Масштабная модель атмосферного спутника "СОВА"

проект реализован совместно с Фондом перспективных исследований

Атмосферный спутник на старте

В настоящее время актуальна тема создания летательных аппаратов с питанием от солнечных батарей, и логическим продолжением является создание атмосферного спутника, способного летать неограниченное время и на неограниченные расстояния, при этом оставаясь на высотах более 13 км, что исключает взаимодействия с гражданской авиацией.

Атмосферный спутник в полете
Руководитель проекта Тыцык Юрий
В передовых авиационных державах более 40 лет ведутся работы по созданию подобных беспилотных летательных аппаратов самолетного типа, способных длительное время (от нескольких суток до нескольких лет) функционировать на высотах 18 000…30 000 м.
Попыток создания на сегодняшний день таких аппаратов достаточно, и возможность таких полётов уже доказана. Для начала практической эксплуатации таких аппаратов нужно:
  • улучшить лётные характеристики носителя;
  • увеличить КПД солнечных батарей;
  • увеличить удельную ёмкость накопителя энергии.
Если будет улучшен хотя бы один из этих пунктов, то он значительно снизит требования к остальным. Выполнение всех пунктов на значительный процент, позволит аппарату летать в зимнее время на широтах выше 45 град.

Атмосферный спутник на старте

Атмосферный спутник на старте

Ёмкость батарей (Li-Ion) 1272 Вт/ч
Мощность для гор. полёта 75 Вт
Мощность для набора 250 Вт
Мощность для работы автопилотов <15 Вт
Размах крыла 9.5 м
Взлётный вес 11800 гр
Мощность солнечных панелей >270 Вт
Скорость полёта ~9 м/с


Преимущества данной схемы:

  • Концептуальным преимуществом данной схемы перед остальными концепциями атмосферных спутников является возможность реализации лёгкой конструкции с рекордно большим удлинением крыла.чертеж
  • Большое удлинение крыла позволила реализовать многофюзеляжная схема ЛА.
  • Низкой массы удалось добиться в результате установки на все фюзеляжи синхронизированных автопилотов в рамках распределенной системы управления (три АП). Реализация распределенной системы управления избавила от необходимости обеспечивать высокую жесткость крыла (на изгиб и кручение). Для сохранения заданного прогиба всего крыла система автоматического управления изменяет угол атаки и, как следствие, подъемную силу на требуемом участке крыла.
  • Одним из самых важных преимуществ данной схемы предполагается её устойчивость к атмосферным возмущениям за счёт активного контроля деформации. Полный контроль над устойчивостью и управляемостью ЛА такой конфигурации позволяет осуществлять полет в сложных метеоусловиях без риска разрушения аппарата из-за критического изгиба крыла.
Были проведены испытания на активное удержание заданной формы конструкции в пределах не разрушающей деформации. Испытания проходили при относительно турбулентной погоде, высокой термической активности, и при ветре у земли 5-8 м/с, с порывами до 12 м/с. Предварительные результаты испытания положительные.

Испытательный 50-часовой полёт 14.07 - 17.07 2016 г.

Взлёт, управление и посадка аппарата осуществлялись на действующем аэродроме возле г. Орёл

Взлёт, управление и посадка аппарата осуществлялись на действующем аэродроме возле г. Орёл

Мощностные хар-ки во время 50-ти часового полёта. Запасённая энергия в аккумуляторах.

Мощностные хар-ки во время 50-ти часового полёта
Запасённая энергия в аккумуляторах
График построен по реальным данным телеметрии полёта.

На высоте 4000 метров средняя скороподъёмность 0.9 м/с

На высоте 4000 метров средняя скороподъёмность 0.9 м/с

Участники 50-часового полёта

Участники 50-часового полёта

Перспективы

Перспектива использования атмосферных спутников аэродинамического типа неразрывно связана с гибкостью использования воздушного пространства, аналогия может быть проведена со спутниками, которые двигаются по орбите земли, и для которых не существует границ государств или запретных зон. Аппарат, который берёт много полезной нагрузки должен не только обладать выдающимися лётными характеристиками а также высокоэффективной силовой установкой, аккумуляторами с высокой удельной ёмкостью, солнечными панелями с высоким КПД, но и иметь возможность значительно менять высоту полёта в течении суток, в летнее время он может летать за полярным кругом, а в зимнее лучше переместиться на юг за экватор, также он может увеличивать продолжительность нахождения на солнце, днём двигаясь за солнцем, а ночью навстречу.

В дальнейшем, БЛА необходимо дополнить топливными элементами, работающими на водороде (ТПТЭ), которые позволят обеспечить функционирование БЛА в условиях малого уровня солнечной радиации.

Атмосферный спутник в полете