Güneş enerjisiyle çalışan İHA "West Wind" in gelişim ve performansının analizi ve operasyonel değerlendirme
Temel teknolojilerin sürekli olgunlaşması ve dayanıklılığın sürekli artması ile "Westwind" İHA, güneş enerjili uçuşta lider konumunu sürdürdü ve yakında İngiliz Savunma Bakanlığı'nın operasyonel konsept doğrulamasını kabul edecek.Güvenlik alanında ve gelecekteki savaş alanlarında çeşitli görevler üstlenmesi bekleniyor. görev.
Uzun süredir birçok ülke, insansız hava araçları alanında kesintisiz uzun süreli uçuş sağlamak için birkaç cesur girişimde bulundu, ancak geliştirme ve test aşamasında sıkışıp kaldılar. Güneş enerjisiyle çalışan drone teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, şu anda Airbus tarafından üretilen "Zephry" drone, on yıldan fazla bir süredir bir dizi anahtar teknolojiyi aştı ve çok sayıda uçuş testini tamamladı. Potansiyel savaş etkinliği. Şu anda Airbus, İngiliz Savunma Bakanlığı'ndan bir sipariş aldı ve bu yılın sonunda ilk iki "Westwind" S İHA'nın operasyonel testlerine ve performans değerlendirmesine başlayacak.Aynı zamanda, daha büyük bir "Westwind" T No. Potansiyel kullanıcıların ihtiyaçlarını karşılamak için insan ve makine.
"Westwind" S İHA.
2003 gibi erken bir tarihte, İngiliz Savunma Bakanlığı'nın bir yan kuruluşu olan QinetiQ, art arda bir dizi prototip geliştiren, boyutu ve performansı sürekli olarak iyileştiren ve Avustralya, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde test uçuşları gerçekleştiren "West Wind" programını başlattı. . 9 Temmuz 2010'da, Westwind 7 güneş enerjisiyle çalışan drone, 336 saatten fazla bir süre boyunca ABD Arizona'daki bir test sahasında 14 günden fazla bir süre boyunca sürekli uçtu ve maksimum uçuş yüksekliği 21562 m'ye ulaşarak drone için kesintisiz uçuş süresi yarattı. Yeni Rekor.
Geliştiriciler, Westwind 7 UAV'nin test uçuşu için hazırlanıyor.
Airbus Group Defence and Space Company'nin Mart 2013'te "Westwind" projesini satın alması, mevcut tasarımı optimize etmeye ve daha büyük bir platform tasarlamaya başlaması "Westwind" İHA'nın potansiyel yeteneklerini tam olarak görüyordu. Yüksek irtifa psödolit (HAPS) konsept uçak olarak kullanıma hazırdır. HAPS ile ilgili olarak Airbus, uzaktan algılama ve uydu benzeri iletişim uygulamalarını planın ilgi alanları olarak tanımladı ve bazı görev yüklerini "Westwind" İHA'ya entegre etmeyi planlıyor.
Airbus, HAPS'nin küresel kapsama alanı ve uydular gibi uzun vadeli operasyonlar sağlayabileceği konusunda iyimser, aynı zamanda tipik yakıtla çalışan dronların veya insanlı uçakların sahip olduğu yerel olaylara odaklanma yeteneği sağlıyor. Tüm bunlar çok düşük bir maliyetle elde ediliyor.Örneğin Airbus, üretkenlik ve operasyonel ihtiyaçlar belirli bir seviyeye ulaştığında, uçağın maliyetinin yaklaşık 1 milyon dolar olacağını ve uçuş saati başına işletme maliyetinin 100 dolar kadar düşük olacağını tahmin ediyor. Hiç şüphesiz, "Westwind" İHA'nın görev kabiliyeti ve nispeten düşük maliyeti, İHA lojistik operasyonunu yeniden şekillendirecek.
Airbus, Westwind İHA'nın yapısal gücünü test ediyor.
HAPS platformu çok hafif ve yük kapasitesi zayıf olmasına rağmen, Airbus, HAPS'in uydunun bazı işlevlerini yerine getirebileceğine inanıyor.HHAPS'ın uçuş irtifası 20km, aynı işleve sahip uyduların çalışma irtifası 600km, dolayısıyla HAPS 1kg görev yükü taşıyor. Bu durumda, 1t görev yükü taşıyan alçak yörüngeli bir uyduya eşdeğerdir.
Tasarım açısından "Westwind" 7 İHA, kanat açıklığı 16m, ancak ağırlığı sadece 27kg olan hafif bir güneş İHA'dır ve kanat uçlarında kemerli kanat uçları ve bükme cihazı kullanır. Aerodinamik performansı artırmak için. Kanadın üst kısmını kaplayan güneş pili paketi, geceleri yeterli gücü sağlamaya devam etmek için şarj edilebilir bir pil paketinde enerji depolarken, gündüzleri uçağa güç sağlar. Uçağın tasarım hedefi, birkaç ay boyunca 15.240m'nin üzerindeki irtifalarda kesintisiz uçuş sağlamaktır.
"Westwind" S UAV, tek ışın T şeklinde bir kuyruk kullanır.
"Westwind" İHA'larının uçuş sırasında teknik ve çevresel zorlukları da vardır. Örneğin, stratosferde uçan güneş enerjisiyle çalışan bir uçak, çok hafif ve çok verimli bir tasarım gerektirir ve aynı zamanda, daha yüksek uçuş irtifalarında son derece düşük sıcaklıklarda normal olarak çalışmak ve bunu yapabilmek için iyi bir sağlamlığa ve dayanıklılığa sahip olmalıdır. Çalışma hava sahasına giden 6 saatlik uçuş sırasında karşılaşılan türbülans sorunsuz geçti.
Güneş enerjisiyle çalışan uçaklarda şu anda mevcut olan en büyük sınırlamalardan biri, pilleri gece güç kaynağı olarak kullanma ihtiyacıdır ve güç gereksinimleri nedeniyle uçuş enlemi sınırlıdır. Örneğin, çok kuzeyde veya güneyde olan yerlerde güneş ışığının yoğunluğu zayıftır ve pil şarjı talebini karşılayamaz. Bununla birlikte, "Westerly" İHA'nın daha yüksek irtifalarda ve daha yüksek enlemlerde çalıştığı kanıtlanmıştır ki bu, diğer güneş enerjili uçaklardan önemli bir farktır.
"Westwind" S UAV, haberleşme rölesi ve ISR gibi görevleri üstlenebilir.
Verimli bir şekilde uçmak ve sürdürülebilir iletişim hizmetleri sağlamak için, yüksek irtifa güneş enerjisiyle çalışan uçaklar, yerden yüksek Jet Stream (13716-15240m) üzerinde uçmaya devam etmeli ve bu irtifada ve aşağıda olası türbülanstan kaçınmalıdır. Güneş enerjisiyle çalışan bir uçak, uçuş profilini koruyamazsa, yani gece boyunca gerekli irtifayı koruyamazsa (örneğin, yetersiz batarya gücü nedeniyle), karşılaşabileceği tropopoza (troposfer ve stratosferin birleşimi) inmesi gerekecektir. Türbülans, verimli uçmayı imkansız kılar ve savaş yetenekleri sağlar. "Batılı" İHA, akıntıların üzerinde çalışabileceğinden, hızı rüzgar hızını aşacak, böylece istasyonda kalabilir veya savaş alanına transfer olabilir.
"Westwind" İHA'nın tasarımcılarından Paul Brooks, güneş enerjisiyle uçmak ve yüksek irtifalara ulaşmak özellikle zor olmasa da, uzun süreli uçuşun asıl zorluğunun irtifayı korumanın ve geceleri normal uçmanın nasıl yapıldığına dikkat çekti. Bu yüzden ekvatorun yakınında uçmayı seçmek daha iyi bir öneridir. Güneşin radyasyon yoğunluğu ekvatorda daha fazla olduğundan ve atmosferik jetlerin etkisi daha az olduğundan, drone daha düşük bir irtifada ve daha yavaş hızda uçabilir.
"Westwind" planına yanıt olarak Airbus, yük kapasitesini artırmak için bir yol haritası hazırladı. "Westwind" 8 İHA'nın üretimine dayanarak, yeni nesil güneş enerjili UAV "Zephyr S" (Zephyr S) tasarlayıp üretecek. Dronlar için "S", tek bir ışın kuyruğu kullandığı anlamına gelir. Üretilmekte olan drone İngiltere Savunma Bakanlığı'na teslim edilecek. Şu anda, geliştiriciler İHA iletişim ekipmanını ve fotoelektrik sensörleri test etmeye ve önemli hava araçlarının hacmini ve ağırlığını azaltmak için önceki uydu üretimindeki teknoloji ve deneyimi kullanmaya başladılar.
"Westwind" S İHA'nın karbon fiber gövdesi, kanatları destekleyen çubuk tipi bir gövdeye ve T şeklinde bir kuyruk bileşenine sahiptir Burun, bir yük bölmesi ile tasarlanmıştır. Uçak yalnızca dümen ve asansör kullanır ve esnek kanatlar ve spoiler gibi karmaşık kontrol unsurları kullanmaz. Kanatların üst yüzeyi ve yatay kuyruk güneş pilleri ile kaplanmış ve her bir kanadın iç kısmının ön kenarına bir elektrikli tahrik cihazı yerleştirilmiştir. "Batı Rüzgarı" nın iniş takımı yoktu ve uçağın yardımıyla kalkış ve iniş için elle tutulan manuel yardıma güveniyordu.
Westwind 7 İHA ile karşılaştırıldığında, Westwind S İHA, öncekinin iki katı dayanıklılığa sahiptir. Mevcut yapılandırmaya göre, "Westwind" S İHA'sının kanat açıklığı 25 m'dir ("Westwind" 7'nin kanat genişliği 22,5 m'dir) ve bu en az 30 günlük dayanıklılığa ve yaklaşık yarısı pilin ağırlığı olan 62 kg toplam ağırlığa ulaşabilir. Yük 5kg'dır. "Westwind" S İHA'nın en son konfigürasyonu, selefine göre yaklaşık% 30 daha az ağırlıktadır, bataryanın ağırlığının 1,5 katı taşıyabilir ve yalıtım katmanının ağırlığı da% 20 oranında azaltılmıştır. Şu anda uçak, gövdenin sağlamlığını ve bütünlüğünü korurken hafif bir ağırlığa ulaştı.Laboratuvarda, "Westwind" S İHA, 2.5g yük testini tamamladı.
"Westwind" S UAV'nin performans iyileştirmesinin anahtarı güç kaynağı teknolojisidir. Makine, galyum arsenit bazlı teknoloji kullanan, çoklu bağlantı ayrılabilir epitaksiyel güneş panellerine dayanan MicroLink Cihazları (MicroLink Cihazları) ile donatılmıştır, kilogram ağırlık başına 1500W enerji üretebilir,% 28 dönüşüm verimliliği sağlayabilir.
Güneş panellerinin "Westwind" İHA'nın gövdesiyle entegrasyonu anahtar bir tasarımdır. Çok hafif ve ince yapısından dolayı böyle bir tasarımı tamamlamak kolay değildir, bu nedenle makine polyester film kullanır. Görünüşe göre "Westwind" İHA tarafından kullanılan güneş pili teknolojisi, 40 ° enlemde tam yıl uçuş gerçekleştirmenin mevcut ve gelecekteki performans gereksinimlerini destekleyecek kadar gelişmiş.
Uçuş yüksekliğinde kızılötesi sensörler kullanan "Westerly" İHA'nın bir avantajı, ortam sıcaklığının çok düşük, genellikle eksi 83 ° C olmasıdır.
Airbus aynı zamanda, bazı görev gereksinimlerinin Westwind S UAV tarafından karşılanamadığını fark etti, bu nedenle "T" nin ifade ettiği daha büyük boyutlu bir "Westwind" T UAV geliştirmeye başladı. Çift T şeklinde kuyruk konfigürasyonu. Uçağın kanat açıklığı 33 m, maksimum ağırlığı 140 kg ve görev yükü 20 kg. Yeni model, "Westwind" S İHA'nın gövde yapısını, aviyoniklerini, yazılımlarını ve diğer sistemlerini takip edecek. , Ve aynı güç sistemini kullanır.
"Westwind" T UAVın geniş en boy oranına sahip kanadı, ortada bir görev yükü "bölmesi" olacak şekilde tasarlanmıştır ve her iki tarafta kuyruk destekleri bulunur. Kuyruk desteğinin ön ucu çekme itme cihazını barındırır ve uçlar sırasıyla takılır Birbirinden bağımsız T şeklinde iki kuyruk kanadı. Şu anda Airbus, "Westwind" T ölçeği küçültülmüş göstericinin ilk uçuş testini tamamladı. 2018'de tam ölçekli bir prototip üretmesi ve ilk test uçuşunu gerçekleştirmesi bekleniyor. Ön plan, onu 2019'da kullanıma sokmak.
"Westwind" T UAV tarafından sağlanması beklenen ek işlevler arasında geniş bant iletişim ve istihbarat toplama, gözetleme ve keşif (ISR) yer alır; bu, sentetik açıklıklı radar (SAR) veya lidar ile donatılmasını içerebilir. Uzaktan algılama, fotoelektrik / kızılötesi, iletişim rölesi ve sinyal izleme sensörleri dahil olmak üzere birçok görev yükü ve operasyonel senaryo "West Wind" platformunda test edilmiştir.
Şu anda, tipik İHA fotoelektrik / kızılötesi ekipmanı, 19.812 m'lik bir mesafede 50 cm'lik bir çözünürlük sağlamak için yalnızca 20W'dan daha az güç gerektiren çift eksenli dengeli bir i2Tech UlS ekipmanı dahil olmak üzere İHA'ya entegre edilmiştir ve 35x optik yakınlaştırma. Tasarıma göre, "Westwind" T İHA, fotoelektrik ekipman ve orta dalga kızılötesi kamera kullanarak 50 cm'lik bir çözünürlüğe ve özelleştirilmiş ışık fotoelektrik / kızılötesi ekipmanı kullanarak 18 cm'lik bir çözünürlüğe ulaşabilir. Airbus, optik ve kızılötesi kameraları gerçek zamanlı HD veya 4K video ile donatarak 15 cm'lik bir çözünürlüğe ulaşmayı umuyor.
2013 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde Westwind UAV tarafından yapılan bir testte, savaş alanında elde taşınan taktik telsiz ekipmanı yüksek irtifaya taşınarak 644 km mesafede etkili iletim sağlandı.
Veri ve görüntülerin gerçek zamanlı aktarımını desteklemek için, "Westwind" İHA ayrıca bir S-bant veri bağlantısı ile donatılmıştır. 200 km'lik bir menzil içinde 1,2 m çapında bir parabolik antene veri iletirken, iletim hızı 10 Mb / sn'ye ulaşabilir . Anten boyutu daha büyükse, indirme hızı 100Mb / s'ye ulaşabilir.
"Westwind" İHA serisinin ana avantajlarından biri, yüksek bant genişliğine sahip röle uygulamaları sağlama yeteneğidir.Potansiyel sivil değer, atmosferik ve çevresel veri toplama, haritalar ve kameralar, afet bölgelerindeki iletişim rölesi ve yangın izlemeyi içerir. 2010 gibi erken bir tarihte, "Westwind" İHA, İngiliz Savunma Bakanlığı tarafından finanse edilen iki haftalık bir uçuş testinde Quinettik tarafından geliştirilen bir askeri haberleşme yükünü taşıdı. Diğer uçuş testlerinde, uçak, kameralar ve iletişim röle yükleri ile donatılmıştır. Bu temelde Airbus, askeri ve güvenlik alanlarının ihtiyaçlarına yanıt olarak Westwind UAV için birçok potansiyel operasyonel konsept (CONOPS) geliştirdi.
Şu anda İngiliz Savunma Bakanlığı, toplam sözleşme değeri 13 milyon pound olan üç "Westwind" S İHA siparişi verdi. Bu İHA'lar, Westwind İHA'larının İngiliz ordusu ve diğer devlet kurumları tarafından görevler üstlenme performansını ve potansiyelini değerlendirmek için kullanılan savaş konsepti doğrulamasının bir parçası olacak. Bu şekilde, İngiliz Savunma Bakanlığı aynı anda iki "Westerly" S İHA'yı test edebilir ve bu yüksek irtifa uzun dayanıklılık kapasitesinin süresiz olarak sürdürülebileceğini göstermek için operasyonel devir kabiliyetini doğrulayabilir. Operasyonel konsept kanıtı bu yıl içinde gerçekleştirilecek ve üç ay sürmesi bekleniyor. Bundan sonra bu drone'lar derhal İngiliz Savunma Bakanlığı'na teslim edilecek. Airbus, bu uçakların operasyonel konsept kanıtında operasyon ve kontrolünden sorumlu olacak.
Operasyon kavramının kanıtı sırasında, İngiliz Savunma Bakanlığı, 3G hücresel veri sistemleri ve 4G sistemleri aracılığıyla gerçek zamanlı görüntü ve videoları iletebilen bir veri bağlantısını test edecek. Aralık 2015'te, Roke Manor Research (Roke Manor Research), İngiltere Savunma Bakanlığı tarafından yüksek irtifada ve uzun dayanıklılıkta drone'larda kullanılan ve 50 km uzaklıktaki baz istasyonlarıyla iletişimi sürdürebilen bir veri bağlantısı geliştirmek için verilen bir sözleşme aldı. . O zaman, proje planının, sinyalleri belirli hücresel altyapıya veya askeri baz istasyonlarına yönlendirerek yüksek irtifalardan verileri iletmek için özelleştirilmiş uyarlanabilir hüzmeleme teknolojisi ile birlikte kullanıma hazır ticari 3G donanımını kullanması bekleniyordu.
Roque Minor Research Company, programın "Smartlink" sistemini kullanacağını ve sivil ve askeri baz istasyonlarıyla işbirliği yapabilmek için 5-10Mb / s'lik bir verim planlayacağını belirtti. Bu özellik, dronun havadan veri dönüştürme performansına atfedilir: drone üzerindeki işlem birimi, askeri frekans bandında temel frekans işleme için kullanılan sinyalleri indirir ve dönüştürür, ardından bunu sivil frekans bandına dönüştürür ve yükler, böylece standart sivil hücresel hücrelere girer. modem. Tasarımcılar, sıkışma önleme yetenekleri dahil askeri özellikleri değerlendirdiler.
Kalkınma planına göre İngiliz Savunma Bakanlığı, savaş alanı ön saflarında ve doğal afet bölgelerinde keşif görevlerini yürütmek ve haberleşme röleleri sağlamak üzere "Batılı" İHA'lardan oluşan bir filo oluşturmayı umuyor.
Kaynak: Elektronik Meraklısı
