سیستم های محرک الکتریکی به طور فعال در هواپیماهای بدون سرنشین مدرن مورد استفاده قرار می گیرند و عملکرد پرواز بالایی را ارائه می دهند. با استفاده از انرژی خورشیدی می توان به رشد بیشتر پارامترهای کلیدی دست یافت. تعدادی پهپاد آزمایشی با انرژی خورشیدی توسعه داده شده است-اما هیچ یک از پروژه ها هنوز با حل مشکلات واقعی به بهره برداری کامل نرسیده است.
با مشارکت ناسا
در آغاز دهه های هفتاد و هشتاد ، شرکت آمریکایی AeroVironment در زمینه انرژی خورشیدی برای هواپیماها تحقیقاتی انجام می داد. در سال 1983 ، وی از ناسا دستور ساخت یک پهپاد آزمایشی با قابلیت عملکرد بالا را دریافت کرد. اولین پروژه از سری جدید HALSOL (High Altitude Solar) نام داشت. بعدها به Pathfinder تغییر نام داد.
در همان سال ، اولین پرواز یک هواپیمای بدون سرنشین با تجربه انجام شد ، اما به دلیل عدم توسعه کافی فناوری های کلیدی ، آزمایش ها ناموفق تشخیص داده شد. نهایی شدن این پروژه تا سال 1993 ادامه داشت ، زمانی که آزمایشات از سر گرفته شد. به زودی Pathfinder تمام مزایای فناوری ها و اجزای جدید را نشان داد. طی سالها ، پهپاد تعدادی رکورد ارتفاع و مدت پرواز برای خودروهای مجهز به انرژی خورشیدی به ثبت رسانده است.
در سال 1998 ، یک هواپیمای بدون سرنشین با تجربه مطابق پروژه Pathfinder Plus ارتقا یافت. طراحی مجدد و معرفی اجزای الکتریکی جدید باعث بهبود عملکرد مجدد و ثبت رکوردهای جدید شده است. در همان دوره ، پهپادهای Centurion و Helios Prototype با ظاهر مشابه ، اما با ویژگی های متفاوت ایجاد شدند.
پهپادهای باتجربه از ناسا و AeroVironment طبق طرح کلی ساخته شدند. عنصر اصلی طراحی یک نسبت ابعاد بزرگ بال از 29.5 متر (Pathfinder) تا 75 متر (Helios) بود. در بال ، موتورهای الکتریکی با پیچ های کششی (از 6 تا 14 واحد) و ناسل ها با دنده فرود و تجهیزات نصب شد. همه وسایل نقلیه سری دارای کنترل از راه دور بوده و می توانند مقداری بار حمل کنند.
حداکثر سطح بال ممکن به صفحات خورشیدی داده شد. در پروژه Pathfinder ، آنها قدرت 7.5 کیلووات را ارائه دادند ، و در Centurion بعدی موفق به دریافت بیش از 30 کیلو وات شدند. از باتری های قابل شارژ به عنوان منبع تغذیه پشتیبان استفاده شد. سلولهای سوختی نیز در آزمایشهای بعدی مورد استفاده قرار گرفت.
هواپیماهای بدون سرنشین آزمایشی سرعت پرواز بالایی نداشتند. بال مستقیم با دهانه بزرگ این پارامتر را به 30-45 کیلومتر در ساعت محدود کرد. در همان زمان ، پروازهای رکوردی در ارتفاع 24-29 کیلومتری انجام شد و حداقل 12-18 ساعت به طول انجامید.
سریال های اروپایی
از سال 2003 ، کار بر روی پروژه های مجموعه Zephyr انجام شده است. در ابتدا ، پهپاد جدید توسط شرکت انگلیسی QinetiQ ایجاد شد ، اما بعداً کار به بخش نظامی ایرباس منتقل شد. هدف این پروژه ایجاد یک هواپیمای بدون سرنشین با ارتفاع زیاد با انرژی خورشیدی با طول پرواز طولانی و قابلیت حمل تجهیزات نظارتی بود.
در اواسط دهه ، آزمایشات بر روی دستگاه های نمایش فناوری کاهش یافته آغاز شد. Zephyr 6 پتانسیل کلی طرح و عناصر فردی آن را نشان داد. در سال 2008 ، این پهپاد به ارتفاع 19 کیلومتری صعود کرد. سپس نمونه اولیه Zephyr 7. در اندازه کامل آمد. در ژوئیه 2010 ، رکورد مدت پرواز بیش از 14 روز را به ثبت رساند. در سال 2018 ، نمونه اولیه دیگر ، Zephyr 8 (Zephyr S) ، تقریباً 26 روز در هوا باقی ماند.
پهپادهای سری Airbus Zephyr دارای بال نسبت بزرگ با نوک برجسته هستند. بزرگترین Zephyr 8 دارای طول بال 28 متر است.وزن - تا 50-70 کیلوگرم ، که بیش از 5 کیلوگرم آن بر روی محموله نمی افتد. موتورهای برقی در لبه بالایی بال قرار دارند. یک بوم نازک با پر و بال به عقب متصل شده است. تقریباً تمام سطح بالایی بال به صفحات خورشیدی واگذار شده است. علاوه بر این ، پهپاد دارای باتری هایی است که پرواز را در غیاب نور خورشید تضمین می کند. سرعت پرواز از 50-60 کیلومتر در ساعت تجاوز نمی کند ، با این حال ، هدف پروژه بدست آوردن برد ، ارتفاع و طول زیاد بود.
توسعه پروژه های سری Zephyr ادامه دارد. بهبود ماشین آلات موجود به منظور انجام وظایف واقعی انجام می شود و همچنین نمونه های جدیدی با ویژگی های مختلف ایجاد می شود. در حال حاضر ، چنین پهپادهایی به عنوان حامل تجهیزات نظارتی ، تجهیزات الکترونیکی و غیره در نظر گرفته می شوند.
از سرنشین دار تا بدون سرنشین
پروژه Solar Impulse شرکت سوئیسی با همین نام بسیار مورد توجه است. او ساخت هواپیماهای سرنشین دار با انرژی خورشیدی را پیشنهاد می کند. از سال 2009 ، دو دستگاه مشابه در آزمایش های پرواز شرکت کرده اند. با گذشت زمان ، شرکت توسعه قصد خود را برای ایجاد نسخه بدون سرنشین هواپیماهای موجود اعلام کرد.
در نوامبر 2019 ، Solar Impulse ، با کمک لئوناردو و نورثروپ گرومن ، تبدیل یکی از نمونه های اولیه هواپیما به پهپاد را تکمیل کرد. آزمایش های پرواز برای 21-2020 برنامه ریزی شده بود ، و در اوایل دهه بیست ، امکان تولید در مقیاس کوچک به نفع مشتریان واقعی وجود دارد. اعتقاد بر این است که چنین پهپادی دارای مزیت رقابتی در قالب ویژگی های عملکرد بالا است.
Solar Impulse 2 ، بازسازی شده به عنوان یک پهپاد ، دارای یک بال مستقیم با دهانه 72 متر است که در زیر آن بدنه ای سبک و چهار ناو موتور الکتریکی نصب شده است. ترکیبی از صفحات خورشیدی و باتری ها استفاده شد. حداکثر قدرت 66 کیلو وات سرعت این هواپیما تا 140 کیلومتر در ساعت افزایش یافت و 12 کیلومتر صعود کرد. ویژگی های طراحی اصلاح بدون سرنشین بیشتر خواهد بود. به طور خاص ، مدت پرواز به 90 روز افزایش می یابد.
چشم اندازهای محدود
در دهه های اخیر ، پیشرفت قابل توجهی در زمینه پهپادهای خورشیدی انجام شده است. انواع جدیدی از پانل ها ، باتری ها و موتورهای الکتریکی با ویژگی های بهبود یافته در حال توسعه و معرفی هستند. از مصالح مدرن در ساخت قاب های هوا استفاده می شود و دوام و وزن کم را تضمین می کند. در عین حال ، با وجود همه تلاش ها ، چنین پهپادهایی هنوز به عملیات کامل نرسیده اند.
با وجود تمام تلاش های دانشمندان ، پنل های خورشیدی هنوز چندان قدرتمند نیستند. در نتیجه ، در زیر آنها لازم است حداکثر سطح ممکن را در حالی که ساختار را همزمان روشن می کنیم ، ارائه دهیم. فقط در چنین شرایطی انرژی کافی برای تغذیه موتورها و شارژ مجدد باتری ها وجود دارد. علاوه بر این ، برای حفظ منبع تغذیه موتورها صرف نظر از شدت نور تصادفی یا در غیاب آن ، اقدامات لازم است.
در نتیجه ، یک هواپیمای سرنشین دار یا پهپاد ، که حتی با استفاده از فناوری های پیشرفته ساخته شده است ، بزرگ و گران به نظر می رسد ، اما نمی تواند بار قابل توجهی را حمل کند. با این حال ، می تواند ویژگی های پرواز بالایی را نشان دهد و بنابراین علاقه عملی خاصی دارد.
توانایی پرواز طولانی مدت در ارتفاعات می تواند در هنگام شناسایی یا نظارت بر وضعیت در شرایط مختلف مفید باشد. همچنین پروژه هایی برای "ماهواره های جوی" پیشنهاد می شود - هواپیماهای بدون سرنشین با پرواز طولانی مدت با تجهیزات انتقال سیگنال های رادیویی. انتظار می رود چنین فناوری بتواند برای مدت طولانی در یک منطقه معین بماند و ارتباط مداوم ایجاد کند و جایگزین آسان تر و ارزان تری برای فضاپیماها باشد.
بدیهی است که در سطح فعلی ویژگی های تاکتیکی و فنی ، پهپادهای خورشیدی نمی توانند جنگنده باشند. ظرفیت محدود حمل و نقل اجازه نمی دهد که مهمات بزرگ گرفته شود و ظاهر مشخص برای هر وسیله تشخیصی دید را افزایش می دهد.با این حال ، هواپیماهای بدون سرنشین شناسایی و تکرارکننده ها نیز می توانند مورد توجه ارتش ها باشند.
پهپادهای خورشیدی در چندین کشور در حال توسعه هستند و پیشرفت قابل توجهی نیز حاصل شده است. ویژگی های چنین تجهیزات به تدریج در حال افزایش است و در آینده قابل پیش بینی ، اولین نمونه ها کاملاً قادر به رسیدن به عملکرد واقعی هستند. با این حال ، نباید این جهت را بیش از حد ارزیابی کرد. در عمل ، چنین هواپیماهای بدون سرنشین به احتمال زیاد به یک ابزار م ofثر برای پر کردن طاقچه های خاص تبدیل می شوند که در آنها می توانند از پتانسیل کامل خود استفاده کنند و معایب ذاتی را نشان ندهند.
