Инновационные пропеллеры на максимальной скорости
Технология беспилотных летательных аппаратов все еще сталкивается с серьезными ограничениями, такими как достаточно эффективные и чистые источники энергии или безопасность полета. Идет постоянный поиск решений, которые позволили бы преодолеть самые слабые черты дронов на данный момент.
Недавно построенный в Делфтском технологическом университете. Голландский дрон, питаемый не электричеством или нефтью, а водородом (1), он может летать дольше без перерыва. Он весит 13 кг, имеет размах крыла три метра и приводится в движение двенадцатью силовыми установками, расположенными на двух крыльях. Он оснащен топливным элементом мощностью 800 Вт и водородным баком на 6,8 л, изготовленным из композитных материалов. Во время взлета и посадки, когда двигателю требуется больше мощности, система использует как ячейку, так и энергию аккумулятора. После вертикального старта на крейсерской высоте машина переходит на питание исключительно через топливная ячейка. Недавно были проведены летные испытания после взлета с борта голландского корабля береговой охраны. Беспилотник пролетел над открытым океаном три с половиной часа.
Как и во многих других областях, многие считают, что в случае с беспилотниками; подключение электропривод с двигателем внутреннего сгорания. например стартап, над которым работает Volans дрон для перевозки относительно тяжелых грузов, до 9 кг (2). Потенциально его дальность может составлять до 800 км, а максимальная скорость — даже 320 км/ч. , который используется для вертикального взлета и посадки, и двигатель внутреннего сгорания, который запускается при достижении судном заданной высоты и в сочетании с крыльями, создающими подъемную силу, позволяет преодолевать большие расстояния.
На аналогичном решении и даже более мощном дрон под названием Chaparral (3) работает Элрой Эйр из Сан-Франциско. Эта машина могла перевозить до четверти тонны груза на расстояние до 500 км. «Мы хотим быть похожими на пикап Ford F-150 небес», — сказал несколько лет назад в «Форбс» глава компании. Элрой Дэвид Меррилл. Шестироторный автомобиль гибрид электрического сгораниякоторому, по заверениям компании, даже не нужно заряжать аккумулятор (потому что он заряжается при работающем двигателе).
Тем не менее, когда мы говорим о двигательных установках этих новейших самолетов, мы постоянно оборачиваемся. различные типы пропеллеровчасти, которые иногда производят много шума. Разрабатываются более тихие альтернативы. Вы можете избавиться от них, например. ионный приводкоторый может использовать высокое напряжение электрическое поле ионизировать молекулы азота и кислорода в воздухе, что высвобождает электроны и большое количество положительно заряженных молекул азота. Эти частицы притягиваются к отрицательно заряженному электроду, обычно имеющему форму плоской сетки, которая создает струну. Флоридская компания Undefined Technologies утверждает, что благодаря технологии «Air Tantrum» ей удалось поднять тягу ионных двигателей до «беспрецедентного уровня», что позволило бы создавать очень тихие дроны, которые выглядят как летающие. поддоны (4), без движущихся частей w система привода.
4. Визуализация дрона по концепции Undefined Technologies
Дроны с ионным двигателем звучит футуристично, но только тому, кто не слышал о т.н. эффект Коанды — явление, при котором текущая жидкость (которая также является газом, если рассматривать ее как жидкость с очень низкой вязкостью) «прилипает» к ближайшей к ней поверхности и остается «прилипшей», несмотря на ее изменение. кривизна. Что касается вертикального взлета и посадки и вертолетов нового типа, подробно обсуждаем проект Jetoptera. Возможность использования этого явления для управления дронами продемонстрировал интернет-любитель и энтузиаст. Том Стэнтон на малых плавучих моделях (5).
5. Модель, построенная Томом Стэнтоном с использованием эффекта Коанды.
Не исключено, что для самых маленьких дронов можно будет использовать и другие дроны. техника вождения, например, с использованием пьезоэлектрических явлений. Например, концептуальный RoboBee X-Wing (6) не только размеры пчел, но и много общего с насекомыми, а именно перепончатые крылья, которыми он взмахивает 170 раз в секунду. Беспилотник имеет размах крыльев 3,5 сантиметра и весит всего 259 миллиграммов. Инженеры использовали шесть небольших солнечных панелей и пьезоэлектрические микроприводы, которые сжимаются и расслабляются под воздействием электричества, а это значит, что теоретически он может оставаться в воздухе бесконечно долго.
Дронкоторый летает столько, сколько потребуется, без необходимости дозаправки или дозаправки вашего бака, это было бы что-то. Прежде чем он может быть построен более крупные версии пьезоэлектрических приводов, можно решить этот вопрос так, как это сделали создатели устройства PARC() от CyPhy Works (впоследствии известного как Aria Insights и приобретенного другой компанией), в котором дрон подключается… шнуром питания. CyPhy сконструировала тонкие, едва заметные микроволокна для небольших дронов. Однако даже использование обычных кабелей в некоторых ситуациях оправдано. Подключенная таким образом машина вообще не нуждается в посадке. Он может беспрерывно парить в воздухе дни, недели и даже месяцы. Есть неофициальная информация, которую военные используют с Система PARC уже давно (7).
7. Дрон со шнуром питания
Иногда как мотылек, иногда как птица
Исследовательские центры, конечно же, сосредоточены не только на поиске новых двигателей и источников энергии для дронов. Это область, полная других идей, таких как поиск новых «чувств», которыми можно оснастить БПЛА.
Ученые из Вашингтонского университета недавно разработали маленький дронкто он использует усики настоящего мотылька для обнаружения и навигации к источникам выброса химических веществ. Выяснилось, что то, что природа дала мотылькам, оказалось более эффективным, чем искусственные химические датчики. Дрон автоматически движется к химикатам.
Конструкция, названная создателями «smellicopter», представляет собой небольшой беспилотник, в который вмонтирована ампутированная антенна мотылька. Оказалось, что электронная система машины можно интегрировать с токами, генерируемыми в биологическом элементе. Исследователи запрограммировали дрон так, чтобы он распознавал определенные импульсы и следовал химическим сигналам, чтобы их возбудить. Это можно использовать, например, при обнаружении утечек газа и их происхождения, поиске осечек сапёрами и т. д. К сожалению, снятые с моли усики «работают» не более четырёх часов.
Способность автономно и ловко избегать препятствий на местности — следующий этап развития. беспилотные летательные аппараты. А маневренность означает, что столбы или деревья должны плавно кружить с достаточно большой скоростью, не останавливаясь и не ожидая команд оператора.
Эндрю Барри Вместе с Массачусетским технологическим институтом он несколько лет назад построил беспилотник, который преодолевает препятствия со скоростью 50 км/ч. Он использовал относительно средний крылатый беспилотный летательный аппарат весом около полкилограмма.
Машина оснащена камерами на каждом крыле и двумя процессорами мощностью не больше, чем у обычного смартфона. Камеры снимают изображения со скоростью 120 кадров в секунду, а программное обеспечение с открытым исходным кодом отображает окружение и анализирует глубину изображений, обновляя данные со скоростью 8,3 миллисекунды на кадр. Простая система камер и микропроцессоров, используемых в строительных работах, во многом благодаря инновационным алгоритмам, применяемым специалистами Массачусетского технологического института.
они не новые дроны, управляемые смартфонами. Есть и беспилотные летательные аппараты, по строению похожие на птиц. Однако искусственной птицы, управляемой мобильным приложением, которое может скачать каждый, раньше не было. Дрон Бионическая Птица (8) позволяет любому, кто загружает приложение, управлять дроном-птицей. Конструкторы утверждают, что это первый в своем роде гражданский проект, так как имеются испытанные военными прототипы БПЛА-птиц-шпионов. Используется для управления механической птицей. Приложение для смартфона Flying App. Максимальная дальность сигнала составляет 100 метров. Модель изготовлена из углеродного волокна и прочной пены. Вопрос с зарядкой решен с юмором. Зарядное устройство имеет форму яйца, на которое помещается птица.
8. Bionic Bird, управляемая смартфоном
Летайте безопаснее
К сожалению, распространение таких Бионическая птица или другие беспилотники среди любителей представляют все больше и больше угроз, среди которых угроза конфиденциальности знаменитостей, подвергшихся воздействию дронов папарацци над их собственностью, — это только начало проблем (9). Больше всего беспокоят специалисты по безопасности полетов. Последний громкий инцидент такого рода произошел в сентябре прошлого года, когда дрон сигнализация Возле британского аэропорта Станстед был задержан военный вертолет Apache, что помогло полиции отследить беспилотник, угрожающий безопасности, и определить местонахождение его оператора.
9. Бесполетная зона Голливуда
Другой известный случай, также произошедший на Британских островах, привел к обездвиживанию 140 XNUMX пассажиров после наблюдения за дроном возле аэропорта Гатвик. Несколькими месяцами ранее беспилотный летательный аппарат приблизили к самолету EasyJet на высоте более 2500 метров вскоре после взлета из аэропорта Манчестера. Оба пилота A320, на борту которых находились до 186 пассажиров по пути в Афины, видели, как беспилотник приближался к самолету со скоростью примерно 500 км/ч. Подобные инциденты имеют долгую историю. Уже в начале прошлого десятилетия произошла авария, когда пилот авиакомпании Alitalia при заходе на посадку в аэропорту. Кеннеди в Нью-Йорке, отметил он. черный дрон.
Работа ведется уже много лет система управления полетом беспилотного летательного аппарата. Они управляются, среди прочего, НАСА на своем полигоне Моффетт в Калифорнии. Это будет отдельная система управления воздушным движением на высоте до 200 метров над землей. Эта зона должна включать «воздушный коридор» для дронов. Мониторинг погодных условий должен быть частью системы, так как они, особенно порывистые ветры, могут быть особенно опасны для небольших объектов. Другие задачи включают разработку надежных методов предотвращения столкновений со зданиями и низколетящими крупными машинами, такими как полицейские или телевизионные вертолеты.
Многие эксперты, в том числе НАСА, не могут себе представить, что люди будут управлять воздушным движением роев дронов, как это происходит сегодня в воздушном движении, когда диспетчеры, собравшиеся в башнях в аэропортах или где-либо еще, обслуживают пассажирские и другие самолеты. Скорее здесь предусмотрено «беспилотное» управление полетом, то есть компьютерные алгоритмы, автоматически управляющие движением.
Одним из последних решений, основанных на методах машинного обучения, является система, разработанная для БПЛА компанией Iris Automation под названием Кассия. Он опирается на визуальные, радио и все другие данные, предоставляемые устройствами зрения, сенсорными, сканирующими и сенсорными устройствами, интегрируя их и позволяя вам «видеть», а затем «понимать то, что он видит» и предупреждать обо всех видах потенциальных опасностей в воздухе (10). Это система, основанная на предположении, что операторы дронов заботятся о безопасности не меньше, чем другие лица, входящие в воздушное пространство и отвечающие за него.
10. Обнаружение БПЛА в воздухе системой Casia
Операторы могут, как выясняется. В конце ноября 2020 г. Ericsson i Vodafone сообщили, что они успешно испытали технологию, которая использует данные мобильной сети для контроля безопасности воздушных коридоров для беспилотных летательных аппаратов. В ходе испытания в Германии два европейских телекоммуникационных гиганта использовали данные сотовой связи для составления карт покрытия, позволяющих дрону оставаться в районах с хорошим качеством сигнала в воздухе. Это позволяет операторам дронов поддерживать и оптимизировать подключение к сотовой сети, что имеет решающее значение для управления полетом дронов.
Хотя компании прямо не говорят об этом аспекте, метод также благоприятен. повышение безопасности полетов дронов. Поэтому, хотя мы уже привыкли к дронам и больше не являемся экзотической диковинкой, постоянный поиск улучшений делает их областью технологий, которая по-прежнему полна инноваций и пахнет свежестью.
