
Немецкий автоконцерн Daimler начал оснащать Mercedes-Benz 9-ступенчатой автоматической трансмиссией. «Автомат», получивший название 9G-Tronic, уже используется в серийном Mercedes E350 BlueTec. Пока эта

Реклама

© 2013 mexpola.h1a25414f