Стратосферные дирижабли часто представляют как конкурирующую технологию. Однако было построено несколько прототипов, и ни один из них не находится в эксплуатации. Среди воздушных шаров наиболее известным проектом с высокой выносливостью был Google Loon , использующий заполненные гелием высотные шары для достижения стратосферы. Loon был завершен в 2021 году.
Определения
Длительный полет на большой высоте (HALE)
Высотные самолеты с большой продолжительностью полета (HALE) — это невооруженные военные беспилотники, способные летать на высоте 60 000 футов (18 000 м) в течение 32 часов, такие как RQ-4 Global Hawk ВВС США или его варианты, используемые для разведки, наблюдения и рекогносцировки . [1] Это выше и дольше , чем средневысотные самолеты с большой продолжительностью полета (MALE), летающие на высоте от 25 000 до 50 000 футов (от 7600 до 15 200 м) в течение 24 часов, более уязвимые для противовоздушной обороны , такие как разведывательно-ударный MQ-9 Reaper ВВС США или его варианты. [1]
Высокогорная платформенная станция (HAPS)
Международный союз электросвязи (МСЭ) определяет ее как « станцию на объекте на высоте от 20 до 50 км и в указанной, номинальной, фиксированной точке относительно Земли » в своем Регламенте радиосвязи МСЭ (РР). [2] HAPS также может быть аббревиатурой для высотного псевдоспутника .
В 1983 году компания Lockheed выпустила «Предварительное исследование самолетов на солнечных батареях и связанных с ними силовых агрегатов» для NASA , поскольку длительный полет можно было сравнить с суборбитальным космическим кораблем. [3] В 1984 году был опубликован отчет «Проектирование беспилотных самолетов большой продолжительности полета, включающих в себя солнечные и топливные элементы » . [4] В 1989 году в отчете «Проектирование и экспериментальные результаты для высотного аэродинамического профиля большой продолжительности полета» были предложены приложения в качестве радиорелейных , для мониторинга погоды или наведения крылатых ракет . [5]
Программа NASA ERAST (исследование окружающей среды с помощью летательных аппаратов и сенсорных технологий) была начата в сентябре 1994 года для изучения высотных БПЛА и была завершена в 2003 году. [6]
В июле 1996 года в отчете ВВС США Strikestar 2025 прогнозировалось, что БПЛА HALE будут поддерживать воздушное присутствие в течение 24 часов. [7]
Управление воздушной разведки Министерства обороны провело демонстрации БПЛА большой продолжительности полета. [7]
В сентябре 1996 года компания Israel Aircraft Industries подробно описала конструкцию БПЛА HALE. [8]
В 2002 году был опубликован Предварительный проект надежности беспилотного летательного аппарата с солнечной энергией и большой продолжительностью полета . Проект Европейского союза CAPECON был направлен на разработку транспортных средств HALE, в то время как Польская академия наук предложила свою концепцию PW-114, которая будет летать на высоте 20 км (66 000 футов) в течение 40 часов. [9]
Luminati Aerospace предложила свой самолет с солнечной энергией Substrata, который будет летать строем, как перелетные гуси , чтобы снизить мощность, необходимую для следующего за ним самолета, на 79%, что позволит меньшим самолетам оставаться в воздухе неограниченное время до широты 50°. [10]
Дизайн
Изменение профиля ветра с высотой от NASA, показывающее минимальную скорость ветра между 17 и 22 км (56 000 и 72 000 футов). Хотя абсолютные значения будут различаться, показанные тенденции схожи для большинства местоположений.
Сопротивление уменьшается в разреженном воздухе тропопаузы , значительно выше сильных ветров 40–160 узлов (74–296 км/ч) и воздушного движения высокой тропосферы между 20 000 и 35 000 футов (6 100 и 10 700 м). [13] Сохранение положения, противостоящего переменным ветрам, является сложной задачей. [14] Относительно слабый ветер и турбулентность над струйным течением встречаются в большинстве мест в стратосфере между 17 и 22 км (56 000 и 72 000 футов), хотя это зависит от широты и сезона. [14] Высоты выше 55 000 футов (17 000 м) также находятся выше коммерческого воздушного транспорта . [14] Полет в тропопаузе на высоте 65 000 футов (20 000 м) осуществляется выше облаков и турбулентности при скорости ветра ниже 5 узлов (9 км/ч) и выше регулируемого FAA воздушного пространства класса А , заканчивающегося на высоте 60 000 футов (18 000 м). [11]
Сравнение со спутниками
Меньшая высота более эффективно охватывает небольшой регион, подразумевает меньший бюджет телекоммуникационной линии (преимущество в 34 дБ по сравнению с LEO , 66 дБ по сравнению с GEO ), меньшее энергопотребление и меньшую задержку приема-передачи . [15] Спутники дороже, требуют больше времени для развертывания и не могут быть разумно доступны для обслуживания. [15] Спутник в вакууме космического пространства вращается по орбите из-за своей высокой скорости, создавая центробежную силу, соответствующую гравитации. Изменение орбиты спутника требует расходования его крайне ограниченного запаса топлива.
В Европе ученые рассматривают HAPS для предоставления высокоскоростного соединения пользователям на территориях до 400 км [ уточнить ] . HAPS может обеспечить пропускную способность и емкость, аналогичные широкополосной беспроводной сети доступа, например WiMAX , на территории, аналогичной спутниковой. Военная связь может быть улучшена в отдаленных районах, например в Афганистане, где горная местность мешает сигналам связи. [17]
Более 90% атмосферного вещества находится под высотной платформой, что снижает сопротивление атмосферы для запуска ракет: «По грубой оценке, ракета, которая достигает высоты 20 км (66 000 футов) при запуске с земли, достигнет 100 км (54 морских миль), если будет запущена на высоте 20 км (66 000 футов) с воздушного шара». [21] Для запуска на орбиту были предложены двигатели массы . [22] [ нужна страница ]
Самолеты
Разведывательные самолеты , такие как Lockheed U-2 конца 1950-х годов , могли летать на высоте более 70 000 футов (21 000 м), а SR-71 1964 года — на высоте более 80 000 футов (24 000 м). [13] Мясищев М-55
с двумя турбовентиляторными двигателями достиг высоты 21 360 м (70 080 футов) в 1993 году, вариант М-17, впервые поднявшийся в воздух в 1982 году, который достиг высоты 21 830 м (71 620 футов) в 1990 году.
Оперативный
Способный совершать полеты на высоте до 60 000 футов (18 300 м) в течение более 34 часов, RQ-4 Global Hawk был принят на вооружение ВВС США в 2001 году.
Grob G 520 Эгретт
Пилотируемый самолет Grob G 520 совершил свой первый полет 24 июня 1987 года и был сертифицирован в 1991 году. Оснащенный турбовинтовым двигателем Honeywell TPE331 , он имеет ширину 33 м (108 футов), высоту 16 329 м (53 574 фута) и может находиться в воздухе до 13 часов.
Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk
Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk совершил свой первый полет 28 февраля 1998 года и был принят на вооружение ВВС США в 2001 году. [23] RQ-4 шириной 131 фут (40 м) и длиной 48 футов (14,5 м) оснащен одним турбовентиляторным двигателем Rolls-Royce F137 , весит до 32 250 фунтов (14,6 т) на взлете и несет полезную нагрузку 3000 фунтов (1360 кг) на высоте до 60 000 футов (18 300 м) в течение более 34 часов. [24] Он может использоваться в качестве радиорелейной станции и может нести электрооптические , инфракрасные , радиолокационные станции с синтезированной апертурой (SAR), а также высоко- и низкочастотные датчики SIGINT . [24] Всего в эксплуатации ВВС США находилось 42 таких самолета . [25] Является основой для MQ-4C Triton ВМС США .
Прототип HALSOL , 185 кг (410 фунтов), 30 м (98,4 фута) широкое летающее крыло, приводимое в движение восемью электродвигателями, впервые поднялся в воздух в июне 1983 года. [26] Он присоединился к программе NASA ERAST в конце 1993 года как Pathfinder, и с солнечными батареями, покрывающими все крыло, добавленными позже, он достиг высоты 50 500 футов (15 400 м) 11 сентября 1995 года, а затем 71 530 футов (21 800 м) в 1997 году. [12] Pathfinder Plus имел четыре секции крыла Pathfinder из пяти, прикрепленные к более длинной центральной секции, что увеличило размах до 121 фута (37 м), он поднялся в воздух в 1998 году и достиг высоты 80 201 фут (24 445 м) 6 августа того же года. [12]
Полетев в конце 1998 года, Centurion имел переработанный высотный профиль и размах крыла, увеличенный до 206 футов (63 м), 14 двигателей, четыре подкрыльевых отсека для размещения батарей, систем и шасси. [12] Он был модифицирован в прототип Helios с шестой секцией крыла длиной 41 фут (12 м) для размаха 247 футов (75 м) и пятым отсеком шасси и систем. Он совершил первый полет в конце 1999 года, солнечные панели были добавлены в 2000 году, и он достиг высоты 96 863 фута (29 524 м) 13 августа 2001 года. [12] Серийный самолет летал до шести месяцев. [12] Он развалился в полете в 2003 году. [27]
Аэробус Зефир
Zephyr изначально были разработаны QinetiQ , коммерческим ответвлением Министерства обороны Великобритании . [28] БПЛА питаются от солнечных батарей , перезаряжая батареи днем , чтобы оставаться в воздухе ночью. Самая ранняя модель поднялась в воздух в декабре 2005 года. [29] В марте 2013 года проект был продан Airbus Defence and Space . [30] Последняя модель Zephyr 8/S весит 75 кг (165 фунтов), имеет размах крыльев 25 м (82 фута) и достигает высоты 23 200 м (76 100 футов). [31]
Солнечный Импульс
Первый пилотируемый демонстратор Solar Impulse совершил свой первый полет 3 декабря 2009 года и пролетел весь суточный солнечный цикл в 26-часовом полете в июле 2010 года. Solar Impulse 2 шириной 71,9 м (236 футов), весом 2,3 тонны (5100 фунтов) впервые поднялся в воздух 2 июня 2014 года, он мог достигать высоты 12 000 м (39 000 футов), а его самый длинный полет был из Нагои, Япония, в Калаэлоа, Гавайи, продолжительностью 117 ч 52 мин 28 июня 2015 года.
Titan Aerospace Солара
Основанная в 2012 году в Нью-Мексико , компания Titan Aerospace разрабатывала большие работающие на солнечной энергии высотные атмосферные спутники, похожие на AeroVironment Global Observer или QinetiQ Zephyr . [11] Их крыло, шириной более 160 футов (50 м), будет покрыто солнечными батареями для обеспечения энергией для дневного полета, которая будет храниться в электрических батареях для использования ночью. [11] Стоя менее 2 миллионов долларов, они могли нести полезную нагрузку 70 фунтов (30 кг) в течение пяти лет, ограниченных износом батареи. [11] В 2013 году Titan запускал две испытательные модели в пятом масштабе и намеревался провести летные испытания полноразмерного прототипа к 2014 году. [11] В марте 2014 года Facebook заинтересовался компанией, которую в то время возглавлял основатель Eclipse Aviation Верн Рабурн, за 60 миллионов долларов. [16] Google купила Titan Aerospace в апреле 2014 года, [32] удалось запустить прототип в мае 2015 года, но он разбился через несколько минут, и Titan Aerospace была закрыта в начале 2017 года. [33]
KARI EAV-3 совершил полет в течение 53 часов на высоту до 22 км (72 000 футов).
КАРИ ЕАВ
Корейский институт аэрокосмических исследований (KARI) начал разработку своего электрического летательного аппарата (EAV) в 2010 году, после демонстрации его малогабаритных образцов, его последний EAV-3 шириной 20 м (66 футов), весом 66 кг (146 фунтов) и рассчитан на многомесячные полеты; он пролетел на расстояние 14,2 км (47 000 футов) в августе 2015 года в течение 53 часов и на расстояние 22 км (72 000 футов) в августе 2020 года. [34]
Астиган А3
Картографическое агентство Великобритании Ordnance Survey (OS), дочерняя компания Департамента бизнеса, энергетики и промышленной стратегии , разрабатывает A3, двухбалочный HAPS с размахом крыльев 38 м (125 футов), массой 149 кг (330 фунтов), работающий на солнечной энергии, предназначенный для полета на высоте 67 000 футов (20 000 м) в течение 90 дней с полезной нагрузкой 25 кг (55 фунтов). [35] OS владеет 51% британской компании Astigan, возглавляемой Брайаном Джонсом , которая разрабатывает A3 с 2014 года с испытательными полетами масштабной модели в 2015 году и полномасштабными полетами на малой высоте в 2016 году. [35] Полеты на большой высоте должны начаться в 2019 году, а испытания завершить в 2020 году с коммерческим внедрением в целях мониторинга окружающей среды , картирования , связи и безопасности. [35] В марте 2021 года проект был закрыт, поскольку не был найден стратегический партнер. [36]
Фейсбук Акила
Беспилотный летательный аппарат Facebook Aquila представлял собой беспилотный летательный аппарат с углеродным волокном, работающий на солнечной энергии, длиной 132 фута (40 м) и весом 935 фунтов (424 кг), предназначенный для нахождения в воздухе на высоте FL650 в течение 90 дней. [27] Он был разработан и изготовлен британской компанией Ascenta для Facebook , чтобы обеспечить подключение к Интернету. [37] Беспилотные летательные аппараты будут использовать лазерную связь между собой и наземными станциями. [38] 28 июня 2016 года он совершил свой первый полет, который продолжался девяносто минут и достиг высоты 2150 футов (660 м), но двадцатифутовая секция правого крыла отломилась во время последнего захода на посадку. [39] [40] Он совершил еще один испытательный полет на малой высоте в 2017 году. [27] 27 июня 2018 года Facebook объявила, что остановит проект и планирует поручить строительство дронов другим компаниям. [41]
Китайская корпорация аэрокосмической науки и технологий
В июле 2017 года CASTC запустил беспилотный летательный аппарат на солнечных батареях с размахом крыла 147 футов (45 м) на эшелон FL650 в ходе 15-часового испытательного полета. [27]
Лавочкин ЛА-252
Российское конструкторское бюро имени Лавочкина проводит летные испытания ЛА-252 — беспилотного летательного аппарата с размахом крыла 82 фута (25 м) и массой 255 фунтов (116 кг), работающего на солнечной энергии и способного находиться в воздухе в стратосфере в течение 100 дней. [27]
Mira Aerospace ApusDuo
Совместное предприятие Bayanat AI из Абу-Даби и американского производителя БПЛА UAVOS, ApusDuo HAPS компании Mira Aerospace выполнило более 100 испытательных полетов на 3 континентах, используя технологии, впервые разработанные в 2014 году. [42] [ недостаточно конкретны для проверки ] Беспилотный самолет ApusDuo 14 с размахом крыльев 14 м (46 футов) использует гибкую конструкцию тандемного крыла с высокоэффективными солнечными батареями для непрерывного полета в течение месяцев на высоте до 19 000 м (62 000 футов), перевозя полезную нагрузку до 6 кг (13 фунтов). Во время испытательного полета в Руанде в октябре 2023 года Mira Aerospace стала первой компанией, которая успешно обеспечила подключение 5G с автономного самолета HAPS с фиксированным крылом в стратосфере. [43]
AeroVironment HAPSМобильный
AeroVironment спроектирует и разработает прототипы беспилотных летательных аппаратов на солнечных батареях за 65 миллионов долларов для HAPSMobile , совместного предприятия, на 95% финансируемого и принадлежащего японской телекоммуникационной компании SoftBank . [27] Напоминающий Helios 1999 года, летающее крыло размахом 256 футов (78 м) с 10 электрическими пропеллерами будет обеспечивать 4G LTE и 5G напрямую для устройств в радиусе 200 км (125 миль) [44] 21–22 сентября 2020 года HAPSMobile Hawk30 (переименованный в Sunglider ) пролетел 20 часов и достиг высоты 62 500 футов (19,1 км), протестировав междугороднюю связь LTE, разработанную совместно с Loon для стандартных смартфонов LTE и беспроводной широкополосной связи. [45]
Системы BAE PHASA-35
Разработанный компанией Prismatic Ltd., ныне BAE Systems , самолет BAE Systems PHASA-35 с размахом крыльев 35 м (115 футов) совершил свой первый полет в феврале 2020 года на испытательном полигоне Вумера в Южной Австралии; он должен нести полезную нагрузку массой 15 кг (33 фунта) на высоте около 70 000 футов в течение нескольких дней или недель. [46]
Swift Engineering SULE
Swift Ultra Long Endurance SULE компании Swift Engineering завершил свой первый полет в сотрудничестве с Исследовательским центром Эймса НАСА в июле 2020 года. [ 47] Разработанный для работы на высоте 70 000 футов (21 000 м), устойчивый 72-футовый (22 м) БПЛА весит менее 180 фунтов (82 кг) и может нести до 15 фунтов (6,8 кг) полезной нагрузки. [47]
Аврора Одиссей
Aurora Flight Sciences анонсировала свой Odysseus в ноябре 2018 года. [48] Самолет из углеродного волокна шириной 74,1 м (243 фута) весит менее 880 кг (1940 фунтов) и может нести полезную нагрузку 25 кг (55 фунтов). [49] Он был разработан, чтобы оставаться на высоте более 65 000 футов (20 000 м) до трех месяцев на широтах до 20°. [50] Его первый полет был отложен на неопределенный срок до июля 2019 года. [48]
HAL CATS Бесконечность
CATS Infinity разрабатывается HAL , NAL и NewSpace Research. Его уменьшенная модель совершила первый полет в 2022 году. В феврале 2024 года был проведен испытательный полет уменьшенного прототипа весом 23 кг с размахом крыльев 12 м на высоте 3 км на аэронавигационном испытательном полигоне Читрадурга продолжительностью восемь с половиной часов. Чиновники заявили, что теперь ожидается завершение разработки в 2027 году. В следующем испытании, которое, как ожидается, состоится в марте 2024 года, продолжительность будет увеличена до 24 часов. [51] [ требуется лучший источник ]
В мае 2024 года уменьшенный прототип под названием HAPS снова прошел летные испытания и установил новый национальный рекорд выносливости в 27 часов на высоте 26 000 футов. Летные испытания проводились на аэронавигационном испытательном полигоне Читрадурга. NRT намерена провести дополнительные исследования выносливости с использованием масштабированной модели HAPS, прежде чем сосредоточиться на полномасштабной версии, попытавшись совершить непрерывный 7-дневный полет на высоте 20 километров над средним уровнем моря (AMSL) с крейсерской скоростью 100 км/ч. NRT намерена разработать полномасштабную модель HAPS (CATS Infinity), гораздо более крупный БПЛА, предназначенный для девяноста дней полета на больших высотах. При грузоподъемности 35 кг полномасштабная модель будет иметь более высокую максимальную взлетную массу в 450 кг. ВМС Индии также проявили интерес к этому проекту.
Углеводородное топливо
Самолет Ryan YQM-98 R-Tern программы Compass Cope совершил свой первый полет 17 августа 1974 года и был рассчитан на полет на высоте до 70 000 футов (21 340 м) в течение 30 часов.
USAF Compass Dwell и Compass Cope
В рамках программы ВВС США Compass Dwell UAV в феврале 1970 года был запущен в полет LTV XQM-93 на базе турбовинтового планера Schweizer SGS 2-32 , рассчитанного на 24-часовой полет и высоту 50 000 футов (15 240 м); а в апреле 1972 года был запущен Martin Marietta Model 845 на базе поршневого планера Schweizer SGS 1-34 , рассчитанного на высоту 40 000 футов (12 000 м) и способного совершать 28-часовой полет. В рамках следующей программы Compass Cope самолет Boeing YQM-94 B-Gull совершил свой первый полет 28 июля 1973 года: оснащенный турбореактивным двигателем General Electric J97 , он был рассчитан на 30-часовой полет на высоте до 70 000 футов (21 340 м) и смог совершить полет в течение 17,4 часов на высоте до 55 000 футов (16 800 м); конкурирующий самолет Ryan YQM-98 R-Tern был оснащен турбовентиляторным двигателем Garrett ATF3 , совершил свой первый полет 17 августа 1974 года и был рассчитан на 30-часовой полет.
Боинг Кондор
Boeing Condor совершил свой первый полет 9 октября 1988 года, он достиг высоты 67 028 футов (20 430 м) и оставался в воздухе почти 60 часов; оснащенный двумя поршневыми двигателями мощностью 175 л. с. (130 кВт), этот беспилотный летательный аппарат шириной 200 футов (61 м) имел полную массу 20 300 фунтов (9 200 кг) и был рассчитан на высоту 73 000 футов (22 250 м) и полет в течение более недели. [52]
Аврора Персей и Тесей
Созданный Aurora Flight Sciences для того, что впоследствии стало программой NASA ERAST , беспилотный летательный аппарат Perseus Proof-Of-Concept впервые поднялся в воздух в ноябре 1991 года, за ним последовал Perseus A 21 декабря 1993 года, который достиг высоты более 50 000 футов (15 000 м). Разработанный для полетов на высоте 62 000 футов (18,9 км) и продолжительностью до 24 часов, Perseus B впервые поднялся в воздух 7 октября 1994 года и достиг высоты 60 280 футов (18 370 м) 27 июня 1998 года. Его толкающий винт оснащен поршневым двигателем Rotax 914, наддуваемым трехступенчатым турбокомпрессором, мощностью 105 л. с. (78 кВт) на высоте 60 000 футов (18 000 м). Он имеет максимальный вес 2500 фунтов (1100 кг), способен нести полезную нагрузку 260 фунтов (120 кг), а его крыло длиной 71,5 фута (21,8 м) имеет высокое удлинение 26:1 . [53] Более крупный последующий вариант, оснащенный двумя поршневыми двигателями Rotax 912 , впервые поднялся в воздух 24 мая 1996 года. Разработанный для полета в течение 50 часов на высоте до 65 000 футов (20 000 м), БПЛА с максимальным весом 5500 футов (2,5 т) имел ширину 140 футов (42,7 м) и мог нести полезную нагрузку 340 кг (750 фунтов). [6]
Гроб Страто 2С
Разработанный для полетов на высоте 24 000 м (78 700 футов) и продолжительностью до 48 часов, пилотируемый Grob Strato 2C совершил первый полет 31 марта 1995 года и достиг высоты 18 552 м (60 897 футов). Самолет шириной 56,5 м (185 футов) был оснащен двумя поршневыми двигателями мощностью 300 кВт (400 л. с.) с турбонаддувом от турбовинтового двигателя PW127 в качестве газогенератора.
Поршневой самолет General Atomics Altus II совершил свой первый полет 1 мая 1996 года и достиг высоты 57 300 футов (17 500 м)
Дженерал Атомикс АЛЬТУС
Часть программы NASA ERAST , высотные БПЛА General Atomics ALTUS I и II были гражданскими вариантами Gnat 750 (который также породил Predator A ВВС США ), которые имели продолжительность полета 48 часов, с более длинным размахом крыльев в 55,3 фута (16,9 м). Оснащенный 100-сильным (75 кВт) турбированным поршневым двигателем Rotax 912 , испытательный стенд с максимальной взлетной массой 2130 фунтов (970 кг) мог нести до 330 фунтов (150 кг) научных приборов. Altus II впервые поднялся в воздух 1 мая 1996 года, имел продолжительность полета более 26 часов и достиг максимальной высоты по плотности 57 300 футов (17 500 м) 5 марта 1999 года. Они привели к созданию более крупного, турбовинтового General Atomics Altair . [54]
Масштабированные композиты Proteus
Пилотируемый аппарат Scaled Composites Proteus работает на высоте 19,8 км (65 000 футов), неся полезную нагрузку массой 1100 кг (2400 фунтов). [55] Оснащенный двумя турбовентиляторными двигателями Williams FJ44 , он имел тандемные крылья с передним крылом длиной 17 м (55 футов) и более широким задним крылом шириной 24 м (78 футов) для максимального взлетного веса 6,6 т (14 500 фунтов), мог летать со скоростью 450 км/ч (240 узлов) и оставаться 22 часа на высоте 925 км (500 морских миль) от своей базы. [6]
Virgin Atlantic GlobalFlyer
Пилотируемый GlobalFlyer , построенный Scaled Composites , был разработан для полетов вокруг света. Оснащенный одним двигателем Williams FJ44 , самолет шириной 114 футов (35 м) может весить до 22 100 фунтов (10 т). Имея потолок 50 700 футов (15 450 м), он летал 76 часов и 45 минут в феврале 2006 года.
Аврора Полетные науки Орион
Первоначальная платформа Boeing/ Aurora Flight Sciences Orion будет летать на высоте 65 000 футов (20 000 м) в течение 100 часов, работая на поршневых двигателях с жидким водородом ; ее взлетный вес составляет 7 000 фунтов (3,2 тонны), что позволяет перевозить полезную нагрузку 400 фунтов (180 кг). [13] Она превратилась в БПЛА MALE с двумя турбодизельными двигателями , работающий на реактивном топливе, с увеличенным общим весом до 11 000 фунтов (5 000 кг), предназначенный для полета на высоте 20 000 футов (6 100 м) в течение 120 часов (пять дней) с полезной нагрузкой 1 000 фунтов или в течение недели с меньшей нагрузкой; она совершила свой первый полет в августе 2013 года и летала в течение 80 часов в декабре 2015 года, приземлившись с достаточным запасом топлива еще на 37 часов. [56]
Божественный орел корпорации Shenyang Aircraft
Divine Eagle , производимый Shenyang Aircraft Corporation , представляет собой большой беспилотный летательный аппарат с турбовентиляторным двигателем, разрабатываемый с 2012 года и, возможно, поступивший в эксплуатацию к 2018 году. [ 57] Двухбалочный , двуххвостый летательный аппарат имеет крыло-утку и испытания в аэродинамической трубе проводились на высоте до 25 км (82 000 футов) и скорости 0,8 Маха. [58]
Работающий на водороде
Работающий на водороде Boeing Phantom Eye должен был достичь высоты 65 000 футов (19 800 м) за четыре дня.
Глобальный наблюдатель AeroVironment
AeroVironment Global Observer, работающий на жидком водороде и рассчитанный на полеты на высоте до 65 000 футов (20 000 м) в течение 7 дней, совершил свой первый полет 5 августа 2010 года. [59] После крушения в апреле 2011 года Пентагон отложил проект. [60]
Боинг Фантом Ай
Являясь развитием Boeing Condor , разработанного Boeing Phantom Works , Boeing Phantom Eye впервые поднялся в воздух в июне 2012 года. [61] Оснащенный двумя турбированными поршневыми двигателями Ford объемом 2,3 литра мощностью 150 л. с. (110 кВт), работающими на жидком водороде , беспилотный летательный аппарат шириной 150 футов (46 м) имеет полную взлетную массу 9800 фунтов (4,4 т) и может нести полезную нагрузку 450 фунтов (200 кг). [61] Он развивает крейсерскую скорость 150 узлов (280 км/ч), может достигать высоты 65 000 футов (19 800 м) и имеет продолжительность полета четыре дня. [61] Полноразмерный вариант рассчитан на перевозку полезной нагрузки 2000 фунтов (910 кг) в течение десяти дней. [61] В августе 2016 года демонстрационный образец Phantom Eye был передан в Музей летных испытаний ВВС . [62]
Стратосферные платформы
Компания UK Stratospheric Platforms, созданная в 2014 году, вышла на биржу 19 октября 2020 года. После летных испытаний ретранслятора 4G/ 5G на Grob G 520 на высоте 45 000 футов (14 000 м) стартап разрабатывает беспилотный летательный аппарат HAPS на водородных топливных элементах , созданный Scaled Composites , с размахом крыльев 60 м (200 футов), который будет летать на высоте 60 000 футов (18 000 м) в течение девяти дней с полезной нагрузкой 140 кг (310 фунтов). [63]
Дирижабли
Беспилотные стратосферные дирижабли предназначены для работы на очень больших высотах от 60 000 до 75 000 футов (от 18,3 до 22,9 км) в течение недель, месяцев или лет. [64]
Подверженные ультрафиолетовому воздействию , озоновой коррозии и трудноудерживаемые на месте, они могут работать на солнечной энергии с накоплением энергии на ночь. [64]
Первый полет стратосферного дирижабля с двигателем состоялся в 1969 году, он достиг высоты 70 000 футов (21 км) в течение 2 часов с полезной нагрузкой 5 фунтов (2,3 кг). [65]
К августу 2002 года американская компания Worldwide Aeros строила стратосферный демонстратор для Корейского института аэрокосмических исследований в рамках южнокорейской программы развития HAA. [66]
К апрелю 2004 года стратосферные дирижабли разрабатывались в США, Великобритании, Канаде, Корее и Японии. [67]
В мае 2004 года Японское агентство аэрокосмических исследований показало свой испытательный дирижабль в Тайки, Хоккайдо , в рамках своего проекта Stratosphere Platform Project. [68]
SwRI HiSentinel
4 декабря 2005 года группа под руководством Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI), спонсируемая Командованием по космической и противоракетной обороне армии США (ASMDC), успешно продемонстрировала управляемый полет стратосферного дирижабля HiSentinel на высоте 74 000 футов (23 км). [69]
Агентство по противоракетной обороне Министерства обороны США заключило контракт с Lockheed Martin на строительство беспилотного высотного дирижабля (HAA) для своей системы противоракетной обороны . [70] В январе 2006 года Lockheed выиграла контракт на 149 миллионов долларов на его строительство и демонстрацию его технической осуществимости и военной полезности. [71] Он будет работать на высоте более 60 000 футов (18 000 м) в квазигеостационарной позиции для обеспечения постоянного поддержания орбитальной станции в качестве платформы самолета-разведчика , ретранслятора телекоммуникаций или наблюдателя за погодой. Запуск был первоначально предложен в 2008 году, серийный самолет должен был иметь длину 500 футов (150 м) и диаметр 150 футов (46 м). Работающий на солнечных батареях, он мог оставаться в воздухе до одного месяца и должен был обследовать участок земли диаметром 600 миль (970 км).
Lockheed-Martin HALE-D
27 июля 2011 года был запущен в испытательный полет субмасштабный демонстратор « Высотный демонстратор большой выносливости » (HALE-D). [72] HALE-D имел объем 500 000 куб. футов (14 000 м 3 ), был 240 футов (73 м) в длину и 70 футов (21 м) в ширину, имел 15 кВт (20 л. с.) солнечных батарей, заряжающих 40 кВт-ч литий-ионные батареи, и 2 кВт (2,7 л. с.) электродвигателей для крейсерской скорости 20 узлов (37 км/ч) на высоте 60 000 футов (18 000 м) с полезной нагрузкой 50 фунтов (23 кг) в течение 15 дней. [73] На высоте 32 000 футов (9 800 м) проблема с уровнем гелия помешала полету, и полет был прекращен. [74] Он упал и разбился в лесу в районе Питтсбурга . [75] Через два дня он был уничтожен пожаром, прежде чем его удалось восстановить. [76]
Дирижабль Lindstrand HALE
Lindstrand Technologies спроектировала заполненный гелием нежесткий дирижабль, покрытый солнечными батареями. 14-тонный (31 000 фунтов) самолет мог нести полезную нагрузку 500 кг (1100 фунтов) в течение 3–5 лет, поскольку потеря гелия на больших высотах была бы минимальной. Для хранения энергии электролизер мощностью 180 кВт заполнял бы баки H2 и O2, которые затем снова превращались бы в воду с помощью топливного элемента мощностью 150 кВт . Двигатель мощностью 80 кВт (110 л. с.) обеспечивал бы максимальную скорость 24 м/с (47 узлов). [77]
дирижабль Стратобус
Фалес Аления Стратобус
Thales Alenia Space разрабатывает беспилотный стратосферный дирижабль Stratobus, работающий на солнечной энергии , длиной 377 футов (115 м) и весом 15 000 фунтов (6800 кг), включая полезную нагрузку 550 фунтов (250 кг). Он рассчитан на пятилетнюю миссию с ежегодным обслуживанием, а прототип был запланирован на конец 2020 года. [27]
H-Аэро
Системы запуска на базе H-Aero LTA для исследования Марса, [78] с разработкой, которая ведется с помощью наземных высотных платформ. Первые системы были испытаны к 2021 году. [79] [ нужен лучший источник ]
Воздушные шары
Воздушный шар проекта Google Loon
Геостационарный воздушный шар-спутник (GBS) летает в стратосфере (от 60 000 до 70 000 футов (от 18 до 21 км) над уровнем моря) в фиксированной точке над поверхностью Земли. На этой высоте воздух имеет 1/10 своей плотности на уровне моря . GBS может быть использован для предоставления широкополосного доступа в Интернет на большой территории. [80] Одним из
предыдущих проектов был проект Google Loon , который предполагал использование заполненных гелием высотных воздушных шаров .
Винтокрыл
Боинг А160 Колибри
Boeing A160 Hummingbird — винтокрылый летательный аппарат, производимый компанией Boeing. [81] Первый полет состоялся в 2002 году. Целью программы было достижение 24-часовой продолжительности полета и высоты полета 30 000 футов (9 100 м), но в декабре 2012 года проект был закрыт.
Ссылки
^ ab Pomerleau, Mark (2015-05-27). "Будущее беспилотных возможностей: MALE против HALE". Defense One . Правительственный руководитель .
^ DW Hall; et al. (декабрь 1983 г.). Предварительное исследование самолетов на солнечных батареях и связанных с ними силовых агрегатов (PDF) (отчет). Исследовательский центр NASA Langley.
^ CL Nickol; et al. (1 января 2007 г.). Анализ альтернатив и разработка технологических требований для высотных летательных аппаратов большой продолжительности полета (PDF) (Отчет). NASA .
^ MD Maughmer ( Университет штата Пенсильвания ); DM Somers ( НАСА Лэнгли ) (февраль 1989). «Проектирование и экспериментальные результаты для высотного, долговечного аэродинамического профиля». Journal of Aircraft . 26 (2). AIAA Association: 148–153. doi :10.2514/3.45736.
^ abc Грег Гёбель (1 марта 2010 г.). "Программа NASA ERAST HALE UAV". vectorsite.net . Архивировано из оригинала 29-06-2011.
^ ab BW Carmichael; et al. (август 1996 г.). Strikestar 2025 (PDF) (отчет). Военно-воздушные силы США. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-12-10.
^ С. Цах и др. ( IAI ) (сентябрь 1996 г.). "HALE UAV для разведывательных миссий" (PDF) . ICAS .
^ З. Горай и др. (2004). «Высотный беспилотный летательный аппарат нового поколения с большой продолжительностью полета – задача проектирования недорогого, надежного и высокопроизводительного самолета» (PDF) . Вестник Польской академии наук , Технические науки . Т. 52, № 3.
^ Марк Хубер (2 августа 2018 г.). «Люминати: вечный полет на солнечных батареях возможен». AIN онлайн .
^ abcdefgh Диллоу, Клэй (23 августа 2013 г.). «Дрон, которому, возможно, никогда не придется приземляться». Fortune (CNN) .
^ abcdef "NASA Armstrong Fact Sheet: Helios Prototype". NASA. 28 февраля 2014 г. Архивировано из оригинала 18 января 2017 г. Получено 23 февраля 2023 г.
^ abcd "HALE UAVs Come of Age". Defense Update . 20 февраля 2007 г.
^ abc TC Tozer; D. Grace (июнь 2001 г.). «Высотные платформы для беспроводной связи». Electronics & Communication Engineering Journal . 13 (3): 127–137. doi :10.1049/ecej:20010303.
^ ab "Преимущества HAPS: (ii) по сравнению со спутниковыми службами". SkyLARC Technologies. 2001. Архивировано из оригинала 2006-11-01.
^ ab Перес, Сара; Констин, Джош (4 марта 2014 г.). «Facebook ведет переговоры о приобретении производителя дронов Titan Aerospace». TechCrunch .
^ "High Altitude Airship". Lockheed Martin . Архивировано из оригинала 2013-01-26.
^ Джон Пайк; Стивен Афтергуд. "RQ-4A Global Hawk (Tier II+ HAE UAV)". Федерация американских ученых.
^ Tong Qingxi (1990). Воздушная техническая система дистанционного зондирования Китайской академии наук. Азиатская ассоциация по дистанционному зондированию (AARS) Азиатская конференция по дистанционному зондированию (ACRS). Объединенный центр дистанционного зондирования Китайской академии наук .
^ "NASA набирает беспилотные летательные аппараты для изучения Земли". Space.com . 17 января 2009 г.
^ Нобуюки Яджима и др. (2004). "3.7.2.3 Запуск ракет с воздушных шаров (Rockoons)". Научное воздухоплавание: технология и применение исследовательских воздушных шаров, плавающих в стратосфере и атмосферах других планет . Springer. стр. 162. doi :10.1007/978-0-387-09727-5. ISBN978-0-387-09725-1.
^ Джерард К. О'Нил (1981). 2081: обнадеживающий взгляд на будущее человечества . Саймон и Шустер. ISBN978-0-671-24257-2.
^ "Northrop Grumman отмечает 20-ю годовщину первого полета Global Hawk" (пресс-релиз). Northrop Grumman. 28 февраля 2018 г.
^ ab "RQ-4 Global Hawk". ВВС США. Октябрь 2014 г.
^ "Беспилотные авиационные системы Northrop Grumman достигли 100 000 летных часов". Defense Media Network . Faircount Media Group. 13 сентября 2013 г.
^ Грег Гебель (1 февраля 2022 г.). «Предыстория беспилотных летательных аппаратов Endurance». airvectors.net .
^ abcdefg Грэм Уорвик (12 января 2018 г.). «Стратосферные спутники AeroVironment продолжают существовать». Aviation Week & Space Technology .
↑ Амос, Джонатан (24 июня 2003 г.). «Strato-plane смотрит вперед». BBC News .
↑ Крейг Хойл (11 июля 2006 г.). «Энергичный Qinetiq». flightglobal .
^ "Первый полет солнечной HAPS Zephyr компании Astrium" (пресс-релиз). Airbus . 25 сентября 2013 г. Архивировано из оригинала 2013-10-05.
^ Сэмпсон, Бен (15 октября 2021 г.). «Airbus Zephyr побил еще больше авиационных рекордов во время летных испытаний». Aerospace Testing International .
^ "Google покупает производителя дронов на солнечных батареях Titan Aerospace". BBC. 14 апреля 2014 г.
↑ Стивен Поуп (19 января 2017 г.). «Google закрывает Titan Aerospace Верна Раберна». Журнал Flying .
^ "Электрический летательный аппарат (EAV)". KARI.
^ abc Тони Осборн (18 февраля 2019 г.). "Неделя технологий, 18-22 февраля 2019 г.". Неделя авиации и космических технологий .
^ Тони Осборн (30 марта 2021 г.). «Картографическое агентство закрывает проект Astigan HAPS». Aviation Week & Space Technology .
↑ Рори Селлан-Джонс (21 июля 2016 г.). «Дроны Facebook — сделаны в Британии». BBC.
^ Перри, Текла С. (13 апреля 2016 г.). «Дрон Aquila от Facebook создает лазерную сеть в небе». IEEE Spectrum .
^ "Авиационное расследование - DCA16CA197". NTSB.
^ «Обзор первого полномасштабного испытательного полета Aquila». Engineering at Meta . 16 декабря 2016 г.
^ Магуайр, Яэль (2018-06-27). «Высотная связь: следующая глава». Инжиниринг в Meta .
^ «Mira Aerospace обеспечивает первую в мире связь 5G из стратосферы» (пресс-релиз). Mira Aerospace. 27 октября 2023 г.
^ Грэм Уорвик (29 апреля 2019 г.). «Неделя технологий, 29 апреля — 3 мая 2019 г.». Неделя авиации и космических технологий .
^ Гарретт Рейм (8 октября 2020 г.). «HAPSMobile Sunglider достигает высоты 63 000 футов, демонстрирует широкополосную передачу». Flightglobal .
^ Дэн Тисделл (17 февраля 2020 г.). «BAE присоединяется к гонке по покорению больших высот с первым полетом PHASA-35». Flightglobal .
^ ab Swift Engineering (20 июля 2020 г.). «Американский высотный БПЛА Swift с большой продолжительностью полета завершил знаменательный полет» (пресс-релиз).
^ ab Pat Host (9 июля 2019 г.). «Aurora на неопределенный срок откладывает первый полет сверхдальнобойного беспилотника Odysseus». Jane's .
^ Гарретт Рейм (14 ноября 2018 г.). «Дрон с большой продолжительностью полета компании Aurora Flight Science совершит первый полет весной 2019 г.». Flightglobal .
^ Грэм Уорвик (22 ноября 2018 г.). «Анатомия Одиссея Aurora Flight Sciences». Aviation Week & Space Technology .
^ «Встречайте HAPS: собственный индийский БПЛА, который может летать на высоте 20 км и парить в воздухе месяцами». The Indian Express . 2024-02-10.
^ "Беспилотный летательный аппарат Condor". Boeing.
^ "Информационный листок: дистанционно пилотируемый самолет Perseus B". NASA Armstrong. 28 февраля 2014 г. Архивировано из оригинала 9 марта 2023 г. Получено 23 февраля 2023 г.
^ Ивонн Гиббс, ред. (7 августа 2017 г.) [28 февраля 2014 г.]. "Информационный бюллетень: Altus II". NASA Armstrong .
^ Ивонн Гиббс, ред. (7 августа 2017 г.) [28 февраля 2014 г.]. "Информационный листок: высотный самолет Proteus". NASA Armstrong. Архивировано из оригинала 4 февраля 2023 г. Получено 23 февраля 2023 г.
^ Грэм Уорвик (22 января 2015 г.). "Aurora Claims Endurance Record For Orion UAS". Aviation Week & Space Technology . Архивировано из оригинала 22.01.2015.
^ Шон О'Коннор (14 ноября 2018 г.). «БПЛА Divine Eagle замечен на китайской авиабазе Малан». IHS Jane's Defence Weekly . Архивировано из оригинала 18.11.2018.
^ Джеффри Лин; PW Singer (6 февраля 2015 г.). «Китай запускает свой самый большой беспилотник: The Divine Eagle». Popular Science .
^ "Беспилотная летательная система глобального стратосферного наблюдения AeroVironment совершила первый полет" (пресс-релиз). AeroVironment. 16 августа 2010 г.
↑ Стивен Тримбл (7 февраля 2014 г.). «Команды AeroVironment и Lockheed Martin работают над проектом Global Observer». Flightglobal .
^ abcd "Phantom Eye". Boeing.
^ «Музей летных испытаний ВВС знакомит нас с историей НАСА с Phantom Eye, LLRV» (пресс-релиз). Авиабаза Эдвардс. 25 августа 2016 г.
^ Тим Робинсон (23 октября 2020 г.). «БПЛА на водородном топливе будет управлять «зверем» самой большой в мире антенны 5G на борту». Королевское авиационное общество .
^ Питер Лобнер (9 января 2023 г.) [18 августа 2019 г.], «5.6 Стратосферные дирижабли», Современные дирижабли – Часть 1
^ "Стратосферные дирижабли". Aerostar . 15 февраля 2023 г.
^ "Aeros Completes 50 M Envelope For South Korea High-Altitude Airship Program" (пресс-релиз). Worldwide Aeros Corp. 30 августа 2002 г. Архивировано из оригинала 21.11.2008.
^ "Дирижабли: Возвращение". Aviation Today. 1 апреля 2004 г.
^ "Стратосферный дирижабль достигает околокосмической высоты во время демонстрационного полета" (пресс-релиз). Новости Юго-Западного исследовательского института. 17 ноября 2005 г. Архивировано из оригинала 2006-08-19.
^ "High Altitude Airship (HAA)". Lockheed Martin . Архивировано из оригинала 2010-11-14.
^ "Lockheed выигрывает контракт на 149,2 млн долларов на высотный дирижабль". Defense Industry Daily . 16 января 2006 г.
^ "Lockheed Martin, армия США демонстрируют HALE-D во время сокращенного полета" (пресс-релиз). Lockheed Martin. 27 июля 2011 г.
↑ Джим Маккиннон (27 июля 2011 г.). «Прототип дирижабля компании Lockheed Martin терпит крушение во время первого рейса». Akron Beacon Journal . Архивировано из оригинала 2013-04-11.
^ "Первый полет высотного дирижабля Lockheed Martin прерван". Lighter-Than-Air Society. 27 июля 2011 г.
↑ Джим Маккиннон (2 августа 2011 г.). «Прототип дирижабля Lockheed Martin горит». Akron Beacon Journal . Архивировано из оригинала 2016-04-08 . Получено 2016-03-25 .
^ Джон Паттинсон, Lindstrand Technologies. «Дирижабль HALE — производство, полет и эксплуатация» (PDF) .
^ Singer, Cs (июнь 2012 г.). «Сверхлегкий гибридный исследовательский дрон на солнечных батареях». Концепции и подходы к исследованию Марса . 1679 : 4059. arXiv : 1304.5098 . Bibcode : 2012LPICo1679.4059S.
^ "Flugzeug, Hubschrauber und Luftschiff in einem: Baden-Badener Konstrukteur entwickelt neues Fluggerät" . Badische Neueste Nachrichten (на немецком языке). 11 февраля 2021 г.
^ Изет-Унсалан, Кюнсель; Унсалан, Дениз (июнь 2011 г.). Недорогая альтернатива спутникам — привязные сверхвысотные аэростаты. Труды 5-й Международной конференции по последним достижениям в области космических технологий — RAST2011. IEEE. С. 13–16.
↑ FDC/aerofilter (28 октября 2005 г.). «FDC/aerofilter выбран компанией Boeing Phantom Works для A160 Hummingbird» (пресс-релиз) – через журнал Vertical, издательство MHM.
Р. Струзак (2004). «Мобильные телекоммуникации через стратосферу» (PDF) . InterComms . Entico Corporation.
Флавио Арарипе д'Оливейра ( Институт аэронавтики и Испании ); и др. (8 июня 2016 г.). «Высотные платформы — современная ситуация и тенденции развития технологий». Журнал аэрокосмических технологий и менеджмента .
«High Altitude Platform Systems» (PDF) . 2.0. GSMA . Февраль 2022 г. Башни в небе
_%EB%B9%84%ED%96%89_(196).jpeg/1280px-%EC%A0%84%EA%B8%B0%EB%8F%99%EB%A0%A5%EB%AC%B4%EC%9D%B8%EA%B8%B0(EAV-3)_%EB%B9%84%ED%96%89_(196).jpeg)
.jpg/1280px-ALTUS_UAV_takes_off_from_Rogers_Dry_Lake_(EC97-44175-14).jpg)
