Год в воздухе без посадки: новое поколение беспилотников на солнечной энергии

еспилотники на солнечной энергии
Год в воздухе без посадки: новое поколение беспилотников на солнечной энергии

Последнее десятилетие в авиастроительной отрасли прошло под знаком стремительного развития всех видов беспилотных аппаратов. На фоне параллельного роста эффективности фотовольтаики это не могло не привести к объединению первой и второй технологий. Основными критериями выбора солнечных панелей для беспилотников стал незначительный вес и максимальный КПД. При наличии большой площади несущих поверхностей и условии комплектации аккумуляторами время беспосадочного полета таких аппаратов увеличилось практически до бесконечности.

Классификация и предназначение

Сегодня беспилотники с фотоэлектрическими ячейками в качестве источника энергии отличаются огромным разнообразием. Классификация аппаратов проводится по следующим критериям.

  1. Сверхдальние перелеты на небольшой высоте. БПЛА – разновидность электрических самолетов. Основное предназначение – доставка грузов, использование в труднодоступных местах и военные цели. Особенности – небольшие размеры, минимальная масса и значительная скорость до 200 км/ч.
  2. Максимальное время, проведенное без посадки – дроны для полетов в верхних слоях атмосферы или стратосфере. Другое название – «псевдоспутники». Особенности – возможность наблюдения территорий в сотни квадратных километров.

История отрасли

1975 – 2009 годы. БПЛА с солнечными батареями первых поколений

  1. Gossamer Penguin, AeroVironment, США

Первый пилотируемый электрический самолет с питанием от солнечных панелей совокупной мощностью 0,54 кВт. Размах крыла – 21,5 метра. Впервые поднялся в воздух в 1979 году. Масса – 31 кг, полезная нагрузка – 36 кг.

  1. NASA Centurion, AeroVironment, США

В 1995 был создан грузовой БПЛА, способный нести 270 кг грузов. 63 кв. м фотоэлектрических ячеек обеспечивали энергией 14 небольших моторов. Ночью питание поступало с АКБ.

  1. NASA Helios, NASA / AeroVironment, США

Дата создания – март 2001, псевдоспутник. Установил несколько рекордов того времени:

2010 – 2015 годы

  1. Solar Challenger, AeroVironment, США

Приобрел известность рекордной на тот момент дальностью перелета для аппаратов на солнечной энергии. В 2011 этот электросамолет, не имеющий на борту даже АКБ, преодолел 260 км между Парижем (Франция) и Брайтоном (Великобритания) за несколько часов.

  1. Solara 50 и усовершенствованный Solara 60, Titan Aerospace, США

Псевдоспутники 2013 года. Для экономии энергии запускались с катапульты, а посадку совершали на парашютах. 3000 ячеек на 7 кВт и наличие Li-On аккумуляторов обеспечивало долговременную работу на протяжении нескольких недель при максимальной скорости свыше 100 км/час.

В 2016 были приобретены компанией Google за $10,2 и $10,4 млн. соответственно.

  1. AtlantikSolar, Чехия

В категории малых дронов превосходный аппарат был создан в Чехии. БПЛА из кевлара и углепластика весил 6,3 кг, и при размахе крыльев 5,6 м держался в воздухе более 80 часов. Предназначением AtlantikSolar стала аэрофотосьемка с помощью высококачественной HD-камеры.

Модифицированный дрон массово используется по сей день, и при площади панелей всего 1,5 кв.м проводит в воздухе до 10 суток.

2016 год

  1. Eternas. США

В этой же категории годом позже на рынок вышли американские БПЛА от AeroVironment – сверхлегкие дроны массой 4 и 2,7 кг соответственно. Аппараты созданы по принципу «LEGO», сборно-разборными, и способны достигать скорости 65 км/час.

  1. RQ-20 Puma, США

Вторым произведением той же компании стала модель RQ-20 Puma – беспилотник с оборудованием современной связи и инфракрасными камерами, разгоняющийся до 83 км/ч. Отличительной чертой серии специалисты назвали низкую стоимость – всего $250 тыс. за базовый вариант. По этой причине среднемесячные заказы со всего мира достигали 500-700 аппаратов.

2017 год

  1. Aquila, Ascenta, Великобритания

В категории псевдоспутников британцы выпустили первый БПЛА с лазерной связью. При массе до 450 кг и размахе крыльев 43 м дрон был способен на высотные беспосадочные полеты длительностью 2-3 месяца без подзарядки.

  1. CH-T4, China Aerospace Science & Industry, КНР

«Китайским ответом» европейцам оказался 8-моторный беспилотник с аналогичными размерными параметрами, но поднимающийся на высоты до 22 км и развивавший скорость 200 км/час. Тонкопленочные солнечные панели на 10 кВт и углепластиковый корпус сделали дрон очень легким,   мощным и самым быстрым БПЛА того времени.

2018 год

Zephyr 7 и 8, Airbus Defence and Space, ЕС

Два самых знаменитых военно-разведывательных европейских аппарата на фотоэлектрической «тяге» того года. Длительность беспосадочного полета – 11 и 14 суток соответственно.

2019 год

HALE-D, Lockheed Martin, США

Прошлогодним лидером специалистами был признан БПЛА с удаленным управлением от Lockheed Martin. Предназначение – универсальное, от метеонаблюдений до военной разведки.

Интересно инженерное решение аппарата. HALE-D – наполовину дирижабль объемом 15 тыс. кубических метров, наполовину самолет с 73-метровыми крыльями. Площадь солнечных ячеек – 55 кв. м, мощность – 40 кВт, и такой же емкости Li-Ion батареи.

2020 год

PHASA-35, BAE Systems / Prismatic, Великобритания / Австралия

Первый в мире БПЛА, способный на 365 дней беспосадочного полета. Тестовые испытания проведены на военном полигоне в Австралии.

Псевдоспутник позиционируется как метеорологический, но присутствие в числе разработчиков фирмы BAE Systems британской «оборонки» явно указывает на военное назначение. Состав оборудования на борту также не разглашается. Известно только, что 35-метровый PHASA-35 передает видеоданные с высокой степенью разрешения в режиме реального времени.

2020 год аппарат проведет в стратосфере. Если тестовое использование окажется удачным, гражданская версия пойдет в серию с 2021 года.

Перспективные

SolarEagle (Vulture II), Boeing, США

В настоящий момент американцы завершили строительство прототипа крупнейшего беспилотника в истории – 120-метрового «Солнечного Орла». Инвестиции в солнечные батареи и сам аппарат в размере $90 млн. предоставляет DARPA – Агентство перспективных исследований Министерства обороны США.

На практике подтвердить эксплуатационные характеристики SolarEagle пока невозможно, но разработчики анонсировали длительность работы дрона без подзарядки и посадки в 5 лет.

Наземные аналоги батарей для беспилотников

Следует отметить, что все современные БПЛА комплектуются только тонкопленочными батареями. Но если для полетов целесообразнее использовать дорогостоящий композит CIGS, для наземных станций лучшим выбором будут панели на базе CdTe – другого редкоземельного компаунда, арсенида галлия.

При несколько более низком КПД – 18-19%, эти гибриды так же легки, в 3 раза дешевле и на 20% более производительны, чем классические кремниевые модули. Более высокая отдача обеспечивается низкими потерями при рассеянном свете и большом отклонении угла наклона от оптимальных величин.

Компания Green Tech Trade комплектует СЭС именно таким типом панелей, от ТОП-1 их мирового производства, фирмы First Solar (США).

Заказать установку и пуско-наладку «под ключ» установки любой мощности Вы можете по телефону или через форму заявки на сайте.

 

СТРОИТЕЛЬСТВО СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ "ПОД КЛЮЧ"

ГОТОВЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ